Неандертальский «микромозг» вырастили в лаборатории

Генетические особенности неандертальцев заметно влияют на развитие мозга.

Говоря про неандертальский «микромозг», мы вовсе не имеем в виду оскорбить этот вымерший вид людей. Речь тут идёт об органоиде – микроскопическом подобии какого-либо органа: кишечника, почки, или вот мозга. Про такие органоиды мы неоднократно рассказывали: их создают в лаборатории из стволовых клеток, чтобы лучше понять, как органы формируются и как на них действуют разные вещества. Дело в том, эксперименты с обычными клеточными культурами, в которых клетки растут плоским слоем в питательной среде, не всегда помогают узнать то, что нужно. Всё-таки клеточная культура – это просто слой клеток, а орган – это сложная трёхмерная структура, в которой клетки по-особому взаимодействуют друг с другом.

Органоиды не повторяют в точности большой орган. «Микромозг» – не точная копия настоящего большого мозга. «Микроорган» представляет собой самые начальные этапы развития органа, и даже не всего органа, а какой-то его части. Однако бывает достаточно взглянуть на «микроорган», чтобы понять какие-то основные закономерности его развития.

Сотрудникам Калифорнийского университета в Сан-Диего пришла в голову мысль использовать метод органоидов, чтобы понять, чем мозг неандертальцев отличался от мозга современных людей. Неандертальский геном мы достаточно хорошо себе представляем: ДНК неандертальцев сохранилась в их останках. Соответственно, хорошо известно, где ДНК неандертальцев отличается от нашей ДНК. В частности, есть отличия в гене NOVA1, который управляет формированием мозга на самых ранних этапах развития. С помощью генетического редактирования в человеческие стволовые клетки внедрили неандертальский вариант NOVA1 и скомандовали им сформировать «микромозг». Для сравнения ту же команду отдали обычным стволовым клеткам, которые должны были сформировать обычный мозговой органоид. И тот, и другой вырастали до шариков примерно 5 мм в поперечнике.

Оба «микромозга» получились довольно разными. В статье в Science говорится, что органоиды отличались даже по форме. Неандертальский «микромозг» был меньше и поверхность у него была более неровной, чем у «микромозга» Homo sapiens. Отличия были на всех уровнях: в том, как клетки делились, и как они образовывали синапсы – даже белки, которые нужны для формирования синапсов, до какой-то степени были разными. Нейроны неандертальского «микромозга» были активнее в смысле обмена импульсами, но электрическая активность нейронных сетей не синхронизировалась. Неандертальский органоид был в чём-то более похож на мозг новорождённых нечеловекообразных обезьян, чем на новорождённый мозг современных людей.

Мы не совсем корректно называем этот органоид неандертальским. Отличие между ним и «микромозгом» H. sapiens было только в одном-единственном гене. Между тем генов, которые имеют отношение к развитию мозга, можно насчитать как минимум 61; многие из них у неандертальцев и у нас выглядят по-разному.

В перспективе авторы работы хотят проделать такие же эксперименты и с другими генами, и с комбинациями этих генов. Тогда можно будет сделать более корректные выводы об отличиях в развитии мозга неандертальцев и мозга современных людей.