科學家揭秘：讓你看見顏色的細胞是怎么長出來的

    網(wǎng)易科技訊 10月14日消息，據(jù)福布斯雜志報道，約翰霍普金斯大學的科學家們培育出了簡化版的人類視網(wǎng)膜，這些視網(wǎng)膜看起來似乎可以在培養(yǎng)皿中重現(xiàn)人類身體器官的發(fā)育過程，證實了甲狀腺激素在引導光探測錐狀光感受器細胞變成藍覺細胞、紅覺/綠覺細胞中的作用。今天發(fā)表的一項新研究，提出了一種針對有某些視力問題的早產(chǎn)兒的潛在治療方法。

圖：發(fā)育291天的視網(wǎng)膜類器官，其中紅色和綠色錐狀光感受器呈現(xiàn)綠色，藍色錐狀光感受器呈現(xiàn)藍色，而棒狀光感受器呈現(xiàn)紅色

    研究人類如何在子宮內(nèi)的發(fā)育非常困難。這個過程發(fā)生在黑暗的地方，與外界隔絕?？茖W家們無法輕易地從發(fā)育中的胎兒身上獲取組織樣本，并將這些樣本帶回實驗室仔細檢查，以找出促使發(fā)育發(fā)生的生物機制和分子。而像老鼠這樣的動物與人類發(fā)育還不太一樣。因此，有些科學家已經(jīng)開始使用所謂的類器官（organoid），即誘導人類細胞從干細胞成長為微小的、簡化的模型器官，以此研究人類的發(fā)育過程。

    約翰霍普金斯大學生物學助理教授羅伯特·約翰斯頓(Robert Johnston)在2012年看到有關視網(wǎng)膜類器官的數(shù)據(jù)時，他始終在研究果蠅眼睛中的光探測細胞(或稱為光感受器)是如何發(fā)育的。他回憶道：“我們必須把這個系統(tǒng)推進到以前沒有人達到過的地方，并在更長的時間里培育類器官。”

    約翰斯頓的實驗室今天發(fā)表在《科學》(Science)雜志上的一項研究，描述了在6個月到1年的時間里培育視網(wǎng)膜類器官的實驗。約翰斯頓說:“這為研究人類生物學開辟了一條不同的途徑。”

    在早期，隨著視網(wǎng)膜的發(fā)育，準錐狀光感受器必須成為兩種類型的細胞之一：一種能夠檢測藍光，另一種仍然具有靈活性，可以稍后成為一種能夠檢測紅光或綠光的細胞。約翰斯頓的團隊，包括主要作者和研究生基拉拉·埃爾德雷德（Kiara Eldred），專注于研究組成視網(wǎng)膜類器官的細胞中藍色或紅色/綠色的傳感切點。

    們發(fā)現(xiàn)消除細胞中的甲狀腺激素受體會導致微型視網(wǎng)膜只能由感知藍光的錐細胞組成。而添加更多的甲狀腺激素，則會導致視網(wǎng)膜由紅覺/綠覺細胞組成。約翰斯頓說，在沒有人為干擾的時候，初所有的細胞都是藍覺細胞，直到“幾乎像計時器的機制響起”，其余的細胞就會變成紅覺/綠覺細胞。甲狀腺激素的存在似乎在逆轉這一趨勢。

    但是這些類器官生長的培養(yǎng)皿中并沒有微量甲狀腺激素，在大多數(shù)實驗中，科學家們也沒有自己添加這種激素。那么，在成年人中調(diào)節(jié)新陳代謝的激素是如何決定發(fā)育的呢？約翰斯頓說:“視網(wǎng)膜本身控制著甲狀腺激素的水平，以決定你是獲得藍覺細胞還是紅覺/綠覺細胞，它自身的酶可以分解液體中存在的少量甲狀腺激素類有機物。”

    華盛頓大學生物結構教授托馬斯·雷(Thomas Reh)說，這項工作在很大程度上測試了在老鼠身上發(fā)現(xiàn)的錐細胞的發(fā)育模型，并發(fā)現(xiàn)了人類細胞中的一個關鍵區(qū)別。雷的論文描述了老鼠的發(fā)育過程。在老鼠體內(nèi)，只涉及到一種甲狀腺激素受體，但在人類中則是兩種。托馬斯表示：“目前尚不清楚為什么會存在這種差異，但在理解老鼠和人類的另一個重要區(qū)別——視網(wǎng)膜中央凹（fovea）時，它可能具有重要意義。視網(wǎng)膜中央凹是視網(wǎng)膜的一部分，是錐狀光感受器的所在地和視野的中心。”

    托馬斯指出，視網(wǎng)膜類器官不會發(fā)育出視網(wǎng)膜中央凹，因為它遠小于人類視網(wǎng)膜，也不會發(fā)育成視網(wǎng)膜中的其他細胞類型，甲狀腺激素水平的變化可能與視網(wǎng)膜發(fā)育是*不同的實驗。

    類器官可能是研究人類胎兒組織發(fā)育的一個新方向，但它們還沒有*消除爭議。約翰斯頓的論文中的許多類器官是由胚胎干細胞形成的，還有些則是由成人誘導多能干細胞形成的。約翰斯頓說，現(xiàn)在，有好幾種胚胎干細胞可以用于研究，而新的干細胞還沒有被制造出來。

    約翰斯頓的實驗室目前正在開發(fā)一種能夠模擬黃斑變性的視網(wǎng)膜類器官，黃斑變性是導致視力喪失的主要原因，黃斑是視網(wǎng)膜中包含視網(wǎng)膜中央凹的部分，在這種情況下黃斑受損，也許還能找到修復的方法。從短期來看，今天發(fā)表的研究成果暗示了一種可能的治療方法，可以治療那些甲狀腺激素水平較低、色覺障礙率較高的早產(chǎn)兒。 

新聞來源于：網(wǎng)易科技報道