У обыкновенных игрунок с человеческим геном ARHGAP11B кора больших полушарий мозга выросла более длинной и толстой, чем у диких обезьян. Кроме того, в мозге трансгенных животных было больше нейронов верхних слоев коры и радиальной глии. Исследование, опубликованное в журнале Science, подтверждает роль ARHGAP11B в разрастании коры у человека по сравнению с другими приматами.
Разрастание коры мозга позволило человеку развить уникальные когнитивные способности. Увеличение размеров коры, в свою очередь, связывают с экспрессией специфичного для человека гена ARHGAP11B в стволовых клетках, которые дают начало нейронам неокортекса. Косвенное доказательство роли ARHGAP11B в размере коры человека получили на эволюционно далеких млекопитающих — мышах и хорьках. Когда работу гена запускали в эмбрионах этих животных, конечный отдел мозга у них вырос непропорционально большим. А вот влияние ARHGAP11B на развитие мозга у приматов до сих пор не изучали.
Ученые из Германии и Японии под руководством Виланда Хаттнера (Wieland Huttner) из Института молекулярной клеточной биологии и генетики Общества Макса Планка ввели вирусный вектор с человеческим ARHGAP11B и его промотором в оплодотворенные яйцеклетки обыкновенных игрунок (Callithrix jacchus). Затем эмбрионы пересадили самкам, а на 101 день беременности (соответствует примерно 16 неделе развития человеческого плода) сделали кесарево сечение, оценили размер мозга эмбрионов и экспрессию ARHGAP11B в нем.
У пяти из семи эмбрионов экспрессировался ARHGAP11B — мозги этих животных были больше, а неокортекс толще и длиннее, чем обычно, и на них появились складки (в норме мозг игрунок гладкий). Ученые окрасили различные типы нейронов и обнаружили, что разрослись, в основном, клетки верхних слоев коры (их стало на 40-50 процентов больше). Особенно увеличилась толщина наружной субвентрикулярной зоны мозга (области, в которую мигрируют зародышевые нервные клетки) — в ней количество клеток-предшественниц нейронов было в три раза больше, чем у игрунок дикого типа. По меньшей мере половина стволовых клеток наружной субвентрикулярной зоны экспрессировала маркеры базальной радиальной глии — эти клетки играют ключевую роль в развитии неокортекса у млекопитающих.
Авторы работы заключают, что ген ARHGAP11B в действительности мог вызвать разрастание коры в ходе эволюции человека и дать возможность резкого развития когнитивных способностей.
Ранее мы рассказывали о похожей работе — тогда ген ARHGAP11B вводили мышам. В результате у животных клетки радиальной глии стали делиться чаще, увеличился объем коры и появились зачаточные извилины.
Алиса Бахарева