在盤子里種植的人類視網(wǎng)膜解釋了色覺是如何發(fā)展的

約翰斯·霍普金斯大學(xué)的生物學(xué)家從頭開始研究人類視網(wǎng)膜，以確定如何制作允許人們看到顏色的細胞。這項工作將在“ 科學(xué) ”雜志上發(fā)表，為開展色盲和黃斑變性等眼病治療奠定了基礎(chǔ)。它還建立了實驗室創(chuàng)建的“類器官”作為在細胞水平上研究人類發(fā)育的模型。

約翰霍普金斯大學(xué)的發(fā)育生物學(xué)家羅伯特約翰斯頓說：“我們檢查的所有東西看起來都像是正常的發(fā)育中的眼睛，只是在盤子里長大。” “你有一個模型系統(tǒng)，你可以操縱而不直接研究人類。”

約翰斯頓的實驗室探索了如何確定細胞的命運 - 或者子宮中發(fā)生的事情，將發(fā)育中的細胞轉(zhuǎn)變?yōu)樘囟愋偷募毎?，這是人類生物學(xué)的一個方面，這在很大程度上是未知的。

在這里，他和他的團隊專注于讓人們看到藍色，紅色和綠色的細胞 - 人眼中的三個錐形光感受器。

雖然大多數(shù)視覺研究都是針對老鼠和魚類進行的，但這些物種都沒有人類動態(tài)的白天和色彩視覺。所以約翰斯頓的團隊用干細胞創(chuàng)造了他們所需的人類眼睛。

“三色彩視覺描繪了我們與大多數(shù)其他哺乳動物的關(guān)系，”主要作者，約翰霍普金斯大學(xué)研究生Kiara Eldred說。“我們的研究正在努力弄清楚這些細胞通過什么途徑來為我們提供特殊的色覺。”

幾個月后，隨著細胞在實驗室中生長并成為完整的視網(wǎng)膜，研究小組發(fā)現(xiàn)藍色檢測細胞首先實現(xiàn)，然后是紅色和綠色檢測細胞。在這兩種情況下，他們發(fā)現(xiàn)分子開關(guān)的關(guān)鍵是甲狀腺激素的起伏。重要的是，這種激素的水平不受甲狀腺控制，甲狀腺當(dāng)然不在培養(yǎng)皿中，而是完全由眼睛本身控制。

了解甲狀腺激素的數(shù)量如何決定細胞是藍色還是紅色和綠色，團隊能夠操縱結(jié)果，創(chuàng)造視網(wǎng)膜，如果它們是完整人眼的一部分，只能看到藍色，只能看到藍色看到綠色和紅色。

甲狀腺激素對于制造紅綠色錐體至關(guān)重要的發(fā)現(xiàn)提供了深入了解為什么早產(chǎn)嬰兒由于缺乏母體供應(yīng)而降低甲狀腺激素水平的原因，其視力障礙發(fā)生率較高。

“如果我們能夠回答導(dǎo)致細胞終止命運的原因，我們就能夠為那些已經(jīng)損壞光感受器的人恢復(fù)色覺，”Eldred說。“這是一個非常美麗的問題，無論是在視覺上還是在智力上 - 它是什么讓我們看到顏色?”

這些發(fā)現(xiàn)是實驗室的第一步。在未來，他們希望使用類器官來更多地了解色覺和視網(wǎng)膜其他區(qū)域(如黃斑)的創(chuàng)建機制。由于黃斑變性是人們失明的主要原因之一，因此了解如何生長新黃斑可能會導(dǎo)致臨床治療。

“令人興奮的是，我們的工作建立了人類器官作為研究人類發(fā)育機制的模型系統(tǒng)，”約翰斯頓說。“真正推動極限的是，這些類器官需要9個月才能像人類寶寶一樣發(fā)育。所以我們真正研究的是胎兒發(fā)育。”

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