A vitamina A e os hormônios da tireoide na retina moldam a visão fetal

Os humanos desenvolvem uma visão nítida durante o desenvolvimento fetal inicial graças a uma interação entre um derivado da vitamina A e os hormônios da tireoide na retina, descobriram cientistas da Universidade Johns Hopkins.

As descobertas podem derrubar décadas de compreensão convencional de como o olho desenvolve células sensíveis à luz e podem informar novas pesquisas sobre tratamentos para degeneração macular, glaucoma e outros distúrbios da visão relacionados à idade.

Detalhes do estudo, que utilizou tecido retinal cultivado em laboratório, foram publicados hoje no Anais da Academia Nacional de Ciências.

“Este é um passo fundamental para a compreensão do funcionamento interno do centro da retina, uma parte crítica do olho e a primeira a falhar em pessoas com degeneração macular”, disse Robert J. Johnston Jr., professor associado de biologia na Johns Hopkins que liderou a pesquisa. “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”.

Nos últimos anos, a equipe foi pioneira em um novo método para estudar o desenvolvimento ocular usando organoides, pequenos aglomerados de tecidos cultivados a partir de células fetais. Ao monitorar essas retinas cultivadas em laboratório durante vários meses, os pesquisadores descobriram os mecanismos celulares que moldam a fovéola – uma região central da retina responsável pela visão nítida.

Sua pesquisa se concentrou em células sensíveis à luz que permitem a visão diurna. Essas células se desenvolvem em células cônicas azuis, verdes ou vermelhas que têm sensibilidade a diferentes tipos de luz. Embora a fovéola compreenda apenas uma pequena fração da retina, ela é responsável por cerca de 50% da percepção visual humana. A fovéola contém cones vermelhos e verdes, mas não cones azuis, que estão distribuídos de forma mais ampla pelo resto da retina.

Os humanos são os únicos que possuem esses três tipos de cones para visão de cores, permitindo que as pessoas vejam um amplo espectro de cores que são relativamente raras em outros animais. Como os olhos crescem com esta distribuição de células tem intrigado os cientistas há décadas. Ratos, peixes e outros organismos comumente usados ​​para pesquisas biológicas não possuem esse padrão de células, o que torna as células fotorreceptoras difíceis de estudar, disse Johnston.

A equipe da Johns Hopkins concluiu que a distribuição de cones na fovéola resulta de um processo coordenado de especificação e conversão do destino celular durante o desenvolvimento inicial. Inicialmente, um número esparso de cones azuis está presente na fovéola nas semanas 10 a 12. Mas, na semana 14, eles se transformam em cones vermelhos e verdes. A padronização ocorre por meio de dois processos, mostra o novo estudo. Primeiro, uma molécula derivada da vitamina A chamada ácido retinóico é decomposta para limitar a criação de cones azuis. Em segundo lugar, os hormônios da tireoide estimulam a conversão dos cones azuis em cones vermelhos e verdes.

Primeiro, o ácido retinóico ajuda a definir o padrão. Então, o hormônio da tireoide desempenha um papel na conversão das células restantes. Isso é muito importante porque se você tiver aqueles cones azuis ali, você não enxerga tão bem.”

Robert J. Johnston Jr., professor associado de biologia, Universidade Johns Hopkins

As descobertas oferecem uma perspectiva diferente da teoria predominante de que os cones azuis migram para outras partes da retina durante o desenvolvimento. Em vez disso, os dados sugerem que estas células se convertem para alcançar a distribuição ideal do cone na fovéola.

“O principal modelo no campo de cerca de 30 anos atrás era que, de alguma forma, os poucos cones azuis que você encontra naquela região simplesmente se afastavam, que essas células decidiam o que seriam e permaneceriam esse tipo de célula para sempre”, disse Johnston. “Não podemos descartar isso ainda, mas nossos dados suportam um modelo diferente. Na verdade, essas células são convertidas com o tempo, o que é realmente surpreendente.”

Os insights podem abrir caminho para novas terapias para perda de visão. Johnston e sua equipe estão trabalhando para refinar seus modelos organoides para melhor replicar a função da retina humana. Esses avanços podem levar a fotorreceptores melhorados e potenciais tratamentos baseados em células para doenças oculares, como a degeneração macular, que não têm cura, disse a autora Katarzyna Hussey, uma ex-aluna de doutorado que se formou no laboratório de Johnston.

“O objetivo do uso dessa tecnologia organoide é, eventualmente, criar uma população de fotorreceptores quase feita sob encomenda. Um grande caminho 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 é claro que precisaríamos fazer otimizações para segurança e eficácia estudos antes de se mudar para a clínica. Mas é uma jornada viável.”