人類屬于精選的物種俱樂部，由于眼睛后部視網(wǎng)膜中央有一個小斑點，因此在白天可以享受清晰的色覺。其他俱樂部成員包括猴子和猿，各種魚類和爬行動物，以及許多鳥類，它們必須在遠(yuǎn)方匆匆吃晚餐或啄食小種子。

不太清楚的是什么控制了高敏度斑點的形成，被稱為人類中央凹。哈佛醫(yī)學(xué)院的研究人員現(xiàn)在通過研究一個不尋常的模型：雞來提供對這個令人困惑的問題的第一次見解。

HMS的遺傳學(xué)和神經(jīng)科學(xué)Bullard教授Connie Cepko和Cepko實驗室的博士后人員Susana da Silva發(fā)現(xiàn)，小雞高敏度區(qū)域的形成需要抑制視黃酸，維生素A的衍生物已知可以起作用胚胎發(fā)育中的許多重要作用。

除了加深我們對人類如何獲得敏感的日間視覺的理解之外，6月22日在發(fā)育細(xì)胞中報道的研究結(jié)果可以幫助再生醫(yī)學(xué)研究人員模擬健康的人類眼睛。

如果這些發(fā)現(xiàn)適用于人類，那么這項工作有朝一日也可能提供有關(guān)如何對抗黃斑變性的線索，黃斑變性是50歲及以上人群視力喪失的主要原因。黃斑是視網(wǎng)膜中發(fā)現(xiàn)中央凹的部分。

“我認(rèn)為重要的是要了解你如何在視網(wǎng)膜上建立這個專門的區(qū)域，這個區(qū)域負(fù)責(zé)你白天做的任何重大活動，比如閱讀，駕駛，識別面部和使用手機(jī)，”達(dá)席爾瓦說。“如果人們能夠利用我們從這個基本發(fā)育問題中學(xué)到的東西來治療影響視網(wǎng)膜的疾病，那也將是令人興奮的。”

大多數(shù)人類視網(wǎng)膜 - 眼睛的光敏部分，將光轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號并將它們傳遞到大腦 - 內(nèi)襯桿狀細(xì)胞，這使我們能夠在昏暗的光線下看得很清楚。然而，中央凹幾乎完全由錐形細(xì)胞組成，它對顏色和強光有反應(yīng)。

二十年前，Cepko實驗室的一位研究人員發(fā)現(xiàn)，雞也有無桿區(qū)。

雖然現(xiàn)在還不清楚雞的高敏感區(qū)域與我們的接觸程度有多緊密，但Cepko認(rèn)為它是開始提問的好地方 - 特別是因為科學(xué)家通常收集的哺乳動物模型生物，包括老鼠，大鼠，兔子和豚鼠，什么都不像中央凹。

在對雞胚進(jìn)行的新研究中，Cepko和da Silva發(fā)現(xiàn)無桿區(qū)中細(xì)胞的復(fù)雜模式是由于維甲酸的下降而形成的，這種視黃酸僅在視網(wǎng)膜的那個區(qū)域發(fā)生，并且在發(fā)育過程中只發(fā)生短暫的一段時間。 。

是什么刺激了下降?進(jìn)一步探討，研究人員發(fā)現(xiàn)，答案在于產(chǎn)生的酶和破壞視黃酸的酶之間的平衡發(fā)生變化。

稱為視黃醛脫氫酶或Raldhs的酶通常在視網(wǎng)膜中產(chǎn)生視黃酸。但是Cepko和da Silva發(fā)現(xiàn)，當(dāng)錐體和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞形成時，Cyp26a1和Cyp26c1酶的水平激增，比Raldhs產(chǎn)生的更快地分解維甲酸。

研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)視黃酸水平下降時，一種名為成纖維細(xì)胞生長因子8或Fgf8的蛋白質(zhì)繁盛。Fgf8是胚胎發(fā)育中的另一種眾所周知的分子，通常與視黃酸一起刺激和模式細(xì)胞生長。

一旦他們的工作完成，Cyp26a1和Cyp26c1酶消失，讓Raldhs補充無桿區(qū)域的視黃酸。

Cepko和da Silva在人類視網(wǎng)膜組織中看到了Raldhs和Cyp26a1相似的表達(dá)模式，這表明人類會發(fā)生類似的情況。

“這是我們發(fā)現(xiàn)這個區(qū)域形成的第一個機(jī)制，”Cepko說。“我們不知道它會在哪里領(lǐng)先，但它非常令人興奮。”

干細(xì)胞研究人員在構(gòu)建模仿人眼的所謂類器官方面取得了顯著進(jìn)展，因此他們可以研究人類健康和疾病。但他們遇到的問題是新研究可能有助于他們解決。

“人們可以從干細(xì)胞中長出這些令人難以置信的小眼睛，但到目前為止還沒有人能夠形成中央凹，”Cepko說，他也是馬薩諸塞州眼睛和耳朵的HMS眼科教授。

她認(rèn)為可能會出現(xiàn)麻煩，因為研究人員將維甲酸添加到細(xì)胞培養(yǎng)物中。“我們建議在適當(dāng)?shù)臅r候去除維甲酸，加入Fgf8或以其他方式操縱這兩種分子可能會讓它們產(chǎn)生中央凹，”她說。

這項研究也有可能為調(diào)查黃斑為何容易發(fā)生疾病提供基礎(chǔ)，從而可能導(dǎo)致新的治療方法。“黃斑變性是人口老齡化的一個主要問題，我們不明白為什么這個地區(qū)很脆弱，”Cepko說。

但是，Cepko和da Silva主要是由于回答關(guān)于視網(wǎng)膜的問題的興奮，學(xué)習(xí)人類發(fā)展和探索物種之間的進(jìn)化關(guān)系。

“現(xiàn)在我們有了可以檢查的分子，我們可以提出很酷的自然歷史問題，”Cepko說，他和達(dá)席爾瓦一起計劃研究每只眼睛有兩個中央凹的蜥蜴和鳥類。

“我們也可以提出這樣的問題：'每個具有高敏銳度的物種都使用相同的機(jī)制嗎?'”Cepko說。“如果是這樣，我們可能會從共同的祖先那里繼承它。”