Microinyección dirigida y electroporación de organoides cerebrales de primates para la modificación genética

Nuestro campo de investigación es el desarrollo y la evolución del cerebro de los primates. Estamos tratando de entender los factores subyacentes a la expansión neocortical en primates. Para abordar esta pregunta de una manera práctica y éticamente justificable, utilizamos organoides cerebrales como nuestro modelo de investigación.

Las diferencias en el desarrollo del cerebro entre los humanos modernos, nosotros y los neandertales han surgido recientemente. Estas diferencias se deben a un pequeño número de cambios de aminoácidos en proteínas con papeles clave en el desarrollo del cerebro. Los organoides cerebrales han sido un sistema modelo crucial en estos estudios.

El estudio del desarrollo de los primates desde un punto de vista evolutivo es importante realizar estudios de ganancia y pérdida de función. Sin embargo, los simios, incluidos los humanos, naturalmente no pueden usarse para tales experimentos, por lo que la modificación genética de los organoides juega un papel vital en este campo. Mientras trabajaba como postdoctorado en mi laboratorio, Michael Heide demostró que el gen humano específico ARHGAP11B fue un jugador clave en el aumento del tamaño del cerebro durante la evolución humana.

Como líder de grupo en el Centro Alemán de Primates, Michael contribuyó con una visión crucial al comparar organoides cerebrales humanos versus chimpancés. Nuestro protocolo ofrece un enfoque específico para las modificaciones genéticas mediante micro inyecciones específicas de estructuras similares a ventrículos en lugar de cubetas de electroporación comerciales. Este enfoque utiliza una configuración rentable que incluye electroporador de onda cuadrada y cámara de electrodos de placa de Petri en lugar de costosas soluciones efectoras nucleares.

Si bien estudiar la función y el desarrollo del cerebro en primates mediante modificación genética es técnicamente posible, es metodológicamente exigente, costoso y no está permitido para los grandes simios. La electroporación de organoides cerebrales de primates proporciona un enfoque rápido y rentable para introducir modificaciones genéticas en un modelo cercano al desarrollo del cerebro de los primates. En el futuro, nos gustaría centrarnos en la caracterización de genes expresados diferencialmente en la corteza de diferentes especies de primates.

Estudiaremos estos genes mediante la electroporación de organoides cerebrales de primates y analizaremos sus efectos potenciales sobre las células progenitoras corticales.