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Ciencia

Científicos recrean partes del ojo humano para estudiar cómo vemos en color

Organoides cultivados en laboratorio revelan cómo se desarrollan los ojos y pueden conducir a terapias para enfermedades como el daltonismo.

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Universidad de John Hopkins/Captura de pantalla por Jackson Ryan

Investigadores de la Universidad John Hopkins en Maryland han creado partes del globo ocular a partir de células madre con la esperanza de comprender mejor cómo –y por qué– desarrollamos la "visión tricromática", la capacidad de ver en rojo, azul y verde. El estudio fue publicado en la revista Science el 12 de octubre.

Los organoides se construyen in vitro a partir de una pequeña cantidad de células madre en una suspensión 3D, que eventualmente se multiplican para formar algo similar a un sistema de órganos.

El organoide ocular utilizado en el estudio de John Hopkins produce una retina en miniatura, la capa de células en la parte posterior del globo ocular que procesa la luz, creando impulsos eléctricos que el cerebro puede usar para producir la visión. Dentro del espacio hay celdas en forma de cono, conocidas simplemente como "conos", que son capaces de detectar luz roja, azul y verde.

Primero, el equipo confirmó que sus retina-organoides en un plato funcionaban de manera similar a las retinas humanas reales. Luego observaron y estudiaron cómo se desarrollaban los organoides. "La visión del color tricromático nos diferencia de la mayoría de los otros mamíferos", dijo la autora principal del estudio, Kiara Eldred, y explicó cómo esta investigación ayudaría a comprender cómo crece el ojo a medida que se desarrolla el feto.

A medida que los organoides crecieron, fueron las primeras células sensibles las que se desarrollaron primero, seguidas por las células que detectan tanto las rojas como las verdes. ¿Pero qué controlaba esta diferenciación en azul, rojo o verde? Investigaciones anteriores señalaron que la hormona tiroidea es una molécula clave para cambiar las células de cono de una configuración basada en color a la siguiente.

Utilizando CRISPR, el equipo pudo evitar que las células de sus organoides accedieran a la hormona tiroidea durante el desarrollo. Sin acceso a la hormona, sólo se desarrollaron las células que detectan el azul, pero cuando estaba presente la señalización de la hormona tiroidea, casi todos los conos se convirtieron en los conos que detectan el rojo y el verde.

Demostrar que la hormona tiroidea es una molécula clave para permitir que esos conos se desarrollen conduce a explicaciones de por qué los bebés prematuros, que reciben menos hormona tiroidea, tienen más probabilidades de tener trastornos de la visión. Sin la exposición prolongada a la hormona, los conos rojo-verdes no se desarrollarán. Al causar esta "ceguera al color" (daltonismo) del organoide a escala miniatura, los investigadores esperan que sus hallazgos permitan a otros crear con precisión células de cono específicas a partir de células madre, abriendo caminos para ayudar a las personas con el trastorno.

Los estudios futuros buscarán aprender más sobre la visión tricromática humana y examinar potencialmente cómo se desarrollan otras regiones en la retina y qué mecanismos impulsan el proceso.

Los organoides no pueden recapitular completamente los sistemas de órganos dentro del cuerpo humano, pero se han logrado grandes avances en sus aplicaciones en los últimos cinco años. Actualmente se están utilizando para hacer cerebros, entrañas y otros sistemas de órganos simplificados en miniatura que replican más estrechamente los procesos fisiológicos humanos, lo que permite a los científicos estudiar mejor la biología del desarrollo, la fisiopatología y desarrollar tratamientos para enfermedades.