霊長類脳オルガノイドの遺伝子改変のための標的マイクロインジェクションとエレクトロポレーション

私たちの研究分野は、霊長類の脳の発生と進化です。私たちは、霊長類の新皮質拡張の根底にある要因を理解しようとしています。この問いに実用的かつ倫理的に正当な方法で取り組むために、我々は脳オルガノイドを研究モデルとして用いる。

最近、現代人、私たち、ネアンデルタール人の脳の発達の違いが浮かび上がってきました。これらの違いは、脳の発達に重要な役割を果たすタンパク質のアミノ酸変化が少ないためです。脳オルガノイドは、これらの研究において重要なモデルシステムとなっています。

霊長類の発生を進化の観点から研究し、機能獲得と喪失の研究を行うことは重要です。しかし、ヒトを含む類人猿は当然そのような実験に使用できないため、オルガノイドの遺伝子組み換えはこの分野で重要な役割を果たしています。私の研究室でポスドクとして働いていたとき、マイケル・ハイデは、ヒト特異的遺伝子ARHGAP11Bが人間の進化の間に脳のサイズを大きくする上で重要なプレーヤーであることを示しました。

現在、ドイツ霊長類センターのグループリーダーとして、マイケルは人間とチンパンジーの脳オルガノイドを比較することにより、重要な洞察を提供しました。私たちのプロトコルは、市販のエレクトロポレーションキュベットの代わりに、特定のマイクロ注入心室様構造による遺伝子改変のためのターゲットを絞ったアプローチを提供します。このアプローチでは、高価な核エフェクターソリューションの代わりに、方形波エレクトロポレーターとペトリディッシュ電極チャンバーを含むコスト効率の高いセットアップを使用します。

遺伝子組み換えによる霊長類の機能と脳の発達を研究することは技術的には可能ですが、方法論的に要求が厳しく、費用がかかり、大型類人猿には許可されていません。霊長類の大脳オルガノイドのエレクトロポレーションは、霊長類の脳の発達に近いモデルに遺伝子組み換えを導入するための迅速かつコスト効率の高いアプローチを提供します。将来的には、異なる霊長類の皮質で発現差のある遺伝子の特性評価に焦点を当てたいと考えています。

霊長類の大脳オルガノイドのエレクトロポレーションによりこれらの遺伝子を研究し、大脳皮質前駆細胞に対する潜在的な影響を解析します。