人間の目には、赤、青、緑の光を感知して色覚を調節する3種類の錐体細胞がありますが、これらの特殊な細胞が成長中の胎児の目にどのように現れるかについてはほとんどわかっていません。しかし、研究者たちは最近、目の細胞で作られた非常に小さな原始的な器官であるオルガノイドを成長させ、発生時に細胞を観察できるようにして、これらの形成メカニズムを垣間見せました。
小さなオルガノイドは完全に形成された目のようには見えませんでしたが、それらは光に反応する光受容体を含んでおり、細胞（およびその遺伝子）は、人間の目の錐体細胞と同じように動作しました。驚くべきことに、研究室で成長した眼組織の色感知細胞は、胎児の細胞と同じように組織化され、青色光を感知する錐体細胞が最初に現れ、その後に赤と緑の光を感知する細胞が続きます。これらの細胞での実験は、私たちのユニークな色覚を生み出すメカニズムの最初の垣間を提供しました、と科学者は新しい研究で報告しました。
青い錐体細胞は、隣接する赤と緑の前に発達することがすでに知られています。しかし、なぜそれらがこの順序で現れ、細胞が青、赤、緑に「それらの運命を選択する」ように促したのかは不明であると、主任研究著者であるジョンズホプキンス大学（JHU）の生物学部の博士候補であるKiara Eldredは述べた。メリーランド州。
「私たちは、開発の状況において、これらの細胞が互いに異なるものであるという手掛かりを私たちは知りませんでした」とEldredはLive Scienceに語った。
科学者たちは幹細胞を眼組織になるように指示しましたが、正確にはどのような種類の眼組織が細胞自体によって決定されると、JHU生物学部の助教授である研究著者のロバート・ジョンストン・ジュニアは述べています。
「それらは皿の網膜として発達し、成長するだけです」とジョンストンはLive Scienceに語った。
研究者たちは、成長しているミニアイが子宮内の胎児の目と同じタイムテーブルに従うことを望んでいたので、9か月間網膜組織の発達をモニターしました。
さらに、マウスとゼブラフィッシュでの以前の研究は、甲状腺ホルモンが色覚に関連する細胞の発生を誘発するのを助けることをほのめかしたとエルドレッドは言いました。それをテストするために、科学者たちは遺伝子編集ツールCRISPRを使用して、ホルモンの錐体細胞の受容体を操作し、それが成長パターンをどのように変化させるかを調べました。
彼らは、目の発達のさまざまな段階に存在する甲状腺ホルモンのレベルが、細胞のアイデンティティを形作る上で大きな役割を果たすことを発見しました。研究者がホルモンの受容体を無効にしたとき、彼らは青い光だけを見ることができる青い感知細胞だけを持っていたミニ目を育てました。そして、彼らが成長過程の早い段階で-青い細胞が形成される前に-オルガノイドに甲状腺ホルモンを過剰に注入すると、すべての色細胞が赤と緑に発達したと研究者たちは報告している。
「それは私たちが皿の中で人間の網膜細胞を成長させることができるメカニズムを十分に理解し、どのような種類の細胞を作りたかったかを彼らに伝えることができることを私たちに教えました」とジョンストンはライブサイエンスに語った。
ジョンストン氏によると、実験室で成長した眼組織は、色覚の秘密を明らかにすることに加えて、人間に特有の視覚の他の側面を研究するのに役立ち、失明や緑内障の治療に洞察を与える可能性があるという。
調査結果は本日（10月11日）、サイエンス誌にオンラインで掲載されました。
