מיקרו-הזרקה ממוקדת ואלקטרופורציה של אורגנואידים מוחיים פרימטים לשינוי גנטי

תחום המחקר שלנו הוא התפתחות ואבולוציה של מוח פרימטים. אנו מנסים להבין את הגורמים העומדים בבסיס ההתפשטות הניאו-קורטיקלית אצל פרימטים. כדי לענות על שאלה זו באופן מעשי ומוצדק מבחינה אתית, אנו משתמשים באורגנואידים במוח כמודל המחקר שלנו.

לאחרונה התגלו הבדלים בהתפתחות המוח בין בני האדם המודרניים, בינינו ואצל הניאנדרטלים. הבדלים אלה נובעים ממספר קטן של שינויים בחומצות אמינו בחלבונים עם תפקידי מפתח בהתפתחות המוח. אורגנואידים מוחיים היו מערכת מודל מכרעת במחקרים אלה.

חקר התפתחות הפרימטים מנקודת מבט אבולוציונית, ביצוע מחקרי רווח ואובדן תפקוד הוא חשוב. עם זאת, קופים, כולל בני אדם, באופן טבעי לא יכולים לשמש לניסויים כאלה, ולכן שינוי גנטי של אורגנואידים משחק תפקיד חיוני בתחום זה. במהלך עבודתו כפוסט-דוקטורנט במעבדה שלי, מייקל היידה הראה כי הגן הספציפי האנושי ARHGAP11B היה שחקן מפתח בהגדלת גודל המוח במהלך האבולוציה האנושית.

כמוביל קבוצה במרכז הפרימטים הגרמני כעת, מייקל תרם תובנה מכרעת על ידי השוואת אורגנואידים מוחיים אנושיים לעומת שימפנזים. הפרוטוקול שלנו מציע גישה ממוקדת לשינויים גנטיים על ידי הזרקת מיקרו ספציפית של מבנים דמויי חדרים במקום קוביות אלקטרופורציה מסחריות. גישה זו משתמשת במערך חסכוני הכולל אלקטרופורטור גל מרובע ותא אלקטרודות צלחת פטרי במקום פתרונות אפקט גרעיני יקרים.

בעוד שחקר תפקוד והתפתחות המוח אצל פרימטים באמצעות שינוי גנטי אפשרי מבחינה טכנית, הוא תובעני מבחינה מתודולוגית, יקר ואסור לקופים גדולים. אלקטרופורציה של אורגנואידים מוחיים של פרימטים מספקת גישה מהירה וחסכונית להכנסת שינויים גנטיים במודל קרוב להתפתחות המוח של פרימטים. בעתיד נרצה להתמקד באפיון גנים בעלי ביטוי דיפרנציאלי בקליפת המוח של מיני פרימטים שונים.

אנו נחקור גנים אלה על ידי אלקטרופורציה של אורגנואידים מוחיים פרימטים וננתח את ההשפעות האפשריות שלהם על תאי אב קליפת המוח.