Descubren cómo se desarrolla la visión central antes del nacimiento

Científicos de la Universidad Johns Hopkins han revelado cómo los seres humanos desarrollan la visión central aguda antes del nacimiento, identificando una interacción cuidadosamente temporizada entre una molécula derivada de la vitamina A y las hormonas tiroideas en la retina. El descubrimiento desafía una explicación de varias décadas sobre cómo se forman las células clave sensibles a la luz y podría orientar futuros tratamientos para la degeneración macular, el glaucoma y otras enfermedades que dañan la visión.

La investigación, que se basó en tejido retiniano cultivado en laboratorio, fue publicada en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Retinas cultivadas en laboratorio revelan cómo se forma la visión aguda

"Este es un paso clave hacia la comprensión del funcionamiento interno del centro de la retina, una parte crítica del ojo y la primera en fallar en personas con degeneración macular", señaló Robert J. Johnston Jr., profesor asociado de biología en Johns Hopkins quien lideró la investigación. "Al comprender mejor esta región y desarrollar organoides que imitan su función, esperamos algún día cultivar y trasplantar estos tejidos para restaurar la visión".

Para investigar cómo se desarrolla el ojo humano, los investigadores utilizaron organoides, pequeños grupos de tejido cultivados a partir de células fetales que imitan estrechamente partes de la retina. Después de observar estas retinas cultivadas en laboratorio durante varios meses, el equipo identificó los eventos celulares que dan forma a la foveola, la pequeña región en el centro de la retina responsable de la visión más aguda.

El estudio se centró en los fotorreceptores de conos, las células sensibles a la luz que proporcionan visión diurna y de colores. Estas células eventualmente se convierten en conos azules, verdes o rojos, cada uno respondiendo a diferentes longitudes de onda de luz. Aunque la foveola constituye solo una pequeña porción de la retina, es responsable de aproximadamente la mitad de toda la percepción visual humana. A diferencia del resto de la retina, donde están presentes los tres tipos de conos, la foveola contiene solo conos rojos y verdes.

Una transformación sorprendente de las células cónicas

Los humanos son inusuales al tener tres tipos diferentes de conos que juntos permiten un amplio rango de visión de colores. Exactamente cómo se desarrolla este patrón especializado ha permanecido como un misterio durante décadas. Según Johnston, los científicos han luchado para estudiar este proceso porque animales de investigación comunes como ratones y peces no desarrollan la misma disposición de células fotorreceptoras.

Los nuevos hallazgos sugieren que el patrón de conos en la foveola se establece a través de una secuencia coordinada de eventos temprano en el desarrollo fetal. Durante las semanas 10 a 12, un pequeño número de conos azules aparece en la foveola en desarrollo. Sin embargo, para la semana 14, esas células han cambiado a conos rojos y verdes.

Los investigadores descubrieron que esto sucede a través de dos mecanismos separados. Primero, el ácido retinoico, una molécula derivada de la vitamina A, se descompone, reduciendo la formación de nuevos conos azules. Luego, las hormonas tiroideas impulsan a los conos azules restantes a convertirse en conos rojos y verdes.

"Primero, el ácido retinoico ayuda a establecer el patrón. Luego, la hormona tiroidea juega un papel en la conversión de las células sobrantes", explicó Johnston. "Eso es muy importante porque si tienes esos conos azules allí, no ves tan bien".

Los resultados ofrecen una nueva explicación para una pregunta que ha desconcertado a los investigadores de la visión durante décadas. La teoría predominante sugería que los conos azules se formaban en el centro de la retina y luego migraban hacia el exterior. En cambio, la nueva evidencia indica que esas células permanecen en su lugar pero cambian su identidad a conos rojos y verdes, produciendo la disposición especializada necesaria para la visión aguda.

"El modelo principal en el campo de hace unos 30 años era que de alguna manera los pocos conos azules que obtienes en esa región simplemente se mueven fuera del camino, que estas células deciden qué van a ser y permanecen como este tipo de célula para siempre", indicó Johnston. "Realmente no podemos descartar eso todavía, pero nuestros datos respaldan un modelo diferente".

Implicaciones para el tratamiento de enfermedades oculares

El descubrimiento tiene importantes implicaciones para comprender y potencialmente tratar enfermedades que afectan la visión central. La degeneración macular, una de las principales causas de pérdida de visión en adultos mayores, afecta precisamente esta región central de la retina donde se encuentra la foveola.

Al comprender mejor cómo se desarrolla normalmente esta región crítica del ojo durante el desarrollo fetal, los científicos esperan poder desarrollar nuevos enfoques terapéuticos. El uso de organoides retinales cultivados en laboratorio representa una herramienta prometedora tanto para la investigación como para posibles tratamientos futuros basados en trasplante de tejidos.

La investigación subraya la importancia de la nutrición durante el embarazo, específicamente el papel de la vitamina A en el desarrollo visual normal. El ácido retinoico, derivado de la vitamina A, es fundamental para múltiples aspectos del desarrollo embrionario, incluida la formación adecuada de la retina.

Este trabajo representa un avance significativo en la comprensión de uno de los aspectos más sofisticados de la visión humana y abre nuevas vías para la investigación en oftalmología y el desarrollo de terapias regenerativas para enfermedades oculares.