Биологи вырастили зародыш мартышки с более «человеческой» корой мозга — Naked Science
9 минут
Мария Азарова

Биологи вырастили зародыш мартышки с более «человеческой» корой мозга

4.1

Ученые использовали уникальный человеческий ген ARHGAP11B, который встроили в геном оплодотворенных яйцеклеток мартышек-игрунок. В результате они получили зародыши приматов, у которых неокортекс был толще и обладал большим числом борозд и складок.

Мозг мартышки
Мозг мартышки с человеческим геном ARHGAP11B / © Heide et al. / MPI-CBG

Увеличение мозга человека происходило в процессе эволюции и было связано с нашими когнитивными способностями, такими как мышление и развитие речи. Ген ARHGAP11B, который обнаружен только у людей, известен своей ролью в расширении неокортекса — “новой коры” головного мозга, которая состоит из многочисленных складок и борозд, разделенных на правое и левое полушария, и отвечает за более развитые нервные функции — речь, сенсорное восприятие, выполнение моторных команд и осознанное мышление. 

ARHGAP11B мы получили около пяти миллионов лет назад — вскоре после того, как произошел “эволюционный раскол” между шимпанзе и предками современного человека. Этот ген возник в результате мутации, когда другой ген — ARHGAP11A — был скопирован или продублирован. Однако версия ARHGAP11B, известная как «наследственная версия B”, — не та, что есть у людей сегодня. Ученые считают, что впоследствии произошла еще одна мутация, которая создала специфичный для человека ген. Именно его и использовали в своих экспериментах ученые из Института молекулярной клеточной биологии имени Макса Планка, о которых рассказывается в журнале Science.

«Эта специфичная последовательность крайне необходима для способности гена усиливать соответствующие стволовые клетки мозга в процессе развития», — говорит Виланд Хаттнер, один из авторов статьи. Биологи вырастили зародыши мартышек-игрунок с изначально встроенным геном ARHGAP11B. Сделано это было при помощи лентивируса, который обладает способностью доставлять значительное количество генетического материала в клетку хозяина и реплицироваться в неделящихся клетках.

В рассматриваемом случае лентивирус как раз содержал ARHGAP11B, а также белковый маркер, который позволил ученым увидеть, где именно экспрессируется этот ген. Так, на 101-й день развития эмбриона (за 50-й дней до рождения животного) неокортекс приматов стал больше, толще, имел больше складок и борозд по сравнению с корой мозга обычных, не трансгенных мартышек.

Мозг мартышки
Мозг обычной дикой мартышки и ее трансгенного сородича с увеличенным неокортексом / © Heide et al. / MPI-CBG

Предыдущие исследования уже демонстрировали аналогичные результаты у трансгенных мышей и хорьков. Однако использование этих животных моделей не означало, что встроенный ген будет экспрессироваться у них так же, как у людей. Поэтому авторы новой работы решили провести опыт на организме, который был бы тесно связан с человеком.

“Мы думали, что мартышка будет лучшей моделью, потому что неокортекс макаки имеет много особенностей, которые он разделяет с нашим большим и сложным неокортексом. <…> Мы ограничились опытами на зародышах, так как не смогли бы предсказать последствия от включения этого гена и их влияния на постнатальное развитие обезьян, а это критически важно с этической точки зрения. Как мы и ожидали, его активация заметно изменила развитие коры мозга игрунок”, — добавляет Хутнер.

Полушарие головного мозг 101-дневного зародыша трансгенной мартышки в разрезе.
Стрелки указывают на борозду и извилину / © Heide et al. / MPI-CBG

Также исследование продемонстрировало, что добавленный ген, помимо увеличения размера и количества складок в неокортексе, контролирует выработку определенных нейронов, которые развиваются позже и важны для обработки информации более высокого порядка.

«Есть целый список генов, которые, по нашему мнению, могут играть роль в том, что делает нас уникальными. Однако крайне редко мы могли доказать, что именно они являются участниками этого процесса. Новое исследование действительно выводит ARHGAP11B на вершину списка. Это ген, который вполне может быть важен для развития человеческого мозга», — отмечают авторы работы.

Помимо этого, изучение роли ARHGAP11B может быть важно для понимания таких болезней, как шизофрения, умственная отсталость или эпилепсия. А мозг, который развивается слишком большим (макроцефалия), становится причиной ряда неврологических и поведенческих расстройств, включая аутизм. Более детальное понимание уникальных человеческих генов, таких как ARHGAP11B, поможет в разработке новых видов терапии. Также биологи предполагают, что этот ген может быть полезен и для выращивания стволовых клеток.

Однако идея использовать ARHGAP11B или другие подобные ему в опытах по изменению структуры и функций человеческого мозга вызывает множество этических вопросов. «Вы должны быть очень осторожны, — подчеркивает Хутнер. — Если вы проводите генетические манипуляции на людях, то можете делать это только в том случае, если хотите вылечить заболевание, в основе которого лежит патологическая мутация. <…> Но пытаться «улучшить» людей нельзя».

Ранее нейробиологи смоделировали эмбриональное развитие мозга и обнаружили мозговой центр глубокого подавления боли. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 09:09
6 минут
Василий Парфенов

Интересным наблюдением поделились сотрудники Чернобыльского радиационно-экологического биосферного заповедника. Они уже более трех лет следят за жизнью стада одичавших коров, поведение которого сильно отличается от того, что можно наблюдать у домашних сельскохозяйственных животных.

Вчера, 20:58
5 минут
Ольга Иванова

Австралийские ученые узнали, каким образом ограничение белка в рационе влияет на долголетие. Оказывается, дело вовсе не в самих белках.

Вчера, 22:17
4 минуты
Мария Азарова

Пандемия коронавируса, миллионы избыточных смертей, кризис, конфликты — удивительно, но, несмотря на все это, 2020 год не повлиял на приближение человечества к «ядерной полуночи». И стрелки метафорических часов Судного дня ученые решили не двигать.

Вчера, 09:09
6 минут
Василий Парфенов

Интересным наблюдением поделились сотрудники Чернобыльского радиационно-экологического биосферного заповедника. Они уже более трех лет следят за жизнью стада одичавших коров, поведение которого сильно отличается от того, что можно наблюдать у домашних сельскохозяйственных животных.

Вчера, 20:58
5 минут
Ольга Иванова

Австралийские ученые узнали, каким образом ограничение белка в рационе влияет на долголетие. Оказывается, дело вовсе не в самих белках.

22 января
52 минуты
Александр Березин

Решение Совета по космосу РАН повременить с созданием сверхтяжелой ракеты для полетов на Луну звучит странно. Куда откладывать лунную ракету, когда в США средство полета туда отправится в космос уже в 2022 году? Если присмотреться к ситуации внимательно, все еще хуже. Starship — не просто ракета для полетов к Луне и Марсу, а технологическое решение, которое навсегда перевернет военно-политический баланс на Земле. Попробуем разобраться, откуда у «Роскосмоса» такое нежелание посылать людей в дальний космос и как прорывной проект Илона Маска может оказаться дорогой к настоящей Звезде Смерти.

4 января
2 минуты
Илья Ведмеденко

В России приступили к летным испытаниям нового Ту-214. По имеющимся данным, речь идет о третьем и заключительном экземпляре Ту-214ПУ, изготовленном по контракту от 2017 года.

6 января
42 минуты
Александр Березин

Попытки нашей страны создать замену сверхмассовому биплану советской эпохи терпят неудачи вот уже тридцать лет. Причина проста: кризис легкомоторной авиации в целом. Когда-то самая передовая часть авиастроения сегодня застряла на решениях большой древности — и без резкого изменения всей концепции "летающего такси" так и не увидит заметных результатов.

4 января
7 минут
Василий Парфенов

Наступление Мирового океана на сушу, как правило, связывают с глобальным потеплением. Однако испанские геологи описали еще одну проблему, которая только усугубляет ситуацию. Они подсчитали, что из-за проседания почв территория, на которой проживает 19% населения Земли, окажется ниже уровня моря уже к 2040 году.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: