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Science最新研究表明,人类已经创造了一个类似大脑的器官体,将基因恢复到祖先的状态

02-12 来源:互联网 编辑:小狐 阅读人数:237

杨净 发自 凹非寺

Science最新研究表明,人类已经创造了一个类似大脑的“器官体”

来自加州大学圣地亚哥分校的科学家们,将 古基因变体引入人类多功能干细胞,最终生成了大脑器官体。

Science最新研究表明,人类已经创造了一个类似大脑的器官体,将基因恢复到祖先的状态(图1)

这一古基因变体包含两种已经灭绝的古人类物种—尼安德特人 (Neanderthals)和丹尼索瓦人 (Denisovans)的基因。 (后续其简称尼人和丹人)

科学家Pick的原因,是他们与 现代人基因组总体上非常相似。

不过这一器官体,包括大小、形状和质地上都与人类器官有明显的差异。但值得肯定的是,这一研究可以帮助了解人类大脑进化的遗传途径。

如何实现?

以往的研究表明,这两种古人类,尼人和丹人,与人的亲缘关系比任何活着的灵长类动物都要密切。

以尼人为例,在现代人身上仍然可以找到约40%的尼人基因组分布。

但因为软组织保存并不完好,大多数研究都依赖于检查头骨化石的大小和形状,无法真正了解这些物种与人类的基因有何不同。

因此,加州大学圣地亚哥分校的研究员们就想到了这一方法:

将古基因变体引入人类多功能干细胞,生成类似大脑的器官体。

Science最新研究表明,人类已经创造了一个类似大脑的器官体,将基因恢复到祖先的状态(图2)

首先,选择表达基因。

研究人员将人类基因组序列库与两个尼人和一个丹人的基因组比较,结果发现有62个基因与人类物种始终不同。

其中,NOVA1参与形成大脑的突触或神经连接,并在其活性发生改变时与神经疾病相关。

Science最新研究表明,人类已经创造了一个类似大脑的器官体,将基因恢复到祖先的状态(图3)

D,现代人类的发育;E:NOVA1的3D结构

而人类的NOVA1基因与古老的变体 (仍存在于其他灵长类动物中)的不同之处,是一个单一碱基。

为了研究这种氨基酸在人类中的功能重要性,研究人员通过 功能性皮质器官跟踪多功能干细胞的神经发育。

实验结果

最终,他们将这些细胞培养成器官体—类似于大脑的组织团块,直径达5毫米,表面略微粗糙,形状也跟人类的不太一样。

Science最新研究表明,人类已经创造了一个类似大脑的器官体,将基因恢复到祖先的状态(图4)

上:人类器官;下:含古基因变体的大脑类器官

其中一个研究者表示,这可能是因为细胞生长和繁殖方式的不同。

此外,还有在分子水平上的差异。

Science最新研究表明,人类已经创造了一个类似大脑的器官体,将基因恢复到祖先的状态(图5)

1个月大皮质器官的冷冻切片,上为人类器官,下为古基因变体的类器官

研究小组发现,这一器官体含有不同水平的突触蛋白,其神经元的发射模式也不如对照组织 (人类器官)中的神经元有序。还有证据表明,它们成熟得更快。

专家评论

对于这项研究,不少生物遗传领域的专家给出了不同的意见。

有持怀疑态度的。

瑞士巴塞尔大学的发育生物学家格雷坎普表示。

这些古基因器官体不太可能完全代表真正的尼人组织,相反,观察到的特征,可能只是改变人类某种一种重要蛋白质的结果。

Science最新研究表明,人类已经创造了一个类似大脑的器官体,将基因恢复到祖先的状态(图6)

德国进化遗传学家Wolfgang Enard也对器官体能告诉我们古人类大脑相关信息表示怀疑,但他惊讶于这么小的基因变异引起如此明显的变化。

最重要的发现是,将基因恢复到祖先的状态,能够看到器官体效果。

而本次研究团队的通讯—加州大学圣地亚哥分校,细胞与分子医学系教授 Alysson R. Muotri,则表示这一研究可以帮助理解将人类带到目前状态的进化途径。

进一步的,可以研究一些人类大脑的特有疾病。

Science最新研究表明,人类已经创造了一个类似大脑的器官体,将基因恢复到祖先的状态(图7)

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本文相关词条概念解析:

器官

器官是动物或植物的由不同的细胞和组织构成的结构(如心、肾、叶、花),用来完成某些特定功能,并与其他分担共同功能的结构一起组成各个系统。植物的器官比较简单,最高等的被子植物有根、茎、叶、花、果实、种子六大器官,而其他的植物并不是都有这六大器官的。动物的器官十分复杂,数不胜数,很难具体地列出有哪些器官。

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