Neanderthal脑器有机体展示了单一的基因改变可能与前辈分离出现代人

Neanderthal-Ized脑有机体（左）看起来与现代人类脑器有机体（右）相差 - 它们具有明显不同的形状，并且它们的细胞增殖和其突触方式的方式不同。

新型研究使用脑有机体遗传修饰以模仿现在灭绝的尼安德特人。

作为加州大学的儿科和细胞和分子医学教授San Diego医学院，博士博士，博士，长期以来研究了大脑如何发展，神经系统疾病中有什么问题。几乎长时间，他对人类大脑的演变也很好奇 - 这使我们如此不同于尼安德特人和Deanisovans，我们最接近的进化亲属，现在已经灭绝了？

进化研究严重依赖于两种工具 - 遗传和化石分析 - 探讨物种如何随时间变化。Muotri说，但既不能透露大脑发育和功能，因为大脑不僵化。没有物理记录要学习。

所以muotri决定尝试干细胞，一种不经常应用于进化重建的工具。干细胞，其他细胞类型的自我更新前体可用于在实验室中构建脑器有机体 - “迷你大脑”。Muotri和同事已经开创了干细胞的使用，使人类与其他灵长类动物相比，例如黑猩猩和邦博博斯，但直到现在与灭绝物种的比较不可能。

博士，博士，博士，博士，是加州大学圣地亚哥医学院教授。

在2021年2月11日发表的一项研究中，Muotri的团队在Persee现代人口和尼安德特人民和尼斯特特莱斯和尼斯瓦诺瓦斯的差异上编目了差异，他在更新世时代居中，约为260万至117 00年前。模仿他们在一个基因中发现的改变，研究人员使用干细胞来工程师“Neanderthal-Ized”脑器有机体。

“令人着迷的是，看到人体DNA的单一基地对变化可以改变大脑如何有线，”UC圣地亚哥干细胞计划和桑福德联盟的成员的学习和总监Muotri再生医学。“我们确切地知道如何以及在我们的进化历史中发生变化的发生。但它似乎似乎很重要，可以帮助解释我们在社会行为，语言，适应，创造性和技术使用中的一些现代能力。“

该团队最初发现了现代人类和灭绝亲属之间不同的61个基因。其中一个改变的基因 - Nova1 - 捕获了Muotri的注意力，因为它是母系中的脑基因调节因子，在早期大脑发育过程中影响了许多其他基因。研究人员使用Nova1中的尼安德特的突变使用CrispRup Gene编辑对现代人类干细胞。然后将干细胞亚麻成形成脑细胞并最终是尼安德妥肠脑细胞器。

脑器有机体是由干细胞形成的脑细胞小簇，但它们并不完全是大脑（对于一个，它们缺乏与其他器官系统（例如血管）的连接）。然而有机体是研究遗传学，疾病发展和对感染和治疗药物的反应的有用模型。Muotri的团队甚至优化了大脑有机体构建过程，以实现类似于人类脑产生的组织电气振荡波。

Neanderthal-Ized脑有机体看起来与现代人类脑器有机体非常不同，甚至到肉眼。它们具有明显不同的形状。凝视更深，该团队发现现代和尼安德妥塞 - 血管有机体在其细胞增殖和其突触的方式方面也有所不同 - 神经元之间的连接。甚至涉及突触所涉及的蛋白质也不同。电气脉冲在早期的阶段显示出更高的活动，但没有在尼安德妥塞-IZED脑器有机体中的网络中同步。

根据Muotri的说法，Neanderthal-Ized脑有机体的神经网络变化平行于新生儿非人类最新动物的方式比人类新生儿更快地获得新能力。

“这项研究只关注现代人类和灭绝亲属之间不同的一个基因。接下来我们想看看其他60个基因，并且当每个或两个或更多的组合改变时会发生什么，“Muotri说。

“我们期待着这种新的干细胞生物学，神经科学和古因子的新组合。利用携带祖先遗传变异的脑器有机体，将现代人类的比较方法应用于其他灭绝的杂志，例如患有祖先遗传变异的脑硬质体是一个完全新的研究领域。“

为了继续这项工作，Muotri在UC San Diego和学习共同作者的人类学教授与Katerina Semendeferi合作，共同指导了新的UC San Diego Archealization Center，或Archc。

“我们将合并并将这种惊人的干细胞与来自几种物种和神经系统的解剖学比较合并，以创造关于我们灭绝亲戚的大脑功能的下游假设，”Semendeferi说。“这种神经射频方法将补充努力，了解我们的祖先和近亲的思想，就像尼安德特人一样。”

参考：“重新引入科动物有机体中的北部古典变体改变了神经发光的”克里斯特A.Trujillo，Edward S.米，Nathan K. Schaefer，Isaac A. Chaim，Emily C. Wheeler，Assael A. Madrigal，Justin Buchanan，Sebastian Preissl ，艾伦王，普里西拉D. Negraes，Ryan A. Szeto，Roberto H. Herai，Alik Huseyyynov，Mariana Sa Ferraz，Fernando S. Borges，Alexandre H. Kihara，Ashley Byrne，Maximillian Marin，Christopher Vollmers，Angela N. Brooks，Angela N. Brooks， Jonathan D. Lautz，Katerina Semendeferi，Beth Shapiro，Gene W. Yeo，斯蒂芬EP Smith，Richard E. Green和Alysson R.Muotri，2月12日，Science.Doi：
10.1126 / science.aax2537.

该研究的共同作者包括：德国A.Trujillo，Isaac A. Chaim，Emily C. Wheeler，Assael A. Madrigal，Justin Buchanan，Sebastian Preissl，艾伦王，Priscilla D. Negraes和Ryan Szeto，UC San Diego;爱德华S.米饭，Nathan K. Schaefer，Ashley Byrne，Maximillian Marin，Christopher Vollmers，Angela N. Brooks，Richard E. Green，UC Santa Cruz; Roberto H. Herai，Pontifícia1011UniversidadeCatólica做Paraná;伦敦帝国大学阿里克Huseyyynov; Mariana S.A.Farraz，Fernando Da S. Borges，艾泽西州埃列斯特·赫拉，联邦授予联邦Do ABC;贾纳森D. Lautz，Stephen E.P.史密斯，西雅图儿童研究所和华盛顿大学; Beth Shapiro，UC Santa Cruz和Howard Hughes医学院;和基因W. Yeo，UC San Diego，科学，技术和研究机构（新加坡）和新加坡国立大学。

这项研究的资金部分来自Neanderthal Brain基金会，国家健康机构（授予U19MH1073671，K12GM068524，K01AA026911），大脑和行为研究基金会（Narsad独立调查员授予），国家科学基金会（授予1754451），戈登和Betty Moore Foundation（Grant GBMF3804），CoordenaçãodeApherfeçoamentode Pessoal deNível上级（巴西），Fapesp（SãoPaulo研究基金会，CNPQ（巴西国家科技发展委员会），助长431000 / 2016-6,312047 / 2017-7）和Loulou基金会。

披露：Alysson R. Muotri是一个联合创始人，并在努力融入遗传分析和脑硬质剂型的公司股权，重点是针对自闭症谱系障碍和遗传起源的其他神经障碍定制的治疗应用。根据其利益冲突政策，加州圣地亚哥大学已审查和批准了这一安排的条款。