No olho humano, existem três tipos de células cônicas que regulam a visão de cores, detectando luz vermelha, azul ou verde, mas pouco se sabe sobre como essas células especializadas emergem nos olhos de um feto em crescimento. No entanto, os pesquisadores recentemente forneceram um vislumbre desses mecanismos formativos, cultivando organoides - órgãos primitivos muito pequenos - feitos de células oculares, para que pudessem observar as células à medida que se desenvolviam.
Embora os minúsculos organoides não parecessem olhos totalmente formados, eles continham fotorreceptores que respondem à luz, e as células (e seus genes) ainda se comportavam como as células cônicas no olho humano. Surpreendentemente, as células sensíveis à cor no tecido ocular cultivado em laboratório se organizaram como essas células em um feto, com células-cone com detecção de luz azul aparecendo primeiro, seguidas por células que detectam luz vermelha e verde. Experimentos com essas células ofereceram um primeiro vislumbre dos mecanismos que produzem nossa visão de cores única, relataram os cientistas em um novo estudo.
Já se sabia que as células cônicas azuis se desenvolviam diante de seus vizinhos vermelhos e verdes. Mas não ficou claro por que eles apareceram nessa ordem e o que levou as células a "escolher esses destinos" como azul, vermelho ou verde, disse a principal autora do estudo, Kiara Eldred, candidata a doutorado no Departamento de Biologia da Universidade Johns Hopkins (JHU). em Maryland.
"Não tínhamos certeza do que em um contexto de desenvolvimento as células eram diferentes umas das outras", disse Eldred à Live Science.
Os cientistas direcionaram as células-tronco a se tornarem tecido ocular, mas exatamente que tipo de tecido ocular é determinado pelas próprias células, disse o co-autor do estudo Robert Johnston Jr., professor assistente do Departamento de Biologia da JHU.
"Eles apenas se desenvolvem e crescem como retina em um prato", disse Johnston à Live Science.
Como os pesquisadores queriam que seus mini-olhos em crescimento seguissem o mesmo cronograma que os olhos de um feto no útero, eles monitoraram o desenvolvimento dos tecidos da retina por nove meses.
Além disso, pesquisas anteriores em ratos e peixes-zebra sugeriram que o hormônio da tireóide ajudou a desencadear o desenvolvimento de células ligadas à visão de cores, disse Eldred. Para testar isso, os cientistas usaram a ferramenta de edição de genes CRISPR para manipular os receptores das células cônicas do hormônio, para ver como isso mudaria seus padrões de crescimento.
Eles descobriram que os níveis de um hormônio da tireóide presentes em diferentes estágios do desenvolvimento do olho tiveram um papel importante na formação da identidade das células. Quando os pesquisadores desativaram os receptores do hormônio, eles desenvolveram mini-olhos que tinham apenas células com sensor azul, capazes de ver apenas luz azul. E quando eles inundaram os organoides com hormônio tireoidiano extra no início do processo de crescimento - antes que as células azuis pudessem se formar - todas as células coloridas se desenvolveram em vermelho e verde, relataram os pesquisadores.
"Isso nos disse que entendíamos o mecanismo o suficiente para podermos cultivar células da retina humana em um prato, e poderíamos dizer a eles que tipo de células queríamos fabricar", disse Johnston à Live Science.
Além de revelar segredos da visão de cores, o tecido ocular cultivado em laboratório pode ser útil no estudo de outros aspectos da visão exclusivos dos seres humanos e pode fornecer informações sobre o tratamento da cegueira e glaucoma, disse Johnston.
As descobertas foram publicadas on-line hoje (11 de outubro) na revista Science.
