Les retines humanes cultivades en laboratori revelen claus per a la visió en color

En un laboratori de la Universitat Johns Hopkins, els petits ulls humans estan creixent en un plat. Mentre que creixent els globus oculars és una meravella tècnica en si mateixa, aquesta creació té un propòsit compost. En un nou estudi publicat a la revista Ciència, els científics van generar aquests organoides per entendre per què podem veure el color i aprendre a ajudar les persones que no poden.

Quan es pensa en un ull, és probable que pensi en la forma plena i bulbosa: la lent, l'iris; el cos vítreo. Aquests organoides de la retina no ho són. Tècnicament, són retines que es conreen a partir de cèl·lules mare humanes - globus del teixit blanc que enllacen la part posterior de l’ull.

A l’estudi, publicat dijous, l’estudiant graduat de la Universitat Johns Hopkins Kiara Eldred i el seu equip revelen per què aquestes retines són tan importants. Els éssers humans tenen tres tipus de cèl·lules de detecció de color, fotoreceptors en forma de con que detecten la llum vermella, verda o blava. Però els mecanismes d’on explica per què no s’han entès plenament. Aquí, l’equip va descobrir que les cèl·lules blaves es desenvolupen primer, després les cèl·lules vermelles i verdes més tard. L’aprendre el moment d’aquestes formacions cel·lulars va ser un descobriment novell, i tenia sentit, tenint en compte que nosaltres i els altres primats tenim alguna cosa anomenada visió del color tricromàtic.

"Com a científic, crec que has de tenir una passió pel que estàs fent i una connexió amb el teu organisme", explica el creador organoide Eldred Invers. “Vaig cuidar els organoides cada dia al principi i després cada dos dies a mesura que creixien. Al laboratori, els meus co-autors i jo ens referim a tots ells com els nostres nadons perquè hem de cuidar-los tot el temps."

"La majoria dels mamífers només poden veure en dos espectres de color: només veuen blau i verd", explica Eldred. “Podem veure blau, verd i vermell. A causa de la visió de color, podem rebre molta informació rica sobre el món que ens envolta."

S’especula que els primats com els ximpanzés i els humans poden veure's vermells perquè l’habilitat ha permès als primers hominins trobar fruita madura entre fons de fulles verdes. Mentrestant, altres mamífers com els gossos i els gats veuen menys colors i febles.

La consciència que alguna cosa provocava el moment del creixement de les cèl·lules blava, vermella i verda també va suposar un misteri: Quin mecanisme va causar la creació d'aquests tres tipus de cèl·lules de con? Esbrinar-ho, després de dirigir les cèl·lules mare a convertir-se en teixit de retina - un procés en el qual a vegades els científics acaben creant teixits cerebrals i teixits de la retina perquè, després de tot, els fotoreceptors són tècnicament neurones - els investigadors van començar a provar un conjunt de gens implicats en la funció de l'hormona tiroïdal, que està implicada en el creixement i la diferenciació cel·lular.

Els treballs previs sobre la visió de ratolins, peixos i pollastre van suggerir que quan la funció de l’hormona tiroïdal sigui baixa, s’haurien de produir cèl·lules blaves i, quan s’aconsegueixin, les cèl·lules vermelles i verdes.Això va resultar ser cert: utilitzant CRISPR, els investigadors van eliminar el receptor de l’hormona tiroide i van crear organoides de retina amb només cèl·lules blaves. Quan van afegir l’hormona, van generar organoids amb només cèl·lules vermelles i verdes.

Això passava tot i que la glàndula tiroide no participava del tot: els únics elements del plat eren els organoides de la retina. Després d’examinar quins són els gens activats o desactivats durant un any de desenvolupament d’organoides, van descobrir que la seva hipòtesi era correcta: els gens que degraden l’hormona tiroïdal estaven primerencs per fer que les cèl·lules blaves estiguessin i els gens que activessin l’hormona tiroïdal estiguessin més tard i cel·les verdes.

Bàsicament, els científics van fer que els organoides es tornessin cecs de diferents maneres. Això suggereix que aquesta investigació podria ser útil per desenvolupar tractaments terapèutics que ajudin les persones a color cec o que pateixin una degeneració macular, una malaltia ocular que provoca la pèrdua de visió. Actualment, el que fan els científics per ajudar amb la degeneració macular és injectar cèl·lules mare en retines que tenen algun tipus de degeneració. Tanmateix, l’eficàcia d’aquest procés ha estat impredictible. L'objectiu ara és que, sent capaç de dirigir el camí de la diferenciació de les cèl·lules del con, els científics poden aprendre com poden utilitzar les cèl·lules terapèuticament.

"Esperem que amb la nostra investigació puguem proporcionar informació a altres investigadors sobre com crear específicament cèl·lules de con", explica Eldred. "En els futurs experiments, potser podem prendre aquestes cèl·lules, injectar-les, i moltes més es convertiran en fotoreceptors que realment poden proporcionar un tractament regeneratiu. Cada vegada que veig els organoides baixant pel camí correcte, és emocionant i fascinant ".