מודלים ממוחשבים חדשים יכולים לעזור למדענים להבין טוב יותר כיצד הרשתית מתחדשת, ולפתוח את הדלת לטיפולים חדשים לאובדן ראייה, על פי מחקר מאוניברסיטת סארי.
המודל הראשון מסוגו מסוגל לפרט כיצד הרשתית – השכבה הרגישה לאור בחלק האחורי של העין – יכולה לבנות את המבנה המורכב שלה מסוג אחד בלבד של תא גזע, ולהעמיק את ההבנה שלנו כיצד מתפתחת הראייה וכיצד התפתחותה עשויה להצביע על מחקרים על פציעה או מחלה.
באמצעות מודלים מתקדמים המבוססים על חומרים, צוות המחקר הדמה שלבים מרכזיים של רטינוגנזה – התהליך שבו תאי אבות זהים מתגוונים לששת סוגי הנוירונים המרכיבים את הרשתית.
המודל מראה כיצד כללים גנטיים פשוטים ואקראיות עדינה פועלים יחד ליצירת ארכיטקטורת השכבות המדויקת של הרשתית, מבנה חיוני לאופן שבו אנו רואים.
המאמר הוצג ב-IWWBIO 2025 ופורסם ב-Lecture Notes in Computer Science (LNCS).
קיילה האריס, חוקרת ראשית מקבוצת המחשוב וההנדסה בהשראת הטבע של אוניברסיטת סארי, אמרה:
"היופי בביולוגיה הוא שמבנים מורכבים יכולים לצוץ מתוך כללים פשוטים. ההדמיות שלנו מראות כיצד תאים זהים מבחינה גנטית יכולים, באמצעות הטיה פנימית ומקריות, להתארגן בעצמם לתוך השכבות המסודרות מאוד של הרשתית – דפוס שמבסס את האופן שבו אנו רואים את העולם".
באמצעות פלטפורמת התוכנה BioDynaMo, הצוות עיצב "תאים" וירטואליים שגדלים, מתחלקים ומקבלים החלטות גורל בהתבסס על היגיון פנימי של ויסות גנים, המחקים התנהגות ביולוגית. הם בדקו עיצובי רשת שונים כיצד גנים עשויים לקיים אינטראקציה כאשר תאים מחליטים לאיזה סוג של נוירון להפוך.
שני עיצובים מסוימים – המכונים מודלים Reentry ו-Multidirectional – שיחזרו נתונים ביולוגיים אמיתיים בצורה המדויקת ביותר, מה שמצביע על כך שתאי הרשתית עשויים לקבל את החלטות גורלם באמצעות מסלולים גנטיים חופפים וגמישים, במקום רצף קבוע.
גישה זו יכולה לעזור לחוקרים להבין טוב יותר לא רק התפתחות עיניים בריאה, אלא גם מה קורה במחלות רשתית ובמחקר רגנרטיבי לחקור כיצד תאי גזע עשויים לבנות מחדש רקמות.
מודלים חישוביים נותנים לנו דרך רבת עוצמה לחקור תהליכים ביולוגיים שאיננו יכולים לצפות בקלות בזמן אמת. על ידי הדמיית החלטה ואינטראקציה של כל תא, אנו יכולים לבדוק השערות לגבי האופן שבו רקמות כמו הרשתית נוצרות – וכיצד לשחזר אותן כאשר הן ניזוקות".
ד"ר רומן באואר, מחבר בכיר על המחקר, אוניברסיטת סארי
מחקר זה נתמך על ידי המועצה לחקר מדעי ההנדסה והפיזיקה (EPSRC).
קיילה האריס הוסיפה:
"אנחנו חושבים שהמחקר שלנו הוא צעד קדימה בקישור גנטיקה, חישוב וביולוגיה התפתחותית כדי להבין את אחד המבנים העצביים המורכבים ביותר של הגוף."
