Учёные из Университета Джонса Хопкинса выяснили, как производное витамина A участвует в формировании центральной области сетчатки человека. Оказалось, что этот механизм работает совместно с гормонами щитовидной железы. Результаты исследования, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences, пересматривают представления, которые сохранялись около 30 лет.
Исследователи изучали фовеолу — небольшой участок в центре сетчатки, обеспечивающий наиболее чёткое центральное зрение. Он помогает читать, узнавать лица и различать мелкие детали, хотя занимает лишь малую часть сетчатки. По оценке авторов, на фовеолу приходится примерно 50% зрительного восприятия человека.
Чтобы проследить развитие этой области, команда Роберта Джонстона-младшего выращивала органоиды сетчатки — миниатюрные модели человеческой ткани, созданные из клеток плода. Наблюдения продолжались несколько месяцев и позволили изучить процессы, которые трудно исследовать во время беременности. Особое внимание учёные уделили колбочкам — светочувствительным клеткам, отвечающим за дневное и цветовое зрение.
У человека есть три типа колбочек, воспринимающих преимущественно синий, зелёный и красный свет. В фовеоле присутствуют красные и зелёные колбочки, но нет синих, тогда как в других участках сетчатки синие клетки встречаются. Исследование показало, что на 10–12-й неделях развития плода в фовеоле сначала появляется небольшое количество синих колбочек, однако примерно к 14-й неделе они, вероятно, превращаются в красные и зелёные.
В этом процессе участвуют два химических сигнала. Ретиноевая кислота, образующаяся из витамина A, ограничивает появление синих колбочек в центральной части сетчатки и задаёт общий рисунок её развития. Затем гормоны щитовидной железы, которые также регулируют рост и развитие организма, могут запускать преобразование оставшихся синих клеток в красные и зелёные. «Сначала ретиноевая кислота помогает задать структуру. Затем гормон щитовидной железы участвует в преобразовании оставшихся клеток», — сказал Джонстон.
Ранее считалось, что синие колбочки просто перемещаются из фовеолы, сохраняя первоначальную специализацию. Новые данные указывают на возможность изменения их клеточной идентичности, хотя миграцию отдельных клеток исследователи полностью не исключают. «Эти клетки действительно со временем превращаются, и это очень удивительно», — отметил Джонстон. Авторы подчёркивают, что речь идёт о внутриутробном развитии глаза, а не о доказанной способности добавок витамина A улучшать остроту зрения у взрослых.
Открытие может помочь в изучении дегенерации жёлтого пятна, глаукомы и других заболеваний, приводящих к потере зрения. Команда Джонстона совершенствует органоиды, чтобы они точнее воспроизводили строение и работу человеческой сетчатки, а в перспективе позволяли получать фоторецепторы для пересадки. «Цель использования этой технологии органоидов — со временем создавать почти изготовленную на заказ популяцию фоторецепторов», — сказала соавтор работы Катаржина Хасси, молекулярный и клеточный биолог компании CiRC Biosciences. По её словам, до клинического применения потребуются дополнительные исследования безопасности и эффективности, однако такой путь остаётся возможным.