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ジョンズホプキンス大学の研究室では、人間の目のほんの少しが皿に成長しています。成長するアイグローブ自体は技術的な驚異ですが、この創造には複雑な目的があります。ジャーナルに掲載された新しい研究で 科学 科学者たちはなぜ私たちが色を見ることができるのかを理解し、できない人々を助ける方法を学ぶためにこれらのオルガノイドを生成しました。
目を考えるとき、彼らはたぶん完全な、球状の形を考える - レンズ、虹彩。硝子体。これらの網膜オルガノイドはそうではありません。厳密に言えば、それらは人間の幹細胞から成長した網膜です - 目の真後ろを覆う白い組織の小球です。
木曜日に発表されたこの研究では、ジョンズホプキンス大学大学院生のKiara Eldredと彼女のチームは、なぜこれらの網膜がそれほど重要であるかを明らかにしました。人間は3種類の色検出セル、赤、緑、または青の光を感知する円錐形の光受容体を持っています。しかし、これがなぜ起こるのかのメカニズムは十分に理解されていません。ここで、チームは最初に青の細胞が発達し、次に赤と緑の細胞が発達することを発見しました。私たちや他の霊長類が三色色覚と呼ばれるものを持っていることを考えると、これらの細胞形成のタイミングを学ぶことは新しい発見でした - そして理にかなっていました。
「科学者として、私はあなたがしていることへの情熱とあなたの生物へのつながりを持っていなければならないと思います」とオルガノイド作成者のエルドレッドは言います 逆 。私はオルガノイドを初めは毎日、そして年をとるにつれて一日おきに世話をしました。研究室では、私の共著者も私も私達の赤ちゃんを私達の赤ちゃんと呼んでいます。
「ほとんどの哺乳類は2つの色のスペクトルでしか見ることができません - 彼らは青と緑だけを見る」とEldredは説明します。青、緑、そして赤が見えます。色覚のおかげで、私たちは私たちの周りの世界についての豊富な情報をたくさん受け取ることができました。」
チンパンジーや人間のような霊長類は赤みを帯びることがあると推測されています。これは、初期の人類が緑の葉の背景の中から熟した果実を見つけることを可能にしたためです。一方、犬や猫のような他の哺乳動物は、色が少なく、色が弱く見えます。
何かが青、赤、および緑の細胞増殖のタイミングを促しているという認識も謎を引き起こしました： これらの3つのタイプの錐体細胞の生成を引き起こしたメカニズムは何ですか？ それを理解するには、幹細胞を網膜組織にするように指示した後、結局のところ、光受容体は技術的にはニューロンであるため科学者が網膜組織と同様に脳組織を作成することになるプロセス細胞の成長と分化に関与する甲状腺ホルモンの機能に関与する遺伝子。
マウス、魚、鶏の視力に関する以前の研究では、甲状腺ホルモン機能が低いと青い細胞が出現し、高いと赤と緑の細胞が続くことが示唆されていました。CRISPRを使用して、研究者らは甲状腺ホルモンの受容体をノックアウトし、青い細胞だけで網膜オルガノイドを作り出しました。彼らがホルモンを再び加えたとき、彼らは赤と緑の細胞だけでオルガノイドを生成しました。
甲状腺がまったく関与していなかったとしても、これは起こっていました - 皿の中の唯一のアイテムは網膜オルガノイドでした。 1年間のオルガノイド発生の間にどの遺伝子がオンまたはオフになるかを調べた後、彼らは彼らの仮説が正しかったことを発見しました：甲状腺ホルモンを分解する遺伝子は青細胞を作るために早く、甲状腺ホルモンを活性化する遺伝子は赤を作るために後でありましたそして緑の細胞。
本質的に科学者たちはオルガノイドを色々な方法で色覚異常にさせていました。これは、この研究が、色覚異常の人や失明の原因となる眼の疾患である黄斑変性症にかかっている人を助けるための治療法の開発に役立つ可能性があることを示唆しています。現在、科学者が黄斑変性症を手助けするためにしているのは、ある種の変性を有する網膜に幹細胞を注入することです。しかしながら、この方法の有効性は予測不可能であった。現在の目標は、錐体細胞の分化経路を導くことができることによって、科学者が細胞をどのように治療的に使用できるかを学ぶことができるということです。
「私たちの研究によって、他の研究者に具体的に円錐細胞を作る方法についての情報を提供できることを願っています」とEldredは言います。 「将来の実験では、おそらくこれらの細胞を採取して注射することができ、それらのうちの多くが実際に再生治療を提供できる光受容体になるでしょう。オルガノイドが正しい方向に進むのを見るたびに、それは刺激的で魅力的です。」