Результаты исследования могут объяснить механизм эволюции крупного мозга у людей.
Исследователи из Университета Дьюка определили генетические код, который уникален для людей и способствует росту мозга. Исследование, проведенное на мышах, показало, как этот крошечный фрагмент человеческой ДНК может существенно влиять на развитие мозга.
Ученые проводили экспериенты с энхансером (генным выключателем) HARE5. Это короткий участок ДНК, стимулирующий экспрессию гена Fzd8, который играет ключевую роль в развитии и росте нервных клеток. HARE5 есть у многих млекопитающих, но он претерпел быстрые изменения у людей после эволюционного отделения от шимпанзе.
Когда исследователи заменили мышиную версию HARE5 на человеческую, мозг грызунов вырос на 6,5% по сравнению с контрольной группой. Усилитель активнее всего работал в нейральных стволовых клетках (радиальной глии), которые впоследствии развиваются в нейроны и другие клетки мозга. Человеческий HARE5 увеличил деление и пролиферацию глиальных клеток, что привело к образованию большего количества нейронов.
Для более глубокого понимания механизма ученые создали органоиды — миниатюрные 3D-модели мозга в лабораторных условиях. Органоиды с человеческим HARE5 выращивали больше радиальных глиальных клеток по сравнению с теми, что содержали HARE5 шимпанзе. Кроме того, клетки с человеческим вариантом энхансера были более развитыми.
Сравнивая HARE5 у мышей, шимпанзе и людей, исследователи обнаружили четыре генетические мутации, усиливающие пролиферацию клеток. Команда также установила, что HARE5 активирует сигнальный путь, управляющий ростом нервных стволовых клеток, что подтверждает его роль в увеличении размера и сложности человеческого мозга.
Пока неизвестно, улучшились ли когнитивные способности или память у мышей с увеличенным мозгом. Это открытие важно для понимания эволюции человеческого мозга и развития когнитивных способностей, а также для изучения неврологических заболеваний.
