Človeško oko začne pridobivati sposobnost natančnega zaznavanja podrobnosti že v obdobju razvoja ploda, vendar je bilo dolgo nejasno, kako nastane osrednji del mrežnice, ki nam omogoča branje, prepoznavanje obrazov in zaznavanje drobnih podrobnosti. Raziskovalci z Univerze Johns Hopkins so zdaj odkrili pomemben razvojni mehanizem, ki vključuje usklajeno delovanje molekule, nastale iz vitamina A, in ščitničnih hormonov. Odkritje ne spreminja le dolgo uveljavljene razlage razvoja mrežnice, temveč bi lahko v prihodnosti prispevalo tudi k razvoju novih načinov zdravljenja bolezni, kot so starostna degeneracija rumene pege, glavkom in druge bolezni, ki povzročajo izgubo vida.
Laboratorijsko vzgojena mrežnica razkrila razvoj najpomembnejšega dela očesa
Raziskava, objavljena v ugledni reviji Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), temelji na uporabi »mrežničnih organoidov« – tridimenzionalnih tkivnih struktur, vzgojenih iz človeških matičnih celic, ki zelo natančno posnemajo razvoj mrežnice v zgodnjem obdobju življenja. Takšni organoidi omogočajo spremljanje procesov, ki jih pri razvijajočem se človeškem plodu ni mogoče neposredno opazovati.
Raziskovalci so več mesecev spremljali razvoj teh organoidov in ugotovili, kako nastaja foveola – drobno območje v samem središču rumene pege (makule), ki je odgovorno za najostrejši vid. Čeprav predstavlja le majhen del mrežnice, omogoča približno polovico vseh informacij, ki jih naši možgani prejmejo prek vida. Prav zato je to področje tudi prvo prizadeto pri številnih očesnih boleznih.
Čepnice se med razvojem ne premikajo, temveč spremenijo svojo identiteto
Raziskava se je osredotočila na čepnice, svetlobne receptorje, ki omogočajo dnevni in barvni vid. Človek ima tri vrste čepnic – modre, zelene in rdeče –, od katerih je vsaka občutljiva na drugačen del svetlobnega spektra. V večini mrežnice so prisotne vse tri vrste, v foveoli pa prevladujejo skoraj izključno rdeče in zelene čepnice, saj omogočajo bistveno višjo prostorsko ločljivost vida.
Dolga desetletja je prevladovalo prepričanje, da modre čepnice najprej nastanejo v središču mrežnice, nato pa se med razvojem premaknejo proti njenemu obrobju. Nova raziskava ponuja drugačno razlago. Znanstveniki so ugotovili, da te celice ostanejo na istem mestu, vendar med razvojem spremenijo svojo identiteto in se preoblikujejo v rdeče ali zelene čepnice. Takšno odkritje pomembno spreminja razumevanje razvoja človeškega vida.
Ključno vlogo imata vitamin A in ščitnični hormoni
Raziskovalci so pokazali, da razvoj poteka v dveh natančno časovno usklajenih korakih. Med 10. in 12. tednom nosečnosti se v razvijajoči se foveoli pojavijo prve modre čepnice. Okoli 14. tedna pa večina teh celic spremeni svojo vlogo in postane rdeča ali zelena čepnica.
Pri tem sodelujeta dva pomembna biološka mehanizma. Najprej se začne zmanjševati količina retinojske kisline, molekule, ki nastaja iz vitamina A in sodeluje pri razvoju številnih organov. Zaradi tega nastaja manj novih modrih čepnic. Nato razvoj prevzamejo ščitnični hormoni, ki spodbudijo preobrazbo preostalih modrih čepnic v rdeče in zelene. Kot pojasnjuje vodja raziskave Robert J. Johnston ml.: »Retinojska kislina najprej določi osnovni vzorec razvoja, nato pa ščitnični hormon poskrbi za preoblikovanje preostalih celic. To je zelo pomembno, saj prisotnost modrih čepnic v foveoli zmanjšuje ostrino vida.«
Novo razumevanje razvoja vida odpira vrata regenerativni medicini
Odkritje pomeni pomemben premik v razumevanju razvoja človeške mrežnice. Po besedah raziskovalcev so desetletja veljale razlage, ki jih zaradi omejenih možnosti raziskovanja človekovega razvoja ni bilo mogoče neposredno preveriti. Miši, ribe in številni drugi živalski modeli namreč nimajo enake organizacije čepnic kot človek, zato niso primerni za preučevanje razvoja foveole.
»Glavni model na tem področju zadnjih približno trideset let je predvideval, da se modre čepnice preprosto umaknejo iz osrednjega dela mrežnice. Naši podatki kažejo drugačno možnost – celice se ne premaknejo, ampak sčasoma spremenijo svojo identiteto, kar je zelo presenetljivo,« je pojasnil Johnston. Čeprav raziskovalci poudarjajo, da bodo potrebne dodatne študije, dosedanji rezultati močno podpirajo novo razlago razvoja mrežnice.
Dolgoročni cilj je obnavljanje izgubljenega vida
Raziskovalna skupina zdaj nadaljuje razvoj vedno bolj izpopolnjenih »mrežničnih organoidov«, ki bi čim bolj posnemali delovanje človeškega očesa. Takšni modeli bi lahko v prihodnosti omogočili vzgojo zdravih fotoreceptorjev za presaditve pri bolnikih z degenerativnimi boleznimi mrežnice.
»Naš cilj je ustvariti skoraj po meri izdelano populacijo fotoreceptorjev. Eden največjih potencialov te tehnologije je celična terapija, pri kateri bi zdrave celice vnesli v oko, kjer bi se ponovno povezale z mrežnico in morda obnovile izgubljeni vid,« je povedal soavtor raziskave Hussey, danes molekularni in celični biolog v podjetju CiRC Biosciences. Ob tem poudarja, da gre za dolgoročen razvojni projekt: »Preden bomo lahko razmišljali o uporabi pri bolnikih, bodo potrebne številne dodatne raziskave o varnosti in učinkovitosti. Kljub temu menimo, da je ta smer razvoja zelo obetavna.«
Starostna degeneracija rumene pege ostaja eden najpogostejših vzrokov slepote pri starejših odraslih, medtem ko glavkom povzroča postopno propadanje vidnega živca. Pri obeh boleznih danes poškodovanih fotoreceptorjev ni mogoče obnoviti. Prav zato strokovnjaki menijo, da bodo raziskave razvoja mrežnice in tehnologija organoidov v prihodnjih desetletjih igrale pomembno vlogo pri razvoju regenerativne medicine. Čeprav je uporaba takšnih celičnih terapij še daleč od klinične prakse, nova raziskava predstavlja pomemben korak k razumevanju, kako nastane najostrejši človeški vid in kako bi ga bilo nekoč mogoče obnoviti.
Novinar
