Microinjection ciblée et électroporation d’organoïdes cérébraux de primates pour la modification génétique

Notre domaine de recherche est le développement et l’évolution du cerveau des primates. Nous essayons de comprendre les facteurs sous-jacents à l’expansion néocorticale chez les primates. Pour répondre à cette question de manière pratique et éthiquement justifiable, nous utilisons les organoïdes cérébraux comme modèle de recherche.

Des différences dans le développement du cerveau entre les humains modernes, nous et les Néandertaliens sont récemment apparues. Ces différences sont dues à un petit nombre de changements d’acides aminés dans les protéines avec des rôles clés dans le développement du cerveau. Les organoïdes cérébraux ont été un système modèle crucial dans ces études.

L’étude du développement des primates d’un point de vue évolutif est importante en menant des études de gain et de perte de fonction. Cependant, les singes, y compris les humains, ne peuvent naturellement pas être utilisés pour de telles expériences, de sorte que la modification génétique des organoïdes joue un rôle vital dans ce domaine. Alors qu’il travaillait comme post-doctorant dans mon laboratoire, Michael Heide a démontré que le gène spécifique humain ARHGAP11B était un acteur clé dans l’augmentation de la taille du cerveau au cours de l’évolution humaine.

En tant que chef de groupe au Centre allemand des primates, Michael a apporté des informations cruciales en comparant les organoïdes cérébraux humains et chimpanzés. Notre protocole offre une approche ciblée pour les modifications génétiques par des structures spécifiques de type ventricule à micro-injection au lieu de cuvettes d’électroporation commerciales. Cette approche utilise une configuration rentable comprenant un électroporateur à ondes carrées et une chambre d’électrode de boîte de Petri au lieu de solutions d’effecteurs nucléaires coûteuses.

Bien que l’étude de la fonction et du développement du cerveau chez les primates par modification génétique soit techniquement possible, elle est méthodologiquement exigeante, coûteuse et non autorisée pour les grands singes. L’électroporation des organoïdes cérébraux des primates fournit une approche rapide et rentable pour introduire des modifications génétiques dans un modèle proche du développement du cerveau des primates. À l’avenir, nous aimerions nous concentrer sur la caractérisation des gènes exprimés différentiellement dans le cortex de différentes espèces de primates.

Nous étudierons ces gènes par électroporation d’organoïdes cérébraux de primates et analyserons leurs effets potentiels sur les cellules progénitrices corticales.