Генетики попытались пересадить обезьяне человеческие мозги

Ученые провели эксперимент по вживлению в мозг обезьяны человеческого гена с целью сделать обезьяний мозг крупнее и снабдить его дополнительными извилинами. Как выяснили исследователи, ген ARHGAP11B, будучи вживленным в мозг зародыша, приводит к увеличению неокортекса у обеъьян-мармазеток. Неокортекс - внешний слой мозга, отвечающий за рассуждения, язык, мышление и другие важные функции. Ген ARHGAP11B обнаружен только у человека и отсутствует у приматов и других млекопитающих. Будучи вживлен зародышу обезьяны, он стимулирует его стволовые клетки к производству новых стволовых клеток, в результате чего мозг вырастает до больших размеров. Как обнаружили экспериментаторы, генетчески модифицированный мозг обезьяны по мере роста становитсяпохож на человеческий мозг, копируя форму извилин, которые сами по себе являются эволюционным приспособлением, призванным увеличить площадь мозга и число нейронов. Эксперимент заставил наблюдателей вспомнить фильм "Планета обезьян", где генетически измененные обезьяны в итоге взяли верх над человечеством.

Ученые взяли для эксперимента семь зародышей мармазетки. Все они были генетически модифицированы еще в утробе матери. Роды состоялись на 102 день путем кесарева сечения, после чело зародыши были подвергнуты изучению. "Мы убедились, что неокортекс мармазетки увеличился, а поверхность мозга покрылась извилинами, - говорит автор исследования, Майкл Хейд из института молекулярно-клеточной биологии и генетики имени Макса Планка. - Кроме того,мы зафиксировали рост числа поверхностных нейронов того типа, который развивается в ходе эволюции приматов".

Кора человеческого головного мозга втрое больше, чем у наших ближайших родственников - шимпанзе. Если сравнить нормальную кору мозга мармазетки (слева) и ее развитие у 101-дневного зародыша, извлеченного за 50 дней до окончания нормальной беременности, которому был вживлен человеческий ген (справа), можно увидеть, что разница действительно очень заметна.

Ген ARHGAP11B, вполне вероятно, вызывал рост неокортекса в хде эволюции человека - так предполагают авторы исследования, в числе которых, помимо сотрудников института Планка, исследователи из Центрального института экспериментальных животных в Кавасаки и Института Кейо в Токио. Именно японские ученые, включая Хидеюки Окано первыми разработали технологии генетического модифицирования нечеловекообразных приматов. Лаборатория Окано в Центре изучения мозга в Вако, Япония, первой сумела провести перенос человеческого гена зародышу мармазетки во чреве матери. Он использовал технику зародышевого переноса (GT), в ходе которой стволовые клетки эмбриона воздействуют на репродуктивные клетки млекопитающих, обеспечивая генетические изменения у их потомства. В ходе данного эксперимента, однако, эта технология не использовалась.

Ученые извлекли эмбрионы генномодифицированных обезьян еще до их рождения. "Мы решили ограничиться исследованием эмбрионов, поскольку предполагали, что внедрение специфического человеческого гена затронет развитие неокортекса, коры головного мозга, - говорит Виланд Хаттнер, один из соавторов исследниания, ученый из института Макса Планка. - В свете возможных непредсказуемых последствий для функционирования мозга после рождения, мы решили, что из этических соображений стоит ограничиться изучением развития коры головного мозга до рождения живого существа".
Ген ARHGAP11B появился в человеческом геноме около 5 миллионов лет назад. Он связывает людей эволюционной цепочкой с неандертальцами и денисовскими людьми. Тесты на эмбрионах мышей показали его вероятную связь с развитием мозга.

Внедрение данного гена мышам также вызвало у эмбрионов усиленный рост головного мозга в некоторых его частях, а в ряде случаев - даже появление зачаточных извилин. "Невероятно, что один-единственный ген может повлиять на фенотип стволовых клеток и активизировать развитие мозга", - говорит соавтор исследования Марта Флорио. Однако, подчеркивают исследователи, влияние гена на эволюцию приматов еще не доказано и требует отдельного изучения.