Genetik Modifikasyon için Primat Serebral Organoidlerinin Hedefe Yönelik Mikroenjeksiyonu ve Elektroporasyonu

Araştırma alanımız primat beyin gelişimi ve evrimidir. Primatlarda neokortikal genişlemenin altında yatan faktörleri anlamaya çalışıyoruz. Bu soruyu pratik ve etik olarak haklı bir şekilde ele almak için, araştırma modelimiz olarak beyin organoidlerini kullanıyoruz.

Modern insanlar, biz ve neandertaller arasındaki beyin gelişimindeki farklılıklar son zamanlarda ortaya çıkmıştır. Bu farklılıklar, beyin gelişiminde kilit rol oynayan proteinlerdeki az sayıda amino asit değişikliğinden kaynaklanmaktadır. Serebral organoidler bu çalışmalarda çok önemli bir model sistem olmuştur.

Primat gelişiminin evrimsel bir bakış açısıyla incelenmesi, fonksiyon kazancı ve kaybı çalışmalarının yürütülmesi önemlidir. Bununla birlikte, insanlar da dahil olmak üzere maymunlar doğal olarak bu tür deneyler için kullanılamaz, bu nedenle organoidlerin genetik modifikasyonu bu alanda hayati bir rol oynar. Michael Heide, laboratuvarımda doktora sonrası araştırmacı olarak çalışırken, insana özgü gen ARHGAP11B'nin, insan evrimi sırasında beyin boyutunu arttırmada kilit bir oyuncu olduğunu gösterdi.

Şu anda Alman Primat Merkezi'nde bir grup lideri olarak Michael, insan ve şempanze serebral organoidlerini karşılaştırarak çok önemli bir içgörüye katkıda bulundu. Protokolümüz, ticari elektroporasyon küvetleri yerine spesifik mikro enjeksiyonlu ventrikül benzeri yapılar tarafından genetik modifikasyonlar için hedefli bir yaklaşım sunmaktadır. Bu yaklaşım, pahalı nükleer efektör çözümleri yerine kare dalga elektroporatörü ve Petri çanak elektrot odası dahil olmak üzere uygun maliyetli bir kurulum kullanır.

Primatlarda fonksiyon ve beyin gelişimini genetik modifikasyonla incelemek teknik olarak mümkün olsa da, metodolojik olarak zorlu, pahalıdır ve büyük maymunlar için izin verilmez. Primat serebral organoidlerinin elektroporasyonu, primat beyin gelişimine yakın bir modelde genetik modifikasyonları tanıtmak için hızlı ve uygun maliyetli bir yaklaşım sağlar. Gelecekte, farklı primat türlerinin korteksinde farklı şekilde eksprese edilen genlerin karakterizasyonuna odaklanmak istiyoruz.

Bu genleri primat serebral organoidlerin elektroporasyonu ile inceleyeceğiz ve kortikal progenitör hücreler üzerindeki potansiyel etkilerini analiz edeceğiz.