Nell'occhio umano, ci sono tre tipi di cellule coniche che regolano la visione dei colori, rilevando la luce rossa, blu o verde, ma poco si sa su come queste cellule specializzate emergano agli occhi di un feto in crescita. Tuttavia, i ricercatori hanno recentemente fornito uno spaccato di questi meccanismi formativi, sviluppando organoidi - organi primitivi molto piccoli - che erano fatti di cellule oculari, in modo da poter osservare le cellule mentre si sviluppavano.
Sebbene i piccoli organoidi non assomiglino ad occhi completamente formati, contenevano fotorecettori che rispondono alla luce e le cellule (e i loro geni) si comportavano ancora come le cellule dei coni in un occhio umano. Sorprendentemente, le cellule sensibili al colore nel tessuto oculare cresciuto in laboratorio si sono organizzate come fanno quelle cellule in un feto, con le cellule dei coni sensibili alla luce blu che si presentano per prime, seguite da cellule che percepiscono la luce rossa e verde. Gli esperimenti con queste cellule hanno offerto una prima occhiata ai meccanismi che producono la nostra visione dei colori unica, hanno riferito gli scienziati in un nuovo studio.
Le cellule del cono blu erano già note per svilupparsi prima dei loro vicini rossi e verdi. Ma non è chiaro il motivo per cui sono apparsi in questo ordine e ciò che ha spinto le cellule a "scegliere quei destini" come blu, rosso o verde, ha detto l'autore principale dello studio Kiara Eldred, dottoranda presso il Dipartimento di Biologia della Johns Hopkins University (JHU) nel Maryland.
"Non eravamo sicuri di cosa in un contesto di sviluppo inducesse quelle cellule a differenziarsi le une dalle altre", ha detto Eldred a Live Science.
Gli scienziati hanno ordinato alle cellule staminali di diventare tessuto oculare, ma esattamente quale tipo di tessuto oculare è determinato dalle cellule stesse, ha affermato il co-autore dello studio Robert Johnston Jr., assistente professore presso il Dipartimento di Biologia della JHU.
"Si sviluppano e crescono come una retina in un piatto", ha detto Johnston a Live Science.
Poiché i ricercatori volevano che i loro mini-occhi in crescita seguissero lo stesso calendario degli occhi di un feto nell'utero, hanno monitorato lo sviluppo dei tessuti retinici per nove mesi.
Inoltre, ricerche precedenti su topi e pesci zebra hanno suggerito che l'ormone tiroideo ha contribuito a innescare lo sviluppo di cellule legate alla visione dei colori, ha affermato Eldred. Per provarlo, gli scienziati hanno usato lo strumento di modifica genica CRISPR per manipolare i recettori delle cellule dei coni per l'ormone, per vedere come ciò avrebbe cambiato i loro schemi di crescita.
Hanno scoperto che i livelli di un ormone tiroideo che erano presenti in diverse fasi dello sviluppo dell'occhio hanno avuto un ruolo importante nel modellare l'identità delle cellule. Quando i ricercatori hanno disabilitato i recettori dell'ormone, hanno sviluppato mini-occhi che avevano solo cellule sensibili al blu, in grado di vedere solo la luce blu. E quando hanno inondato gli organoidi con l'ormone tiroideo extra all'inizio del processo di crescita - prima che potessero formarsi le cellule blu - tutte le cellule colorate si sono sviluppate come rosse e verdi, i ricercatori hanno riferito.
"Questo ci ha detto che abbiamo capito abbastanza il meccanismo che potevamo far crescere le cellule della retina umana in un piatto, e potevamo dire loro che tipo di cellule volevamo produrre", ha detto Johnston a Live Science.
Oltre a rivelare i segreti della visione dei colori, il tessuto oculare cresciuto in laboratorio può rivelarsi utile per studiare altri aspetti della vista che sono unici per gli esseri umani e potrebbe fornire approfondimenti sul trattamento della cecità e del glaucoma, ha affermato Johnston.
I risultati sono stati pubblicati online oggi (11 ottobre) sulla rivista Science.
