Orgány pěstované na Petriho misce v laboratoři? I to je dnes v rámci vědeckého bádání možné. Organoidy, čili miniaturní laboratorně pěstované umělé orgány, se v dnešní době řadí mezi hojně využívané nástroje biologického a biomedicínského výzkumu.

Vědcům z Kalifornské univerzity se podařilo vytvořit organoidy, které svým buněčným složením připomínají lidský mozek, a vložit do nich pomocí oblíbené molekulárně genetické metody CRISPR-Cas9 prastarou variantu genu NOVA1. Tu v minulosti sdíleli naši vzdálení příbuzní, neandrtálci a denisované.

Skupina vědců v rámci své studie, publikované nedávno v prestižním časopise Science, nejdříve porovnala genetickou výbavu moderního člověka s genomy dvou nalezených zástupců neandrtálců a jednoho denisovana. Podařilo se jim nalézt 61 genů, v nichž se moderní lidé liší od svých vyhynulých příbuzných. Jedním z těchto genů je i již zmíněný NOVA1, který se podílí na tvorbě nervových spojení, tzv. synapsí, a jeho nesprávné fungování je spojeno s neurologickými poruchami. Také právě proto si jej vědci vybrali pro své další zkoumání.

Archaická varianta genu NOVA1 se vyskytuje nejen ve vyhynulých zástupcích rodu Homo, jakými jsou zmínění neandrtálci a denisované, ale i v ostatních dosud žijících primátech, s výjimkou člověka. Jak uvedla pro server Nature News korespondující autorka zmiňované studie Alysson Muotri: fakt, že téměř všichni dnešní lidé disponují novou variantou tohoto genu naznačuje, že nám v evoluci poskytla v určitém ohledu značnou výhodu. Otázkou zůstává, jakou?

Vědci využili metodu CRISPR-Cas9 k vložení archaické varianty NOVA1 do lidských indukovaných pluripotentních buněk, které jsou schopné se diferencovat do různých buněčných typů. Ty pak nechali vytvořit mozkové organoidy, kulovité útvary o velikosti asi 5 mm v průměru, které následně porovnali s typickými kontrolami.

Odlišnosti od standardních lidských organoidů byly zřejmé už na první pohled: organoidy s neandrtálskou variantou genu měly drsný strukturovaný povrch a byly menší. Co ovšem bylo zajímavější, nové organoidy se od těch typických lišily i na molekulární úrovni. Bylo nalezeno celkem 277 genů s pozměněným fungováním. Neurony, které se v organoidech vyskytovaly, obsahovaly taktéž rozdílné množství synaptických proteinů a jinak posílaly vzruch do dalších nervových buněk.

Tyto zajímavé výsledky navrhují, že změna v genu NOVA1 mohla mít funkční vliv na evoluci a vývoj mozku moderních lidí. Výzkumníci v budoucnu plánují vložit do upravených organoidů další archaické genové varianty a zkoumat jejich efekt. Díky tomu bychom mohli zase o něco lépe poznat, jak se náš mozek v průběhu evoluce vyvíjel.

O neandrtálcích, denisovanech a jejich genetické výbavě jsme na Czechsight již napsali:


Zdroj: Nature News

Originální publikace: https://science.sciencemag.org/content/371/6530/eaax2537

Zdroj titulního obrázku: Shopify Partners; Burst