Таргетная микроинъекция и электропорация церебральных органоидов приматов для генетической модификации

Наша область исследований — развитие и эволюция мозга приматов. Мы пытаемся понять факторы, лежащие в основе неокортикальной экспансии у приматов. Чтобы ответить на этот вопрос практическим и этически оправданным образом, мы используем органоиды мозга в качестве нашей исследовательской модели.

Недавно появились различия в развитии мозга между современными людьми, нами и неандертальцами. Эти различия обусловлены небольшим количеством аминокислотных изменений в белках, играющих ключевую роль в развитии мозга. Церебральные органоиды были важнейшей модельной системой в этих исследованиях.

Важное значение имеет изучение развития приматов с эволюционной точки зрения, проведение исследований усиления и утраты функции. Однако обезьяны, включая человека, естественно, не могут быть использованы для таких экспериментов, поэтому генетическая модификация органоидов играет жизненно важную роль в этой области. Работая постдоком в моей лаборатории, Майкл Хайде продемонстрировал, что специфический для человека ген ARHGAP11B был ключевым игроком в увеличении размера мозга во время эволюции человека.

В настоящее время в качестве руководителя группы в Немецком центре приматов Майкл внес важный вклад, сравнив органоиды мозга человека и шимпанзе. Наш протокол предлагает целенаправленный подход к генетическим модификациям с помощью специфических микроинъекционных желудочкоподобных структур вместо коммерческих электропорационных кювет. Этот подход использует экономичную установку, включающую электропоратор прямоугольной волны и электродную камеру чашки Петри, вместо дорогостоящих ядерных эффекторных решений.

Хотя изучение функций и развития мозга у приматов путем генетической модификации технически возможно, это методологически сложно, дорого и не допускается для человекообразных обезьян. Электропорация церебральных органоидов приматов обеспечивает быстрый и экономичный подход к введению генетических модификаций в модель, близкую к развитию мозга приматов. В будущем мы хотели бы сосредоточиться на характеристике дифференциально экспрессируемых генов в коре разных видов приматов.

Мы изучим эти гены путем электропорации церебральных органоидов приматов и проанализируем их потенциальное влияние на корковые клетки-предшественники.