Vědci odhalují gen zodpovědný za velikost lidského mozku

28/10/2022 Tomáš Pokorný 3 min read 375 Zobrazení evoluce, mozek, organoidy, velikost

Mozkové organoidy vrhají světlo na evoluci lidského mozku

Studie na lidoopech byly v Evropě z etických důvodů dlouho zakázány. Alternativou k použití zvířat ve studiích je použití takzvaných organoidů, což jsou trojrozměrné buněčné struktury, které lze generovat v laboratoři a jsou velké jen několik milimetrů. Tyto organoidy lze vytvořit pomocí pluripotentních kmenových buněk, které se následně vyvinou do konkrétních typů buněk, jako jsou nervové buňky. Studijní tým byl pomocí této metody schopen vytvořit organoidy šimpanzího i lidského mozku, napsal SciTechDaily.

„Tyto mozkové organoidy nám umožnily prozkoumat ústřední otázku týkající se ARHGAP11B ,“ říká Wieland Huttner z Institutu Maxe Plancka,
molekulární buněčné biologie a genetiky, jeden ze tří hlavních autorů studie.

„V předchozí studii jsme byli schopni ukázat, že ARHGAP11B může zvětšit mozek primátů.“ Dříve však nebylo jasné, zda měl ARHGAP11B hlavní nebo menší roli v evolučním rozšíření lidského neokortexu,“ říká Wieland Huttner.

Část mozkového organoidu vyrobená z kmenových buněk člověka. V purpurové se aktivně množí mozkové kmenové buňky a ve žluté podskupina mozkových kmenových buněk.

Mozkový organoid o velikosti asi 3 milimetry vyrobený z kmenových buněk šimpanze. Mozkové kmenové buňky jsou zbarveny červeně; mozkové kmenové buňky, které obdržely gen ARHGAP11B, jsou zobrazeny zeleně.

Abychom to objasnili, gen ARGHAP11B byl nejprve vložen do struktur podobných organoidním mozkovým komorám šimpanzů. Způsobil by gen ARGHAP11B proliferaci mozkových kmenových buněk šimpanze, což je nezbytné pro zvětšení velikosti neokortexu?

„Naše studie ukazuje, že gen v šimpanzích organoidech způsobuje nárůst příslušných mozkových kmenových buněk a nárůst těch neuronů, které hrají klíčovou roli v mimořádných mentálních schopnostech lidí,“ řekl Michael Heide, hlavní autor studie, vedoucí z Junior Research Group Brain Development and Evolution v Německém centru primátů a zaměstnancem MPI-CBG.

Když byl gen ARGHAP11B vyřazen v organoidech lidského mozku nebo byla inhibována funkce proteinu ARHGAP11B , počet těchto mozkových kmenových buněk se snížil na počet šimpanzů.

„Byli jsme tak schopni prokázat, že ARHGAP11B hraje klíčovou roli ve vývoji neokortexu během lidské evoluce,“ říká Michael Heide. Julia Ladewigová z HITBR, třetí z hlavních autorů, dodává: „Vzhledem k této důležité úloze ARHGAP11B je dále představitelné, že určité poruchy vývoje neokortexu mohou být způsobeny mutacemi v tomto genu.“

Zdroj: SciTechDaily