فراوری مغز اجداد انسان در آزمایشگاه

به گزارش لوکو، انسان ها بیش از هرگونه دیگری با نئاندرتال ها (Neanderthals) و دنیسووان ها (Denisovans) ارتباط ژنتیکی دارند و هنوز هم می توان 40 درصد ژنوم نئاندرتال ها را در انسان های امروزی پیدا کرد. اما محققان برای مطالعه مغز این گونه های باستانی ابزار محدودی در اختیار دارند.

فراوری مغز اجداد انسان در آزمایشگاه

محققان ارگانوئید های کوچک مغز-مانندی (بافت مصنوعی) فراوری نموده اند که حاوی ژن دو خویشاوند منقرض شده انسان یعنی دنیسووان ها و نئاندرتال ها است.

این بافت ها که از طریق مهندسی سلول های بنیادی انسان ساخته شده اند را نمی توان جلوه حقیقی مغز این گونه ها دانست، اما تفاوت های زیاد آن ها با ارگانوئید های انسان ها از لحاظ اندازه، شکل و بافت قابل مشاهده است.

این مقاله در 11 فوریه در مجله ساینس (Science) منتشر شده و می تواند به دانشمندان در درک رویداد های ژنتیکی که باعث تکامل مغز انسان شد یاری کند.

گری کمپ (Gray Camp) زیست شناس رشد و تکامل از دانشگاه بازل (Basel) سوئیس می گوید: این یک مقاله غیرعادی با ادعا های غیرعادی است. آزمایشگاه او سال گذشته اطلاع داد که دو ارگانوئید مغز که حاوی ژن نئاندرتال ها است را رشد داده اند و در ادامه تحقیقات ژن هایی را آنالیز می نمایند که انسان در طول تکامل از دست داده است.

اما کمپ همچنان در خصوص نتایج تردید هایی دارد و می گوید این تحقیقات سوالات بیشتری ایجاد می نماید که باید در خصوصشان تحقیقاتی انجام گردد.

انسان ها بیش از هرگونه دیگری با نئاندرتال ها (Neanderthals) و دنیسووان ها (Denisovans) ارتباط ژنتیکی دارند و هنوز هم می توان 40 درصد ژنوم نئاندرتال ها را در انسان های امروزی پیدا کرد. اما محققان برای مطالعه مغز این گونه های باستانی ابزار محدودی در اختیار دارند.

بافت نرم این مغز ها به خوبی حفظ نشده و بیشتر مطالعات به آنالیز اندازه و شکل جمجمه های فسیل شده می پردازد. اینکه بدانیم تفاوت ژن این گونه ها با انسان ها چیست موضوع مهمی است، زیرا به محققان یاری می نماید بفهمند چه چیزی به خصوص در مغز باعث شده که انسان ها منحصر به فرد باشند.

محققان به سرپرستی آلیسون موتری (Alysson Muotri) که یک دانشمند مغز و اعصاب در دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو است از روش اصلاح ژن کریسپر-کس-9 (CRISPR-Cas9) استفاده کردند تا ژن نووا-1 (NOVA 1) نئاندرتال ها و دنیسووان ها را وارد سلول های بنیادی پرتوان انسان نمایند.

این سلول ها می توانند به هر نوع سلولی تبدیل شوند. آن ها این سلول ها را کشت دادند و توده هایی شبیه به بافت مغز با عرض پنج میلی متر ساختند و همچنین در کنار آن ارگانوئید های مغز انسان را برای مقایسه فراوری کردند.

بلافاصله تعیین شد که ارگانوئید هایی که ژن قدیمی نووا-1 را داشتند متفاوت هستند. متوری می گوید: از لحظه ای که شکل ارگانوئید ها را دیدیم فهمیدیم که با موضوع جالبی طرف هستیم.

سلول های ارگانوئید مغز انسان ها صاف و کروی هستند در حالی که ارگانوئید های دارای ژن قدیمی سطحی غیرصاف و پیچیده و ابعادی کوچکتر داشتند. نویسندگان مقاله می گویند: این تفاوت ها احتمالا به خاطر تفاوت در نحوه رشد و تکثیر سلول هاست.

دانشمندان برای اینکه بفهمند کدام ژن های قدیمی در ارگانوئید ها بیان می شوند مجموعه ای کامل از توالی ژن های انسان را با مجموعه ای تقریبا کامل از ژن های 2 نئاندرتال و 1 دنیسووان مقایسه کردند. آن ها 61 ژن پیدا کردند که نسخه انسانی آن ها با نوع قدیمی آن متفاوت است.

از میان آن ها ژن نووا-1 در تشکیل سیناپس های مغز و اتصالات عصبی نقش دارد و اگر عملکرد آن مختل گردد اختلالات عصبی به وجود خواهد آمد.

ژن نووا-1 انسان ها در یک بخش ساده با نسخه قدیمی آن متفاوت است. نسخه قدیمی آن هنوز در سایر پریمات ها موجود است و دانشمندان با استفاده از کریسپر-کَس-9 آن را ویرایش کردند. این تفاوت کوچک در یک اسید آمینه پروتئین نووا-1 ساخته شده در ارگانوئید ها وجود دارد.

موتری می گوید: این واقعیت که امروزه همه انسان ها نوع جدید این ژن را دارند نشان دهنده آن است که نووا-1 به ما در مرحله ای از تکامل امتیاز فوق العاده ای داده است. اما سوالی که اکنون وجود دارد این است: این امتیاز ها چه هستند؟ تفاوت های ایجاد شده در ارگانوئید های حاصل در سطوح مولکولی ادامه می یابد.

این گروه 277 ژن را یافتند که عملکردی متفاوت در ارگانوئید های باستانی و ارگانوئید انسان ها داشتند. برخی از آن ژن ها بر روی رشد سیستم عصبی و اتصالات عصبی اثر می گذارند.

در نتیجه ارگانوئید های قدیمی حاوی سطوح مختلفی از پروتئین های سیناپسی بودند و نورون های آن ها الگو های کم نظم تری نسبت به ارگانوئید های انسان داشتند. همچنین شواهدی وجود دارد که نشان می دهد این ارگانوئید ها زودتر رشد می نمایند.

ولفگانگ انارد (Wolfgang Enard) یک زیست شناس تکاملی از دانشگاه لودویگ مکسمیلیان (Ludwig Maximilian) در مونیخ آلمان می گوید: مهم ترین یافته آن است که شما می توانید ژن را به حالت قدیمی بازگردانید و تاثیرش را بر روی ارگانوئید ببینید.

او بسیار متعجب است که چگونه یک تفاوت کوچک ژنتیکی می تواند چنین تغییر واضحی ایجاد کند. اما او در خصوص اینکه آیا ظاهر عجیب ارگانوئید ها می تواند به ما در خصوص مغز نئاندرتال ها اطلاعات زیادی بدهد تردید دارد.

کمپ همچنین می گوید که بعید است این ارگانوئید های باستانی بتوانند نمای کاملی از بافت حقیقی نئاندرتال ها باشد و به جای آن ممکن است این ویژگی هایی که مشاهده می کنیم در اثر تغییرات ایجاد شده در پروتئین های مهمی در انسان ها باشد که بر اثر مجموعه ای از جهش ها که در طول زمان روی هم انباشته شده اند ایجاد شده باشند.

سوزانا هرکولانو هوزل (Suzana Herculano-Houzel) یک دانشمند تکامل عصبی در دانشگاه وندربیلت (Vanderbilt) نشویل (Nashville) تنسی (Tennessee) می گوید: رویکرد ویرایش ارگانوئید هنوز می تواند برای مطالعه تکامل مغز پریمات ها مورد استفاده قرار گیرد.

گروه موتری قصد دارند تا ارگانوئید های ویرایش شده دیگری ایجاد نمایند که شامل ژن های بازگشتی دیگری باشد تا از طریق آن مغز انسان را مورد آنالیز قرار دهند. اگر محققان بتوانند فرایند تکاملی که ما را به این جا رسانده بفهمند ممکن است بتوانند درک بهتری از بیماری هایی که مخصوص مغز انسان هستند پیدا نمایند.

منبع: فرادید
انتشار: 29 اسفند 1399 بروزرسانی: 29 اسفند 1399 گردآورنده: luku.ir شناسه مطلب: 1460

به "فراوری مغز اجداد انسان در آزمایشگاه" امتیاز دهید

امتیاز دهید:

دیدگاه های مرتبط با "فراوری مغز اجداد انسان در آزمایشگاه"

* نظرتان را در مورد این مقاله با ما درمیان بگذارید