Новая работа связывает этот процесс с точно рассчитанным взаимодействием ретиноевой кислоты — вещества, образующегося из витамина A, — и гормонов щитовидной железы в сетчатке. Открытие меняет прежние представления о развитии светочувствительных клеток и в будущем может помочь в поиске методов лечения возрастной макулярной дегенерации, глаукомы и других заболеваний, повреждающих зрение.
Лабораторные сетчатки помогли увидеть развитие центрального зрения
Исследование ученых из Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University) опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.
Руководитель работы Роберт Дж. Джонстон-младший (Robert J. Johnston Jr.) объяснил, что команда сделала важный шаг к пониманию центральной зоны сетчатки. Именно эта область глаза особенно важна для четкого зрения и одной из первых страдает при макулярной дегенерации — заболевании, при котором повреждается макула, центральная часть сетчатки.
Чтобы проследить развитие человеческого глаза, исследователи использовали органоиды сетчатки. Органоиды — это маленькие трехмерные структуры из клеток, выращенные в лаборатории; они не являются полноценным органом, но воспроизводят отдельные его свойства. В этой работе такие структуры выращивали из клеток плода и наблюдали за ними в течение нескольких месяцев.
Главное внимание ученые уделили фовеоле — крошечной зоне в самом центре сетчатки. Она отвечает за максимально четкое зрение: благодаря ей человек может читать мелкий текст, различать лица и видеть детали.
Что происходит с колбочками
В центре исследования были колбочки — светочувствительные клетки сетчатки, которые обеспечивают дневное и цветовое зрение. У человека есть три типа колбочек: синие, зеленые и красные. Они реагируют на разные длины волн света и вместе дают возможность различать богатую палитру цветов.
Фовеола занимает совсем небольшую часть сетчатки, но играет непропорционально большую роль: на нее приходится около половины зрительного восприятия человека. При этом она устроена иначе, чем остальная сетчатка. В большинстве зон присутствуют все три типа колбочек, а в фовеоле остаются только красные и зеленые.
Долгое время было неясно, как возникает такой необычный рисунок клеток. По словам Роберта Дж. Джонстона-младшего (Robert J. Johnston Jr.), изучать этот процесс трудно: привычные лабораторные животные, например мыши и рыбы, не имеют такой же организации фоторецепторов. Фоторецепторы — это клетки сетчатки, которые улавливают свет и запускают передачу зрительного сигнала в мозг.
Синие колбочки не уходят, а меняют судьбу
Новые данные показывают, что рисунок колбочек в фовеоле формируется в раннем внутриутробном развитии через последовательную смену сигналов.
На 10–12-й неделе развития плода в будущей фовеоле появляется небольшое число синих колбочек. Но к 14-й неделе эти клетки уже меняют свой тип и превращаются в красные и зеленые колбочки.
Исследователи описали два связанных механизма. Сначала разрушается ретиноевая кислота — молекула, происходящая из витамина A. Из-за этого уменьшается образование новых синих колбочек. Затем гормоны щитовидной железы помогают оставшимся синим колбочкам перейти в другой тип — красный или зеленый.
Иными словами, клетки не просто «уступают место» другим. Они меняют свою специализацию. Для биологии развития это важный вывод: судьба клетки оказывается более гибкой, чем предполагалось раньше.
Старую гипотезу пришлось пересмотреть
Около 30 лет в этой области существовало другое объяснение. Считалось, что синие колбочки сначала появляются в центре сетчатки, а затем каким-то образом смещаются наружу. Новая работа предлагает иной сценарий: клетки остаются на месте, но постепенно меняют свою идентичность.
Роберт Дж. Джонстон-младший (Robert J. Johnston Jr.) отметил, что исследователи пока не могут полностью исключить прежнюю модель. Однако их данные лучше согласуются с идеей превращения клеток со временем. Для специалистов это неожиданно, потому что раньше предполагалось: если колбочка уже выбрала свой тип, она сохраняет его навсегда.
Почему это может быть важно для лечения
Практическое значение работы связано не с немедленным появлением новой терапии, а с созданием более точных моделей человеческой сетчатки. Чем лучше органоиды воспроизводят развитие и работу фовеолы, тем больше шансов в будущем получать нужные фоторецепторы для клеточной терапии.
Клеточная терапия в этом контексте означает попытку заменить поврежденные клетки сетчатки здоровыми. Такой подход особенно интересен при возрастной макулярной дегенерации, при которой человек постепенно теряет центральное зрение. Сейчас это заболевание можно замедлять в отдельных случаях, но восстановить погибшие клетки крайне сложно.
Катаржина А. Хасси (Katarzyna A. Hussey), один из авторов работы, подчеркнула, что цель таких исследований — научиться получать почти «под заказ» нужные популяции фоторецепторов. Но до клинического применения еще далеко: необходимо доказать безопасность, эффективность и способность пересаженных клеток встраиваться в ткань глаза.
О похожем направлении — клеточной терапии при тяжелой возрастной макулярной дегенерации — ранее рассказывал материал МКБ-11: терапия стволовыми клетками возвращает зрение при тяжёлой форме возрастной макулодистрофии.
Литература
Katarzyna A. Hussey, Kiara C. Eldred, Brian Guy, Clayton P. Santiago, Jingliang Simon Zhang, Ian Glass, Thomas A. Reh, Seth Blackshaw, Loyal A. Goff, Robert J. Johnston. A cell fate specification and transition mechanism for human foveolar cone subtype patterning // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 2026. — Vol. 123, № 7. — DOI: 10.1073/pnas.2510799123.