Cercetătorii au dezvoltat în laborator o serie de creiere miniaturale, similare cu cele ale oamenilor, gorilelor și cimpanzeilor, pentru a studia motivul pentru care creierul uman are dimensiuni mai mari decât cel al altor maimuțe.
La naștere, creierul nostru are de aproximativ trei ori mai mulți neuroni decât cel al cimpanzeilor și al gorilelor nou-născute, în ciuda unor perioade de gestație similare. Pentru a înțelege motivul pentru care acest lucru se întâmplă, Madeline Lancaster și colegii acesteia din cadrul Laboratorului MRC de Biologie Moleculară din Cambridge, Marea Britanie, au dezvoltat o serie de organoide cerebrale miniaturale pentru a imita dezvoltarea timpurie a creierului oamenilor, gorilelor și cimpanzeilor.
În primul rând, aceștia au colectat celule adulte de la cele trei specii și le-au reprogramat genetic pentru a se asemăna cu celulele întâlnite într-un embrion aflat în primele etape de dezvoltare. Acestea sunt denumite celule stem pluripotente induse (iPS). „Practic, păcălești celulele să creadă că sunt din nou celule embrionare”, a declarat Lancaster.
„După aceea, echipa de cercetători a dezvoltat o serie de organoide cerebrale folosind aceste celule iPS. În mod similar creierelor reale, încă din primele două zile, creierele miniaturale umane au crescut mai mult decât cele ale gorilelor și ale cimpanzeilor. După o perioadă de cinci săptămâni, organoidele umane erau de aproximativ două ori mai mari decât organoidele maimuțelor, măsurând aproximativ patru milimetri”, a declarat Lancaster.
„De obicei, acest stadiu incipient de dezvoltare este foarte inaccesibil. Este ca un fel de „cutie neagră în biologia umană. În plus, avem la fel de puține informații cu privire la creierele gorilelor și ale cimpanzeilor. Maimuțele sunt o specie pe cale de dispariție, deci din punct de vedere etic, nu am vrea să facem experimente în acest sens. De obicei, în acest stadiu de dezvoltare, nu putem determina dacă o gorilă este însărcinată”, a declarat Lancaster.
După aceea, cercetătorii au analizat genele din organoide și au descoperit diferențe în expresia unei gene, denumită ZEB2. Organoidele de gorilă și cimpanzeu declanșau această genă mai devreme decât organoidele umane.
Gena ZEB2 controlează forma și motilitatea celulei. „În esență, atunci când această genă este activată, celulele sunt mai puțin „lipicioase”, acestea putându-se deplasa și în alte zone. Prin întârzierea activării genei, celulele cerebrale umane aflate în primele stadii de dezvoltare sunt capabile să se lipească și să se înmulțească mai mult timp înainte ca acestea să se transforme în celule nervoase mature,” a declarat Lancaster.
Pentru a se asigura că gena ZEB2 este responsabilă pentru diferența în dimensiune, echipa de cercetători a activat gena mai devreme în organoidele umane și mai târziu în organoidele gorilelor. „Organoidele cerebrale umane au început să se asemene cu celulele maimuțelor, iar celulele gorilei au ajuns să se asemene cu celulele umane”, a declarat Lancaster.