Вчені виростили міні-мозок з клітин з неандертальською мутацією

Американські дослідники внесли в ДНК стовбурових клітин мутацію, характерну для неандертальського геному, і виростили з них невеликі органоїди, що імітують кору головного мозку. Як повідомив керівник проекту на конференції університету Каліфорнії в Сан-Дієго, єдина мутація істотно змінила структуру нервових зв'язків і навіть форму органоїдів. Про експеримент розповідається в редакційній замітці.

З моменту прочитання неандертальського геному дослідники зі знайдених відмінностей в ДНК намагаються зрозуміти, як неандертальці виглядали, мислили і жили, і наскільки сильно відрізнялися від людей сучасного типу. Особливо вчених цікавить функціонування мозку цього виду людей. Сучасні технології тканинної інженерії дозволяють виростити в чашці Петрі невеликі нейронні агрегати, що імітують функцію кори або деяких інших відділів головного мозку. Такі мозкові органоїди, як їх називають, можна виростити з плюрипотентних стовбурових клітин. Технології редагування геному, в свою чергу, дозволяють змінити послідовність окремих генів і спостерігати, як неандертальські варіанти впливають на розвиток мозку.

Подібними експериментами, зокрема, планує зайнятися група Сванте Паебо (Svante Pääbo) - вченого, який опублікував послідовності неандертальського геному і Денисівської людини, і їх колеги з інших інститутів. Група під керівництвом Еліссона Мюотрі (Alysson Muotri) з університету Каліфорнії з Сан-Дієго вперше повідомила про результат подібного експерименту на локальній конференції під назвою «Уява і еволюція людини».

Щоб зробити неандерталець-специфічні органоїди, вчені внесли єдину нуклеотидну заміну, що відповідає неандертальському варіанту, в ген. Заміну внесли за допомогою системи CRISPR/Cas9 в ДНК фібробластів, які потім «звернули» до стану стовбурових клітин і змусили диференціюватися в нейрони. Ген специфічно експресується в нейронах. Білок, кодований цим геном, бере участь у дозріванні РНК, а мутації у людини в ньому асоціювані з деякими типами раку. Як вважають вчені, неандертальський варіант міг призвести до утворення сотні змінених білків у неандертальському мозку за рахунок альтернативного дозрівання матричної РНК (сплайсингу).

Отримані органоїди, порівняно з людськими сферичними агрегатами, виявилися дивної форми. Нейрони в їх складі швидше мігрували і утворювали менше синапсів з формуванням незвичних зв'язків між клітинами. Мюотрі зазначив, що сформовані нейронні мережі нагадують такі в мозкових органоїдах, вирощених з клітин аутистів. Однак у поєднанні з іншими специфічними варіантами генів це може дати іншу картину будови мозку. Перевірити це належить в майбутніх експериментах.

Детальніше про те, як вчені досліджують мозок і його розвиток поза тілом людини, можна прочитати в нашому матеріалі «З голови геть».