I det menneskelige øje er der tre typer kegleceller, der regulerer farvesynet, ved at føle rødt, blåt eller grønt lys, men der vides lidt om, hvordan disse specialiserede celler dukker op i øjnene på et voksende foster. Imidlertid gav forskere for nylig et glimt af disse formative mekanismer ved at dyrke organoider - meget små, primitive organer - der var lavet af øjenceller, så de kunne observere cellerne, når de udviklede sig.
Selvom de små organoider ikke lignede fuldt dannede øjne, indeholdt de fotoreseptorer, der reagerer på lys, og cellerne (og deres gener) opførte sig stadig som kegleceller i et menneskeligt øje. Bemærkelsesværdigt organiserede de farvesensitive celler i det lab-dyrkede øjenvæv sig som disse celler gør i et foster, med blålys-sensing kegle celler vises først efterfulgt af celler, der fornemmer rødt og grønt lys. Eksperimenter med disse celler tilbød et første glimt af mekanismerne, der producerer vores unikke farvesyn, rapporterede forskerne i en ny undersøgelse.
Blå kegle celler var allerede kendt for at udvikle sig før deres røde og grønne naboer. Men det var uklart, hvorfor de optrådte i den rækkefølge, og hvad fik cellerne til at "vælge disse skæbner" som blå, rød eller grøn, sagde hovedundersøgelsesforfatter Kiara Eldred, en doktorgradskandidat ved Institut for Biologi ved Johns Hopkins University (JHU) i Maryland.
”Vi var ikke sikre på, hvad der i en udviklingssammenhæng betød, at disse celler var forskellige fra hinanden,” fortalte Eldred til Live Science.
Forskerne instruerede stamceller om at blive øjenvæv, men nøjagtigt hvilken type øjenvæv bestemmes af cellerne selv, sagde studieco-forfatter Robert Johnston Jr., en adjunkt i JHU Department of Biology.
"De udvikler sig bare og vokser som nethinden i en fad," fortalte Johnston til Live Science.
Fordi forskerne ønskede, at deres voksende mini-øjne skulle følge den samme tidsplan som øjnene på et foster i livmoderen, overvågede de nethindevævs udvikling i ni måneder.
Endvidere antydede forudgående forskning i mus og zebrafisk, at skjoldbruskkirtelhormonet hjalp med til at udløse udviklingen af celler, der var knyttet til farvesyn, sagde Eldred. For at teste det brugte forskerne genredigeringsværktøjet CRISPR til at manipulere kegecellernes receptorer for hormonet for at se, hvordan det ville ændre deres vækstmønstre.
De fandt, at niveauerne af et skjoldbruskkirtelhormon, der var til stede i forskellige stadier i øjet's udvikling, spillede en stor rolle i at forme cellernes identitet. Da forskerne deaktiverede receptorerne for hormonet, voksede de mini-øjne, der kun havde blåfølsomme celler, der kun kunne se blåt lys. Og da de oversvømte organoiderne med ekstra skjoldbruskkirtelhormon tidligt i vækstprocessen - inden blå celler kunne dannes - udviklede alle farveceller sig som røde og grønne, rapporterede forskerne.
"Det fortalte os, at vi forstod mekanismen nok til, at vi kunne dyrke humane nethindeceller i en skål, og vi kunne fortælle dem, hvilken slags celler vi ville fremstille," fortalte Johnston til Live Science.
Ud over at afsløre hemmeligheder om farvesyn kan lab-dyrket øjenvæv vise sig at være nyttigt til undersøgelse af andre aspekter af syne, der er unikke for mennesker, og kan give indsigt i behandlingen af blindhed og glaukom, sagde Johnston.
Resultaterne blev offentliggjort online i dag (11. oktober) i tidsskriftet Science.
