Cientistas da Universidade Johns Hopkins descobriram como os humanos desenvolvem uma visão central nítida antes do nascimento, detectando uma interação cuidadosamente cronometrada entre uma molécula derivada da vitamina A e os hormônios da tireoide na retina. A descoberta desafia uma explicação de uma década sobre como as células originais sensíveis à luz são formadas e poderá orientar futuros tratamentos para degeneração macular, glaucoma e outras doenças prejudiciais à visão.
O estudo, que se baseou em tecido retinal cultivado em laboratório, foi publicado Anais da Academia Nacional de Ciências.
Retinas cultivadas em laboratório revelam como a visão nítida se forma
“Este é um passo importante na compreensão do funcionamento interno da primeira retina, uma parte importante do olho e em pessoas com degeneração macular”, disse Robert J. Johnston Jr., professor associado 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 cultivar estes tecidos e transplantá-los para restaurar a visão”.
Para investigar como o olho humano se desenvolve, os pesquisadores usaram organoides, pequenos aglomerados de tecido cultivados a partir de células embrionárias que imitam de perto partes da retina. Após meses de observação destas retinas cultivadas em laboratório, a equipa identificou os eventos celulares que moldam a fóvea, a pequena área no centro da retina responsável pela visão mais nítida.
A pesquisa se concentrou nos fotorreceptores cone, as células sensíveis à luz que fornecem a hora do dia e a visão das cores. Essas células eventualmente se desenvolvem em cones azuis, verdes ou vermelhos, cada um respondendo a diferentes comprimentos de onda de luz. Embora a fovéola constitua apenas uma pequena parte da retina, ela é responsável por cerca de metade da 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.
Uma transformação surpreendente de células cônicas
Os humanos são incomuns por terem três tipos diferentes de cones que juntos permitem 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 produzem o mesmo conjunto de células fotorreceptoras.
As novas descobertas sugerem que o padrão do cone foveolar é estabelecido por uma sequência coordenada de eventos no início do desenvolvimento embrionário. Entre 10 e 12 semanas, um pequeno número de cones azuis aparece na fovéola em desenvolvimento. Por volta da 14ª semana, entretanto, essas células se transformaram em cones vermelhos e verdes.
Os pesquisadores descobriram que isso ocorre através de dois processos distintos. Primeiro, o ácido retinóico, uma molécula derivada da vitamina A, é decomposto, reduzindo a formação de novos cones azuis. Em seguida, os hormônios da tireoide convertem os cones azuis restantes em cones vermelhos e verdes.
“Primeiro, o ácido retinóico ajuda a definir o padrão. Depois, o hormônio da tireoide desempenha um papel na transformação das células restantes”, disse Johnston. “É muito importante porque se você tiver aquele cone azul ali, você não consegue ver também.”
Desafiando uma teoria de longa data
As descobertas fornecem uma nova explicação para uma questão que tem intrigado os pesquisadores da visão há décadas. A teoria predominante propunha que cones azuis se formassem no centro da retina e posteriormente migrassem para fora. Em vez disso, as novas evidências indicam que essas células permanecem no lugar, mas mudam a sua identidade para cones vermelhos e verdes, criando sistemas especializados necessários para uma visão nítida.
“Há cerca de 30 anos, o modelo líder na área era que, de alguma forma, os poucos cones azuis que você encontra naquela região simplesmente saíam do caminho, essas células determinavam o que seriam e seriam esse 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 investigadores acreditam que estas descobertas podem eventualmente apoiar novas abordagens para o tratamento da perda de visão. A equipe de Johnston continua a melhorar seus organoides retinais para que se assemelhem mais à função da retina humana. Modelos melhores poderiam ajudar os cientistas a gerar células fotorreceptoras saudáveis para futuras terapias de substituição celular voltadas para 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 artificial de fotorreceptores. Uma grande possibilidade é a terapia de transplante celular que pode introduzir células saudáveis que podem 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 BioSygoscience. “Estes são ensaios de muito longo prazo e, claro, precisamos otimizar os estudos de segurança e eficácia antes de passarmos para a clínica. Mas é uma jornada viável.”
