甲狀腺激素水平竟調(diào)節(jié)人視網(wǎng)膜中三種視錐細(xì)胞的產(chǎn)生

在一項新的研究中，來自美國約翰霍普金斯大學(xué)的研究人員從頭開始構(gòu)建出人類視網(wǎng)膜類器官，從而確定出讓人們看到顏色的細(xì)胞是如何產(chǎn)生的。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表2018年10月12日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“Thyroid hormone signaling specifies cone subtypes in human retinal organoids”。這項研究為開發(fā)出治療色盲和黃斑變性等眼科疾病的療法奠定基礎(chǔ)。它還將在實驗室中構(gòu)建出的這種“類器官（organoid）”作為一種在細(xì)胞水平上研究人類發(fā)育的模型。

論文通信作者、約翰霍普金斯大學(xué)發(fā)育生物學(xué)家Robert Johnston說，“我們研究的所有東西看起來都像一只正常的發(fā)育中的眼睛，它們只是在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的。你有一種模型系統(tǒng)，你就能夠在不用直接研究人體的情況下操縱它。”

Johnston實驗室探究了細(xì)胞的命運是如何決定的---或者說子宮中發(fā)生的哪些事件讓發(fā)育中的細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)樘囟愋偷募?xì)胞，這是人類生物學(xué)中很大程度上未知的一個方面。在這項新的研究中，Johnston和他的團隊專注于讓人們看到藍(lán)色、紅色和綠色的細(xì)胞---人眼中的三種視錐細(xì)胞（cone photoreceptor）。

雖然大多數(shù)視覺研究都是針對老鼠和魚類開展的，但是這些物種都沒有人類動態(tài)的白天視覺（daytime vision）和顏色視覺。為此，他們利用干細(xì)胞構(gòu)建出他們所需的人類視網(wǎng)膜類器官。幾個月后，隨著這些干細(xì)胞在實驗室中生長并形成完整的視網(wǎng)膜，Johnston團隊發(fā)現(xiàn)檢測藍(lán)色的細(xì)胞首先產(chǎn)生，隨后是檢測紅色和綠色的細(xì)胞。在這兩種情形下，他們發(fā)現(xiàn)一種分子開關(guān)的關(guān)鍵是甲狀腺激素的起伏。重要的是，這種激素的水平不受甲狀腺控制，而是完全由視網(wǎng)膜本身控制，畢竟甲狀腺并不存在于培養(yǎng)皿中。

通過了解甲狀腺激素的水平如何決定這些干細(xì)胞是否變成檢測藍(lán)色的細(xì)胞以及檢測紅色和綠色的細(xì)胞，Johnston團隊能夠操縱這種結(jié)果，構(gòu)建出僅能夠看見藍(lán)色的視網(wǎng)膜，以及僅能夠看見紅色和綠色的視網(wǎng)膜，就好像它們是完整人類眼睛的一部分。

這一發(fā)現(xiàn)表明甲狀腺激素對產(chǎn)生檢測紅色和綠色的視錐細(xì)胞是至關(guān)重要，它有助人們深入了解為何因缺乏母體供應(yīng)而甲狀腺激素水平下降的早產(chǎn)嬰兒具有比較高的視力障礙發(fā)生率的原因。

這些發(fā)現(xiàn)是Johnston實驗室邁出的**步。在未來，他們想要利用類器官更多地了解顏色視覺和參與視網(wǎng)膜其他區(qū)域（如黃斑）產(chǎn)生的機制。鑒于黃斑變性是人們失明的主要原因之一，因此了解如何培育出新的黃斑可能會導(dǎo)致人們開發(fā)出臨床治療方法。