Mini Neanderthal-hersenen groeien in petrischalen

  • Rudolf Cole
  • 0
  • 4727
  • 139
id = "article-body">

Neanderthalers stierven ongeveer 40.000 jaar geleden uit, maar dankzij de allernieuwste wetenschap is er nu een laboratorium in Californië met petrischalen gevuld met erwt-formaat versies van de hersenen van de holbewoner.

Waarom cultiveren en bestuderen onderzoekers deze mini-hersenen? De reden, zeggen ze, is dat deze kleine neurale knobbeltjes kunnen onthullen waarom Neanderthalers zijn uitgestorven en Homo sapiens ging door met het veroveren van een groot deel van de planeet.

"Neanderthalers zijn fascinerend omdat ze de aarde met ons deelden, en er is nu genetisch bewijs dat we daadwerkelijk met hen hebben gefokt", vertelde studieleider Alysson Muotri, directeur van het stamcelprogramma van de University of California, San Diego (UCSD). [11 lichaamsdelen geteeld in het laboratorium]

Misschien verklaren genetische verschillen tussen Neanderthaler en menselijke hersenen hun ondergang en ons succes, zei Muotri. Met andere woorden, het is mogelijk dat mensen grote technologische vooruitgang hebben geboekt omdat we geavanceerde neurale netwerken hebben, terwijl Neanderthalers dat niet deden.

Muotri presenteerde het onderzoek, dat nog moet worden gepubliceerd in een peer-reviewed tijdschrift, op een UCSD-conferentie genaamd Imagination and Human Origins op 1 juni..

Brein bouwen

Om dit te onderzoeken vergeleken Muotri en zijn collega's het genoom van Neanderthalers (eerder geëxtraheerd uit fossiele botten en gesequenced door andere onderzoekers) met dat van moderne mensen. Van de 200 kandidaatgenen die significante verschillen vertoonden tussen de twee soorten, besloten de onderzoekers zich te concentreren op slechts één: een meester-genexpressieregulator die bekend staat als NOVA1..

Menselijke minihersenen en ronde, bolvormige organoïden. (Afbeelding tegoed: Alysson Muotri)

NOVA1 komt sterk tot uiting tijdens neurologische ontwikkeling en is in verband gebracht met neurale aandoeningen, zoals autisme en schizofrenie, zei Muotri. Het NOVA1-gen is opmerkelijk vergelijkbaar bij mensen en Neanderthalers - slechts een enkel basenpaar (of paar DNA-"letters") is verschillend tussen de twee.

Wetenschappers hebben in het laboratorium al menselijke mini-organen gekweekt, ook wel organoïden genoemd. Om mini-Neanderthalerbreinen te laten groeien (die de onderzoekers speels Neanderoïden noemden), gebruikten ze de gen-bewerkingstool die bekend staat als CRISPR om menselijke pluripotente stamcellen te 'Neanderthaliseren', of onrijpe cellen die zich kunnen ontwikkelen tot elke cel in het lichaam, zei Muotri..

Vervolgens gebruikten we hun eigen protocol 'we hebben de stamcellen overgehaald om een ​​hersenorganoïde te worden', een proces dat tussen de zes en acht maanden duurt, zei Muotri. Nu volgroeid, zijn de Neanderoïden ongeveer 0,5 centimeter groot, "dus je kunt ze met het blote oog zien als ze volwassen zijn", zei hij..

De minihersenen kunnen niet groter worden omdat ze niet gevasculariseerd zijn, wat betekent dat ze geen bloedtoevoer hebben. Integendeel, de mini-hersencellen (er zijn er tot 400.000 per hersenen) ontvangen voedingsstoffen door diffusie.

"Het is mogelijk dat we in de toekomst een grotere organoid kunnen kweken," zei Muotri. "We werken hieraan door er bio-geprinte kunstmatige bloedvaten in te maken."

Grote verschillen

In het laboratorium gekweekte hersenen zijn over het algemeen rond, maar de Neanderoïden waren dat niet. In plaats daarvan hadden de Neanderthaler-minihersenen langwerpige buisvormige structuren waardoor ze een popcornachtige vorm kregen, "zei Muotri..

Sommige van de neanderoïde cellen migreerden ook sneller van de bron tijdens de ontwikkeling, wat de ongebruikelijke vorming van popcorn zou kunnen verklaren, merkte hij op. [3D-afbeeldingen: het menselijk brein verkennen]

Bovendien voegde Muotri eraan toe dat de Neanderoïden niet zoveel synaptische verbindingen of verbindingen tussen neuronen hadden en veranderde neuronale netwerken. Deze kenmerken lijken op menselijke mini-hersenen die zijn gegroeid uit mensen met autisme, zei hij. Het is echter moeilijk te zeggen wat deze gelijkenis betekent, als er iets is, zei hij.

"Een correlatie betekent niet dat ze vergelijkbaar zijn", zei Muotri. "We kunnen hier in dit stadium alleen maar over speculeren."

Het onderzoek bevindt zich echter nog in de beginfase en het is belangrijk op te merken dat het project een aantal beperkingen heeft, zei Svante Pääbo, directeur van het Max Planck Instituut voor Evolutionaire Antropologie in Leipzig, Duitsland, die niet betrokken was bij het onderzoek..

"Organoïden zijn verre van in staat om ons te vertellen hoe volwassen hersenen functioneren", vertelde Pääbo aan Science magazine. Hij en zijn collega's werken ook aan het maken van mini-Neanderthaler-hersenen, en de methode kan soms onbedoelde mutaties introduceren, zei Pääbo.

Maar toch, met gecontroleerde experimenten "Ik heb goede hoop dat we die twijfels zullen overwinnen", vertelde Pääbo aan Science Magazine, eraan toevoegend dat hij hoopt Neanderoïden te vergelijken met minihersenen gemaakt van chimpansees of menselijke cellen..

Wat is het volgende

Muotri's team gaat nu een andere sci-fi-achtige uitdaging aan. Ze hebben een manier bedacht waarmee robots elektrische hersensignalen kunnen meten die door menselijke minihersenen worden verzonden. Door de robots met de mini-hersenen te verbinden, hopen ze een 'leerfeedback-loop' te creëren die de hersenen helpt de robot de omgeving te laten verkennen..

"Uiteindelijk willen we de Neanderthalized organoid [met de robot] vergelijken om zijn leervermogen te testen", zei Muotri..

Al met al kan het organoïde onderzoek onthullen welke genetische varianten cruciaal zijn voor menselijk succes. "Door dit systematisch te doen, zullen we leren wat de genetische veranderingen zijn die ons uniek mens hebben gemaakt en waarom ze positief werden geselecteerd", zei Muotri..

Origineel artikel over .




Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.

De meest interessante artikelen over geheimen en ontdekkingen. Veel nuttige informatie over alles
Artikelen over wetenschap, ruimte, technologie, gezondheid, milieu, cultuur en geschiedenis. Duizenden onderwerpen uitleggen, zodat u weet hoe alles werkt