Rezultatai nustebino net pačius kūrėjus: laboratorijoje sukurtas akį primenantis audinys

Naujai paskelbti tyrimai žurnale „Proceedings of the National Academy of Sciences“ atskleidžia iki šiol nežinomą šio reiškinio aspektą. Mokslininkams iš „John Hopkins University“ laboratorijoje pavyko atkurti svarbiausius tinklainės formavimosi etapus, o tai atvėrė naują etapą mūsų žinioms apie regos sistemos vystymąsi.

Foveolė – mažytė sritis, lemianti mūsų regos aštrumą

Tinklainės centre yra labai nedidelis, maždaug 1,5 milimetro skersmens plotas, vadinamas foveole. Nepaisant mikroskopinių matmenų, būtent ši sritis sugeneruoja beveik pusę visos regimosios informacijos, kurią smegenys gauna iš akių.

Skaitymas, veidų atpažinimas ar itin tiksli smulki motorika tiesiogiai priklauso nuo foveolės veikimo. Jos efektyvumo paslaptis slypi unikalioje ląstelių sudėtyje. Tobulam funkcionavimui šioje zonoje turi būti beveik vien raudonieji ir žalieji kūgeliai (šviesai jautrios tinklainės ląstelės). Mėlynųjų kūgelių, pasižyminčių mažesne raiška, buvimas čia veikia tarsi triukšmas – jis mažina galimą vaizdo aštrumą.

Šiuose tyrimuose itin svarbų vaidmenį suvaidino tinklainės organoidai – trimačiai, miniatiūriniai dariniai, išauginti iš kamieninių ląstelių. Laboratorinėmis sąlygomis jie atkuria žmogaus tinklainės vystymąsi ir jos mikrostruktūrą. Tai didelis proveržis, nes plačiai moksluose naudojami gyvūnai, pavyzdžiui, pelės, tokios pat foveolės, kaip žmogus, neturi – jų tinklainė vystosi kitaip.

Dviejų etapų cheminis procesas

Mokslininkai nustatė, kad tarp 10-os ir 14-os nėštumo savaitės vyksta itin tiksliai suderintas, dviejų fazių procesas.

Pirmiausia retinoinė rūgštis – vitamino A darinys – centrinėje tinklainės dalyje slopina naujų mėlynųjų kūgelių formavimąsi. Tai galima palyginti su paruošiamuoju etapu, kai nustatomas būsimas šios srities ląstelių „planas“.

Antroji, lemiama fazė priklauso skydliaukės hormonams. Jie sukelia jau esamų mėlynųjų kūgelių fizinę transformaciją – šios ląstelės perprogramuojamos ir virsta raudonaisiais bei žaliaisiais kūgeliais.

Pirmiausia retinoinė rūgštis padeda nustatyti raštą. Vėliau skydliaukės hormonas atlieka vaidmenį paversdamas likusias ląsteles. Tai labai svarbu, nes jei turite mėlynųjų kūgelių centre, jūs taip gerai nematote, – pabrėžia vienas tyrimo autorių Robertas J. Johnstonas jaunesnysis.

Bet koks šios sekos sutrikdymas, pavyzdžiui, dėl netinkamo minėtų cheminių junginių kiekio, gali lemti nepakankamą tinklainės išsivystymą ir regos aštrumo problemas jau nuo gimimo. Tai rodo, koks trapus ir nuo laiko bei koncentracijų priklausomas yra mūsų jutimų formavimosi mechanizmas.

Trisdešimt metų gyvavusi teorija paneigta

JAV mokslininkų komandos išvados meta iššūkį maždaug 30 metų vyravusiam teoriniam modeliui. Pagal senąją hipotezę buvo manyta, kad mėnieji kūgeliai iš centrinės tinklainės dalies tiesiog migruoja į periferiją, išlikdami tokio pat tipo ląstelėmis.

Nauji duomenys leidžia teigti ką kita: šios ląstelės nemigruoja, o iš esmės pakeičia savo funkcinę tapatybę. Kitaip tariant, ne jos pačios pasitraukia iš centro, bet yra „perprogramuojamos“ į raudonuosius ir žaliuosius kūgelius, kurie užtikrina aukščiausią vaizdo raišką.

Toks požiūris atveria visiškai naujas, kol kas teorines, gydymo galimybes. Tokios ligos, kaip geltonosios dėmės degeneracija, pažeidžia būtent centrinę tinklainės dalį. Šiuo metu jos laikomos nepagydomomis ir paveikia dešimtis milijonų žmonių visame pasaulyje.

Mokslininkai toliau tobulina tinklainės organoidų technologiją. Ilgalaikė jų vizija – laboratorijoje išauginti sveikus, pilnai funkcionuojančius fotoreceptorius ir persodinti juos vietoje pažeistos ar sunykusios tinklainės.

Geriau suprasdami šį tinklainės regioną ir kurdami organoidus, kurie tiksliai atkartotų jo funkciją, tikimės vieną dieną išauginti ir persodinti šiuos audinius, kad atkurtume regą, – apibendrina R. J. Johnstonas.