בני אדם מפתחים ראייה חדה במהלך התפתחות עוברית מוקדמת הודות למשחק גומלין בין נגזרת של ויטמין A והורמוני בלוטת התריס ברשתית, מצאו מדענים מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס.
הממצאים יכולים לשפר עשרות שנים של הבנה קונבנציונלית של האופן שבו העין מצמיחת תאים חושי אור ויכולים לספק מחקר חדש על טיפולים לניוון מקולרי, גלאוקומה והפרעות ראייה אחרות הקשורות לגיל.
פרטי המחקר, שהשתמשו ברקמת רשתית שגדלה במעבדה, מתפרסמים היום ב הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים.
"זהו צעד מפתח לקראת הבנת הפעולה הפנימית של מרכז הרשתית, חלק קריטי של העין והראשון שנכשל באנשים עם ניוון מקולרי", אמר רוברט ג'ונסטון ג'וניור, פרופסור חבר לביולוגיה בג'ונס הופקינס שהוביל את המחקר. "על ידי הבנה טובה יותר של אזור זה ופיתוח אורגנואידים המחקים את תפקודו, אנו מקווים שיום אחד לגדול ולהשתיל את הרקמות הללו כדי להחזיר את הראייה".
בשנים האחרונות, הצוות היה חלוץ בשיטה חדשה לחקר התפתחות העיניים באמצעות אורגנואידים, צבירי רקמות קטנים שגדלו מתאי עובר. על ידי מעקב אחר רשתית הרשתית הללו במשך מספר חודשים, גילו החוקרים את המנגנונים התאיים המעצבים את הפובולה – אזור רשתית מרכזי האחראי לראייה חדה.
המחקר שלהם התמקד בתאים רגישים לאור המאפשרים ראיית יום. תאים אלו מתפתחים לתאי חרוט כחולים, ירוקים או אדומים בעלי רגישות לסוגים שונים של אור. למרות שהפובולה מהווה רק חלק קטן מהרשתית, היא מהווה כ-50% מהתפיסה החזותית האנושית. הפובולה מכילה קונוסים אדומים וירוקים אך לא קונוסים כחולים, המפוזרים בצורה רחבה יותר על פני שאר הרשתית.
בני אדם ייחודיים בכך שיש להם שלושת סוגי קונוסים אלה לראיית צבעים, מה שמאפשר לאנשים לראות קשת רחבה של צבעים שהם נדירים יחסית בבעלי חיים אחרים. איך עיניים צומחות עם חלוקת התאים הזו תמה מדענים במשך עשרות שנים. לעכברים, דגים ואורגניזמים אחרים המשמשים בדרך כלל למחקר ביולוגי אין את הדפוס הזה של תאים, מה שמקשה על החקירה של תאי הפוטו-קולטן, אמר ג'ונסטון.
צוות ג'ונס הופקינס הגיע למסקנה שהתפוצה של קונוסים ב- foveola נובעת מתהליך מתואם של מפרט גורל התא והמרה במהלך התפתחות מוקדמת. בתחילה, מספר דליל של קונוסים כחולים קיים בפוביולה בשבועות 10 עד 12. אבל, עד שבוע 14, הם הופכים לקונוסים אדומים וירוקים. הדפוס מתרחש בדרך של שני תהליכים, כך עולה מהמחקר החדש. ראשית, מולקולה המופקת מוויטמין A הנקראת חומצה רטינואית מתפרקת כדי להגביל את יצירת קונוסים כחולים. שנית, הורמוני בלוטת התריס מעודדים קונוסים כחולים להפוך לקונוסים אדומים וירוקים.
ראשית, חומצה רטינואית עוזרת לקבוע את התבנית. לאחר מכן, הורמון בלוטת התריס ממלא תפקיד בהמרת התאים שנותרו. זה מאוד חשוב כי אם יש לך את הקונוסים הכחולים האלה, אתה לא רואה טוב".
רוברט ג'ונסטון ג'וניור, פרופסור חבר לביולוגיה, אוניברסיטת ג'ונס הופקינס
הממצאים מציעים פרספקטיבה שונה לתיאוריה הרווחת לפיה קונוסים כחולים נודדים לחלקים אחרים של הרשתית במהלך ההתפתחות. במקום זאת, הנתונים מצביעים על כך שתאים אלה מתמירים כדי להשיג פיזור חרוט אופטימלי ב- foveola.
"המודל העיקרי בתחום מלפני כ-30 שנה היה שאיכשהו החרוטים הכחולים המעטים שמקבלים באזור הזה פשוט זזים מהדרך, שהתאים האלה מחליטים מה הם הולכים להיות, והם נשארים מסוג זה של תאים לנצח", אמר ג'ונסטון. "אנחנו לא באמת יכולים לשלול את זה עדיין, אבל הנתונים שלנו תומכים במודל אחר. התאים האלה למעשה ממירים לאורך זמן, וזה ממש מפתיע".
התובנות יכולות לסלול את הדרך לטיפולים חדשים לאובדן ראייה. ג'ונסטון והצוות שלו פועלים לשכלל את המודלים האורגניים שלהם כדי לשכפל טוב יותר את תפקוד הרשתית האנושית. התקדמות אלה עשויות להוביל לשיפור קולטני הפוטו וטיפולים פוטנציאליים מבוססי תאים למחלות עיניים כגון ניוון מקולרי, שאין להן תרופה, אמרה הסופרת קטארזינה הוסי, דוקטורנטית לשעבר שסיימה את המעבדה של ג'ונסטון.
"המטרה בשימוש בטכנולוגיה האורגנואידית הזו היא בסופו של דבר ליצור אוכלוסיה כמעט לפי הזמנה של קולטני פוטו. שדרת פוטנציאל גדולה היא טיפול תחליפי תאים להחדרת תאים בריאים שיכולים להשתלב מחדש בעין ובפוטנציה לשחזר את הראייה האבודה הזו", אמר הוסי, שכיום הוא ביולוג מולקולרי ותאי בחברת הטיפול התאית CiRC Biosciences בשיקגו. "אלה ניסויים ארוכי טווח מאוד, וכמובן שנצטרך לעשות אופטימיזציות למחקרי בטיחות ויעילות לפני המעבר למרפאה. אבל זה מסע בר קיימא".
