O descoperire a vitaminei A schimbă perspectiva științifică asupra vederii
Cercetătorii de la Universitatea Johns Hopkins au descoperit cum oamenii dezvoltă o vedere centrală clară înainte de naștere, identificând o interacțiune bine temporizată între o moleculă derivată din vitamina A și hormonii tiroidieni în retină.
Această descoperire contestă o explicație veche de decenii privind formarea celulelor cheie sensibile la lumină și ar putea ghida tratamentele viitoare pentru degenerescența maculară, glaucom și alte boli care afectează vederea.
Studiul, care a folosit țesut retinal crescut în laborator, a fost publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences.
„Acesta este un pas esențial pentru înțelegerea mecanismelor interne ale centrului retinei, o parte critică a ochiului și prima care eșuează la persoanele cu degenerescență maculară”, a afirmat Robert J. Johnston Jr., care a condus cercetarea. „Prin înțelegerea mai bună a acestei regiuni și dezvoltarea organoidelor care mimează funcția sa, sperăm să putem crește și să transplantăm aceste țesuturi pentru a restaura vederea.”
Pentru a investiga cum se dezvoltă ochiul uman, cercetătorii au folosit organoide, grupuri mici de țesut crescute din celule fetale care imită îndeaproape părți ale retinei. După observarea acestor retine crescute în laborator pe parcursul mai multor luni, echipa a identificat evenimentele celulare care formează foveola, regiunea mică din centrul retinei responsabilă pentru cea mai clară vedere.
Studiul s-a concentrat pe fotoreceptori conici, celule sensibile la lumină care oferă vedere diurnă și vederea culorilor. Aceste celule devin în cele din urmă conuri albastre, verzi sau roșii, fiecare răspunzând la diferite lungimi de undă ale luminii. Deși foveola reprezintă doar o mică parte din retină, aceasta este responsabilă pentru aproximativ jumătate din toată percepția vizuală umană. Spre deosebire de restul retinei, unde sunt prezente toate cele trei tipuri de conuri, foveola conține doar conuri roșii și verzi.
O transformare surprinzătoare a celulelor conice
Oamenii sunt neobișnuiți prin faptul că au trei tipuri diferite de conuri care permit o gamă largă de vedere a culorilor. Exact cum se dezvoltă acest model specializat a rămas un mister timp de decenii. Potrivit lui Johnston, oamenii de știință au întâmpinat dificultăți în studierea acestui proces deoarece animalele de cercetare comune, cum ar fi șoarecii și peștii, nu dezvoltă aceeași aranjare a celulelor fotoreceptoare.
Noile descoperiri sugerează că modelul conic din foveola se stabilește printr-o succesiune coordonată de evenimente în timpul dezvoltării fetale timpurii. În săptămânile 10 până la 12, un număr mic de conuri albastre apare în foveola în dezvoltare. Cu toate acestea, până în săptămâna 14, acele celule s-au transformat în conuri roșii și verzi.
Cercetătorii au descoperit că acest proces are loc prin două mecanisme separate. În primul rând, acidul retinoic, o moleculă derivată din vitamina A, este descompus, reducând formarea de noi conuri albastre. Apoi, hormonii tiroidieni determină conurile albastre rămase să se convertească în conuri roșii și verzi.
„În primul rând, acidul retinoic ajută la stabilirea modelului. Apoi, hormonul tiroidian joacă un rol în conversia celulelor rămase”, a spus Johnston. „Asta este foarte important deoarece, dacă ai acele conuri albastre acolo, nu vezi la fel de bine.”
Provocarea unei teorii de lungă durată
Rezultatele oferă o nouă explicație pentru o întrebare care a nedumerit cercetătorii vederii timp de decenii. Teoria dominantă sugerează că conurile albastre s-au format în centrul retinei și ulterior au migrat în exterior. În schimb, noile dovezi indică faptul că acele celule rămân la locul lor, dar își schimbă identitatea în conuri roșii și verzi, producând aranjamentul specializat necesar pentru o vedere clară.
„Modelul principal din domeniu de acum aproximativ 30 de ani era că, într-un fel, puținele conuri albastre pe care le obții în acea regiune pur și simplu se mută din calea lor, că aceste celule decid ce vor fi și rămân acest tip de celulă pentru totdeauna”, a spus Johnston. „Nu putem să excludem asta încă, dar datele noastre susțin un model diferit. Aceste celule se convertesc de fapt în timp, ceea ce este cu adevărat surprinzător.”
Potencialul pentru restaurarea vederii în viitor
Cercetătorii consideră că aceste descoperiri ar putea susține în cele din urmă noi abordări pentru tratarea pierderii vederii. Echipa lui Johnston continuă să îmbunătățească organoidele retinale pentru a se asemăna mai îndeaproape cu funcția retinei umane. Modelele mai bune ar putea ajuta oamenii de știință să producă celule fotoreceptoare mai sănătoase pentru viitoare terapii de înlocuire celulară destinate bolilor precum degenerescența maculară, care în prezent nu are tratament.
„Obiectivul utilizării acestei tehnologii de organoid este, în cele din urmă, de a crea o populație de fotoreceptori aproape personalizată. O direcție mare de potențial este terapia de înlocuire celulară pentru a introduce celule sănătoase care pot reintegra în ochi și pot restaura vederea pierdută”, a spus Hussey. „Acestea sunt experimente pe termen lung, iar, desigur, trebuie să facem optimizări pentru studii de siguranță și eficacitate înainte de a trece în clinică. Dar este o călătorie viabilă.”
