الحقن المجهري المستهدف والتثقيب الكهربائي للعضويات الدماغية الرئيسية للتعديل الوراثي

مجال بحثنا هو نمو دماغ الرئيسيات وتطوره. نحن نحاول فهم العوامل الكامنة وراء توسع القشرة المخية الحديثة في الرئيسيات. لمعالجة هذا السؤال بطريقة عملية ومبررة أخلاقيا ، نستخدم عضويات الدماغ كنموذج بحثنا.

ظهرت مؤخرا اختلافات في نمو الدماغ بين البشر المعاصرين ، نحن ، وإنسان نياندرتال. ترجع هذه الاختلافات إلى عدد قليل من تغيرات الأحماض الأمينية في البروتينات ذات الأدوار الرئيسية في نمو الدماغ. كانت العضويات الدماغية نظاما نموذجيا حاسما في هذه الدراسات.

من المهم دراسة تطور الرئيسيات من وجهة نظر تطورية إجراء دراسات كسب وفقدان الوظيفة. ومع ذلك ، لا يمكن استخدام القردة بما في ذلك البشر بشكل طبيعي لمثل هذه التجارب ، لذلك يلعب التعديل الوراثي للعضويات دورا حيويا في هذا المجال. أثناء عمله كباحث ما بعد الدكتوراه في مختبري ، أثبت مايكل هايد أن الجين البشري المحدد ARHGAP11B كان لاعبا رئيسيا في زيادة حجم الدماغ أثناء التطور البشري.

كقائد مجموعة في مركز الرئيسيات الألماني الآن ، ساهم مايكل برؤية حاسمة من خلال مقارنة العضويات الدماغية البشرية مقابل الشمبانزي. يقدم بروتوكولنا نهجا مستهدفا للتعديلات الجينية عن طريق حقن هياكل محددة تشبه البطين بدلا من فتحات التثقيب الكهربائي التجارية. يستخدم هذا النهج إعدادا فعالا من حيث التكلفة بما في ذلك التثقيب الكهربائي ذو الموجة المربعة وغرفة قطب طبق بتري بدلا من حلول المستجيب النووي باهظة الثمن.

في حين أن دراسة الوظيفة ونمو الدماغ في الرئيسيات عن طريق التعديل الوراثي أمر ممكن تقنيا ، إلا أنه يتطلب جهدا منهجيا ومكلفا وغير مسموح به للقردة العليا. يوفر التثقيب الكهربائي للعضويات الدماغية الرئيسيات نهجا سريعا وفعالا من حيث التكلفة لإدخال تعديلات وراثية في نموذج قريب من نمو دماغ الرئيسيات. في المستقبل ، نود التركيز على توصيف الجينات المعبر عنها تفاضليا في قشرة أنواع الرئيسيات المختلفة.

سوف ندرس هذه الجينات عن طريق التثقيب الكهربائي للعضويات الدماغية الرئيسيات وتحليل آثارها المحتملة على الخلايا السلفية القشرية.