Cientistas da Universidade Johns Hopkins descobriram como os humanos desenvolvem uma visão central nítida antes do nascimento, identificando uma interação medida com precisão entre uma molécula de vitamina A e os hormônios da tireoide na retina. A descoberta desafia a compreensão de décadas sobre como as principais células sensíveis à luz são formadas e pode levar a tratamentos futuros para a degeneração macular, glaucoma e outras doenças prejudiciais à visão.
O estudo, que foi baseado em tecido retinal cultivado em laboratório, foi publicado em Anais da Academia Nacional de Ciências.
Retinas cultivadas em laboratório mostram como a visão nítida é formada
“Este é um passo fundamental para a compreensão do funcionamento interno do centro da retina, a parte mais importante do olho que é a primeira a falhar em pessoas com degeneração macular”, disse Robert J. Johnston Jr., professor assistente de biologia na Johns Hopkins, que liderou o estudo. “Ao compreender melhor esta região e desenvolver organoides que imitem a sua função, esperamos um dia crescer e transplantar estes tecidos para restaurar a visão”.
Para estudar como o olho humano se desenvolve, os pesquisadores usaram organoides, pequenos aglomerados de tecido cultivados a partir de células fetais que imitam de perto partes da retina. Depois de observar estas retinas cultivadas em laboratório durante vários meses, a equipa identificou os eventos celulares que moldam a fovéola, a pequena área no centro da retina que é responsável pela visão mais nítida.
A pesquisa se concentrou nos fotorreceptores cone, as células sensíveis à luz que fornecem visão diurna e colorida. Essas células eventualmente se tornam cones azuis, verdes ou vermelhos, cada um respondendo a diferentes comprimentos de onda de luz. Embora a fóvea constitua apenas uma pequena parte da retina, ela é responsável por cerca de metade de toda a percepção visual humana. Ao contrário do resto da retina, onde estão presentes todos os três tipos de cones, a fovéola contém apenas cones vermelhos e verdes.
Transformação incrível de células cônicas
Os humanos são únicos por terem três tipos diferentes de cones, que juntos fornecem uma ampla gama de visão de cores. Exatamente como esse padrão especializado se desenvolve permaneceu um mistério durante décadas. De acordo com Johnston, os cientistas têm lutado para estudar esse processo porque animais de pesquisa comuns, como ratos e peixes, não desenvolvem o mesmo arranjo de células fotorreceptoras.
As novas descobertas sugerem que o padrão do cone na fossa é estabelecido através de uma sequência coordenada de eventos no início do desenvolvimento fetal. Dentro de 10 a 12 semanas, um pequeno número de cones azuis aparece na fossa em desenvolvimento. Porém, na 14ª semana, essas células se transformam em cones vermelhos e verdes.
Os pesquisadores descobriram que isso ocorre através de dois mecanismos distintos. Primeiro, o ácido retinóico, uma molécula derivada da vitamina A, é decomposto, reduzindo a formação de novos cones azuis. Os hormônios da tireoide então transformam os cones azuis restantes em vermelhos e verdes.
“Primeiro, o ácido retinóico ajuda a definir o padrão. Depois, o hormônio da tireoide desempenha um papel na conversão do restante das células”, disse Johnston. “É muito importante porque se você tem esses cones azuis, você também não consegue ver.”
Desafiando uma velha teoria
Os resultados oferecem uma nova explicação para uma questão que intriga os pesquisadores da visão há décadas. A teoria predominante sugeria que cones azuis se formaram no centro da retina e posteriormente migraram para fora. Em vez disso, os novos dados mostram que estas células permanecem no lugar, mas mudam a sua identidade para cones vermelhos e verdes, criando um arranjo especializado necessário para uma visão nítida.
“O modelo básico na área há cerca de 30 anos era que os poucos cones azuis que você encontra naquela região simplesmente saíam do caminho, que essas células decidiam o que seriam e permanecessem nesse tipo de célula para sempre”, disse Johnston. “Ainda não podemos descartar esta possibilidade, mas os nossos dados suportam um modelo diferente. Estas células transformam-se ao longo do tempo, o que é realmente surpreendente.”
Potencial para futura restauração da visão
Os pesquisadores acreditam que essas descobertas poderão eventualmente apoiar novas abordagens para o tratamento da perda de visão. A equipe de Johnston continua a refinar seus organoides retinais para se assemelharem mais às funções da retina humana. Modelos melhores poderiam ajudar os cientistas a produzir células fotorreceptoras mais saudáveis para futuras terapias de substituição celular direcionadas a doenças como a degeneração macular, para a qual atualmente não há cura.
“O objetivo de usar esta tecnologia organoide é eventualmente criar uma população quase personalizada de fotorreceptores. O grande potencial é a terapia de substituição celular para introduzir células saudáveis que possam se reintegrar ao olho e potencialmente restaurar a visão perdida”, disse Hussey, que agora é biólogo molecular e celular na empresa de terapia celular CiRC Biosciences, em Chicago. “São experimentos de muito longo prazo e, claro, precisaríamos otimizar os estudos de segurança e eficácia antes de passarmos para a clínica. Mas esta é uma jornada viável”.
