Dierproeven met mensapen zijn om ethische redenen al lang verboden in Europa. Voor de vraag die hier wordt nagestreefd, zijn organoïden (driedimensionale celstructuren van enkele millimeters groot die in het laboratorium worden gekweekt) een alternatief voor dierproeven. Deze organoïden kunnen worden geproduceerd uit pluripotente stamcellen, die vervolgens differentiëren tot specifieke celtypen, zoals zenuwcellen. Op deze manier was het onderzoeksteam in staat om zowel hersenorganoïden van chimpansees als organoïden van menselijke hersenen te produceren. "Deze hersenorganoïden stelden ons in staat een centrale vraag over ARHGAP11B te onderzoeken", zegt Wieland Huttner van de MPI-CBG, een van de drie hoofdauteurs van de studie gepubliceerd in EMBO Reports .

"In een eerdere studie konden we aantonen dat ARHGAP11B de hersenen van primaten kan vergroten. Het was echter voorheen onduidelijk of ARHGAP11B een grote of kleine rol speelde in de evolutionaire vergroting van de menselijke neocortex", zegt Wieland Huttner. Om dit te verduidelijken, werd het ARGHAP11B-gen voor het eerst ingebracht in hersenventrikelachtige structuren van chimpansee-organoïden. Zou het ARGHAP11B-gen leiden tot de proliferatie van die hersenstamcellen in het chimpanseebrein die nodig zijn voor de vergroting van de neocortex?

"Onze studie toont aan dat het gen in chimpansee-organoïden een toename van relevante hersenstamcellen veroorzaakt en een toename van die neuronen die een cruciale rol spelen in de buitengewone mentale vermogens van mensen", zegt Michael Heide, de hoofdauteur van het onderzoek. van de Junior Onderzoeksgroep Hersenontwikkeling en Evolutie bij het DPZ en medewerker bij het MPI-CBG.

Toen het ARGHAP11B-gen in menselijke hersenorganoïden werd uitgeschakeld of de functie van het ARHGAP11B-eiwit werd geremd, daalde de hoeveelheid van deze hersenstamcellen tot het niveau van een chimpansee. "Zo konden we aantonen dat ARHGAP11B een cruciale rol speelt in de ontwikkeling van de neocortex tijdens de menselijke evolutie", zegt Michael Heide.

Julia Ladewig van HITBR, de derde van de hoofdauteurs, voegt hieraan toe:"Gezien deze belangrijke rol van ARHGAP11B, is het bovendien denkbaar dat bepaalde slechte ontwikkelingen van de neocortex veroorzaakt kunnen worden door mutaties in dit gen." + Verder verkennen

Menselijke hersengrootte-gen triggert grotere hersenen bij apen