色を見るってどういうこと？研究者がシャーレの中で網膜を再現

・研究者たちは、人間の網膜をゼロから成長させ、色を見る細胞がどのように発達していくかを調べました。

・この研究は、視覚障害に苦しむ人々の理由を解明しています。

・黄斑変性症や色盲などの病気の治療法の開発につながる可能性があります。

色と視力は、人間の網膜の錐体光受容体で起こります。これらの錐体細胞は、比較的明るい光の中で最もよく機能し、中心窩に密集しています。人間の目には最大 700 万個の錐体細胞があり、網膜の中心である黄斑近くの楕円形をしている色素沈着領域に最も集中しています。過去 20 年間に数多くの生物学的進歩がなされたにもかかわらず、人々が色で見ることができる理由はまだ十分に解明されていません。

これまでのところ、ほとんどの視覚研究は魚とマウスで行われてきましたが、いずれも人間のような動的色覚を持っていません。現在、ジョンズ・ホプキンス大学の研究チームは、人間の人工網膜をゼロから成長させ、細胞が色を見るためにどのように発達していくかを調べています。

黄斑変性症や色覚異常など、さまざまな眼疾患の治療法の開発につながる可能性があります。また、実験室で生成された「オルガノイド」のモデルを確立して、細胞スケールで人間の発達を調べています。

シャーレの中で網膜を成長させる

目的は正常に発達中の眼のレプリカを作成することですが、生体内ではなく皿の中で成長させる必要があります。科学者は、人間の目を直接調べることなく、このモデルを好きなように操作できます。

色が見える細胞の発達を引き起こす組織内で何が起こっているのか、正確にはわかっていません。この現象を調査するため、研究者は人間の目の錐体細胞の3つのサブタイプに注目しました。

青オプシン（短波長）
緑オプシン（中波長）
赤オプシン（長波長）

この三色の色覚は、人間を他の哺乳類と一線を画します。細胞が人間に特別な色覚を認識するのにどのような経路をたどるか調査するため、チームは本格的な網膜を数か月以上成長させました。研究者は青オプシン細胞が最初に実体化し、続いて赤と緑の細胞が実体化することを発見しました。

青オプシンから赤オプシン、緑オプシンの切り替えは、甲状腺ホルモンのシグナル伝達によって制御されます。このホルモンのレベルは、甲状腺 によって制御されるのではなく、目そのものによって制御されています。

チームは、甲状腺ホルモンのどの量が細胞を青、赤と緑にするかを分析しました。次に、このデータを使用して、ラボで生成された網膜を微調整し、赤と緑しか見えない目と、青しか見えない目を作成しました。

研究の応用先は？

この研究は、甲状腺ホルモンのレベルがまだ低い早産児が、視覚障害を発症する可能性が高い理由を説明しています。ただし、損傷した光受容体は治療することはできず、まだそこには至っていません。これを行うためには、何が細胞を最終的に決定するのか理解する必要があります。

研究者は、人間の赤ちゃんのように、オルガノイドが発達するのに9か月かかるものを使い、色覚と黄斑などの網膜の他の部分の発達に関与するプロセスの更なる調査を計画しています。最終的に、これは失明の主な原因である黄斑変性症の臨床治療につながることでしょう。