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Science:人為什么能看到顏色?秘密在于甲狀腺激素
  • 發(fā)布日期:2018-10-18      瀏覽次數(shù):1580
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      赤橙黃綠藍(lán)靛紫,為什么我們能看到這些五彩的顏色?看似尋常的問(wèn)題,吸引了約翰霍普金斯大學(xué)科學(xué)家們的目光。“行動(dòng)派”的他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿重現(xiàn)了人類視網(wǎng)膜發(fā)育的“類器官”,發(fā)現(xiàn)這一過(guò)程竟受甲狀腺激素的調(diào)節(jié)。

      圖片來(lái)源:© EVGENIY / Fotolia

      研究結(jié)果以“Thyroid hormone signaling specifies cone subtypes in human retinal organoids”為題發(fā)表在《Science》雜志上,為開(kāi)發(fā)治療色盲和黃斑變性等眼疾的藥物奠定了基礎(chǔ)。

      DOI: 10.1126/science.aau6348

      眼睛中的錐形光感器是我們能看到顏色的“秘訣”所在,其表達(dá)的視蛋白色素可以對(duì)不同波長(zhǎng)的光做出響應(yīng)。在研究中,約翰霍普金斯大學(xué)的發(fā)育生物學(xué)家Robert Johnston和他的團(tuán)隊(duì)將注意力放在了那些讓人們能夠看到藍(lán)色、紅色和綠色的視錐細(xì)胞——人眼中的三個(gè)錐形光感受器。這三個(gè)亞型是由其表達(dá)的視覺(jué)色素所定義:藍(lán)視蛋白(短波長(zhǎng);S)、綠視蛋白(中波長(zhǎng);M)或紅視蛋白(長(zhǎng)波長(zhǎng);L)。影響視素表達(dá)或功能的突變導(dǎo)致各種形式的色盲和視網(wǎng)膜變性。

      以往,大多數(shù)視覺(jué)研究都是在小鼠和魚(yú)身上進(jìn)行的,但這兩種動(dòng)物都沒(méi)有人類日間視力和色覺(jué)。因此,Johnston的團(tuán)隊(duì)用干細(xì)胞創(chuàng)造了他們需要的“人類眼睛”——類器官。類器官和視網(wǎng)膜具有相似的分布、表達(dá)譜和圓錐亞型的形態(tài)。

      “三色視覺(jué)將我們與大多數(shù)其他哺乳動(dòng)物區(qū)別開(kāi)來(lái),”作者、約翰霍普金斯大學(xué)研究生Kiara Eldred說(shuō),“我們的研究正試圖弄清楚這些細(xì)胞能帶給我們什么特殊的顏色視覺(jué)。”

      Temporally regulated TH signaling specifies cone subtypes.

      在過(guò)去的幾個(gè)月,隨著細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)室中生長(zhǎng)并成為成熟的視網(wǎng)膜,研究小組發(fā)現(xiàn)首先確定的是藍(lán)色視錐細(xì)胞,然后是紅色和綠色視錐細(xì)胞。在這兩種情況下,他們發(fā)現(xiàn)分子開(kāi)關(guān)的關(guān)鍵竟然是甲狀腺激素水平的高低。重要的是,這種激素的水平竟然不是受甲狀腺控制(因?yàn)榕囵B(yǎng)皿中沒(méi)有甲狀腺),而是由眼睛本身控制。

      這一發(fā)現(xiàn)表明,錐形細(xì)胞向其調(diào)節(jié)亞型的分化受甲狀腺激素的調(diào)控。這也解釋了為什么早產(chǎn)兒由于缺乏母體的供應(yīng)而使得甲狀腺激素水平較低,其視力障礙發(fā)生率較高。

      Johnston的實(shí)驗(yàn)室一直在探索細(xì)胞命運(yùn)的決定機(jī)制——即在子宮中發(fā)生什么,可以將發(fā)育中的細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)樘囟愋偷募?xì)胞。這在很大程度上是人類生物學(xué)未知的方面。Eldred說(shuō):“如果我們能夠回答導(dǎo)致細(xì)胞終端命運(yùn)的原因,我們就能夠?yàn)槟切┕飧惺芷魇軗p的人恢復(fù)色覺(jué)。”

      這些發(fā)現(xiàn)只是步。未來(lái),研究小組希望使用“類器官”來(lái)進(jìn)一步了解色覺(jué)和視網(wǎng)膜其他區(qū)域(如黃斑)的形成機(jī)制。由于黃斑變性是人類致盲的主要原因之一,因此了解黃斑的形成機(jī)制有助于臨床治療。

      責(zé)編:風(fēng)鈴

      參考資料

      Human retinas grown in a dish explain how color vision develops

      Thyroid hormone signaling specifies cone subtypes in human retinal organoids

    魏經(jīng)理
    • 手機(jī)

      13224517959

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