甲状腺是发展色觉的关键

甲状腺素如何控制视网膜发育
二零一八年十月十一日
通过山姆布朗

HUMAN-EYE-CARTOON

人类的眼睛

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约翰霍普金斯大学的生物学家发现,随着眼睛的发育,甲状腺激素水平决定了干细胞是变成蓝光,还是变成绿光和红光探测细胞,而这种转变是由我们DNA中的特定基因控制的。

视网膜包含三种类型的颜色感知细胞,由于它们的形状,通常被称为“锥细胞”。通过改变细胞赖以生长的营养果冻中甲状腺激素的含量,研究小组能够从干细胞中培育出只能探测蓝光或红光和绿光的视锥细胞。

科学家们已经知道,蓝色视锥细胞首先在眼睛中发育,其次是红色和绿色。现在,约翰霍普金斯大学的研究小组已经证明,这种情况也发生在他们的细胞中,证明了细胞本身控制着它们吸收多少甲状腺激素,当它一直存在时,就像它在体内一样,它们通过按顺序激活特定的基因来做到这一点。

资深作者罗伯特·约翰斯顿教授说:“我们接下来要做的是再次培养这些细胞,我们观察每个基因的功能,无论它们是开启还是关闭。”“我们发现,在早期,它们(活性基因)会降解甲状腺激素,后来又有不同的基因激活甲状腺激素。”

由于这些红色和绿色视锥细胞发育不全或完全缺失,早产儿可能会遭受眼睛损伤。虽然现在还为时过早,但研究小组表示,他们的发现可以用来为这些早产儿提供潜在的靶向激素治疗。更重要的是,他们还表示,这项研究还可以为治疗晚年视力下降的主要原因——黄斑变性提供帮助。

约翰斯顿解释说:“研究这个问题的挑战在于,老鼠、鱼和常用的、非常强大的模式生物没有这种(黄斑)结构。”它们也没有任何红色视锥细胞,除了人类,很少有哺乳动物有!

“我们希望通过在这个发展中的人体组织模型中研究这一点,我们可以对黄斑的发展提供一些见解,并利用我们的发现为这种疾病提供治疗。”

黄斑是视网膜的一小部分,约占视力的50%。造成黄斑损伤的因素多种多样,有遗传因素,也有环境因素,比如吸烟和缺乏锻炼,都会导致中央视力丧失。

那么,接下来呢?这项研究的下一个目标是确定既红又绿的视锥细胞是如何决定是红还是绿的。研究小组希望对这种干细胞发育的进一步研究将得出答案,这是随机的,还是也有驱动影响。

但这一切都不是一个快速的过程。每一小组视网膜细胞,或这些微型器官代表的“类器官”,都需要6 - 12个月的精心护理,因为它们的发育时间与成长中的胎儿相同。因此,正如约翰斯顿解释的那样,这项工作是一项集体努力:

“我实验室的团队,包括主要作者Kiara Eldred,共同作者Sarah Hadyniak和Kasia Hussey,是一个了不起的团队,很荣幸成为他们的导师。需要一种特殊的人来做9个月的实验,这些科学家既精神坚强又超级聪明。如果没有唐纳德·扎克和卡尔·沃林的帮助,这项工作也不可能完成。对于一些拨款来说,这可能有点太冒险了,但特别感谢皮尤基金会,他们以资助高风险、高回报的研究而闻名。”

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