एक्सक्लूसिव: डिश में उगाए जाने वाले निएंडरथल 'मिनीब्रेन'

एलिसन मुओत्री की प्रयोगशाला ने इन मस्तिष्क ऑर्गेनोइड को मानव स्टेम कोशिकाओं से बढ़ाया जिनके विकास में एक विकासशील जीन एक बार निएंडरथल्स द्वारा संस्करण में संपादित किया गया था।

जॉन कोहेनजुन द्वारा 20, 2018, 12:35 अपराह्न

अब तक, शोधकर्ता निएंडरथल मस्तिष्क को समझना चाहते हैं और यह हमारे द्वारा अलग मतभेदों को एक शून्य का अध्ययन करना था। हमारे रहस्यमय, विलुप्त रिश्तेदारों के तंत्रिका विज्ञान में सबसे अच्छी अंतर्दृष्टि उनके जीवाश्म खोपड़ी के अंदर रिक्त स्थान के आकार और मात्रा का विश्लेषण करने से हुई थी।

लेकिन हाल ही में तीन गर्म क्षेत्रों-प्राचीन डीएनए, जीनोम एडिटर सीआरआईएसपीआर, और स्टेम कोशिकाओं से निर्मित 'ऑर्गनाइओड' का हालिया विवाह - एक प्रारंभिक, यदि बहुत प्रारंभिक, नया विकल्प प्रदान करता है। कम से कम दो शोध दल इंजीनियरिंग स्टेम कोशिकाएं हैं जिनमें निएंडरथल जीन शामिल हैं और उन्हें 'मिनीब्रेन' में बढ़ाना है जो उस प्राचीन डीएनए के प्रभाव को दर्शाते हैं।

इस काम में से कोई भी प्रकाशित नहीं हुआ है, लेकिन कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो (यूसीएसडी) स्कूल ऑफ मेडिसिन में एक आनुवंशिकी विज्ञानी एलिसन मुओत्री ने इस महीने पहली बार अपने समूह के निएंडरथल ऑर्गनाइओड का वर्णन किया, जिसे यूसीएसडी सम्मेलन में कल्पना और मानव विकास कहा जाता है। उनकी टीम ने मटर आकार के लोगों में निएंडरथल डीएनए के साथ स्टेम कोशिकाओं को समेकित किया है जो वास्तविक मस्तिष्क की बाहरी परत कोर्टेक्स की नकल करते हैं। ठेठ मानव कोशिकाओं से बने कॉर्टिकल मिनीब्रेन की तुलना में, निएंडरथल ऑर्गनाइओड के न्यूरोनल नेटवर्क में अलग-अलग आकार और मतभेद होते हैं, जिनमें से कुछ ने प्रजातियों की सामाजिककरण की क्षमता को प्रभावित किया हो सकता है। मुओत्री कहते हैं, 'हम निएंडरथल दिमाग को फिर से बनाने की कोशिश कर रहे हैं।'

मुओत्री ने लगभग 200 प्रोटीन-कोडिंग जीन में से एक पर ध्यान केंद्रित किया जो निएंडरथल्स और आधुनिक मनुष्यों के बीच भिन्न है। नोवा 1 के रूप में जाना जाता है, यह आधुनिक मनुष्यों में प्रारंभिक मस्तिष्क के विकास में एक भूमिका निभाता है और यह ऑटिज़्म और स्किज़ोफ्रेनिया से भी जुड़ा हुआ है। चूंकि यह अन्य जीनों से आरएनए के विभाजन को नियंत्रित करता है, इसलिए यह निएंडरथल्स में 100 से अधिक उपन्यास मस्तिष्क प्रोटीन का उत्पादन करने में मदद करता है। सुविधाजनक रूप से, केवल एक डीएनए आधार जोड़ी निएंडरथल जीन और आधुनिक मानव के बीच भिन्न होती है।

साधारण मानव कोशिकाओं (शीर्ष) से ​​उगाए जाने वाले मस्तिष्क ऑर्गनोइड की तुलना में, निएंडरथल जीन संस्करण (नीचे) वाले लोग उपस्थिति और व्यवहार में भिन्न होते हैं।

मुओत्री और उनके सहकर्मी न्यूरोलॉजिकल विकारों से जुड़े किसी भी ज्ञात अनुवांशिक दोष के बिना त्वचा के कोशिकाओं से 'कोशिका कोशिका' से शुरू होते हैं-और उनके जीनोमों को प्लुरिपोटेंट स्टेम कोशिकाओं में बदलने के लिए उनका उपयोग करते हैं। सीआरआईएसपीआर का उपयोग करते हुए, टीम तब नोवा 1 को लक्षित करती है और आधुनिक मानव को बदलने के लिए निएंडरथल बेस जोड़ी में बदल जाती है। सीआरआईएसपीआर द्वारा किए गए 'ऑफ-टार्गेट' डीएनए परिवर्तनों के साथ-साथ स्टेम कोशिकाओं के उत्पादन से उत्पन्न आनुवंशिक त्रुटियों से गुमराह होने से बचने के लिए, वे परिणामी कोशिकाओं को अनुक्रमित करते हैं और किसी भी विवादित उत्परिवर्तन को त्याग देते हैं।

मुओत्री कहते हैं, 'निएंडरथल डीएनए युक्त स्टेम कोशिकाओं को ऑर्गनाइड्स में विकसित करने में कई महीने लगते हैं-' हम उन्हें निएंडरॉयड कहते हैं। ' उन्हें समान स्थितियों के तहत बनाए गए आधुनिक मानव मस्तिष्क ऑर्गनोइड के साथ तुलना करते हुए, उनकी टीम ने पाया कि निएंडरथलाइज्ड नोवा 1 के साथ न्यूरोनल कोशिकाएं संरचनाओं के रूप में एक ऑर्गनाइओड के भीतर अधिक तेज़ी से माइग्रेट करती हैं। मुओत्री कहते हैं, 'हमें लगता है कि यह ऑर्गनाइओड के आकार से संबंधित है, लेकिन हमें नहीं पता कि इसका क्या अर्थ है।' यह देखते हुए कि निएंडरॉयड के पास 'पॉपकॉर्न' आकार होता है, जबकि आधुनिक मानव कॉर्टिकल ऑर्गेनोइड गोलाकार होते हैं। निएंडरॉयड न्यूरॉन्स भी कम सिनैप्टिक कनेक्शन बनाते हैं, जो असामान्य न्यूरोनल नेटवर्क जैसा दिखता है।

इनमें से कई मतभेद दर्पण करते हैं जो मुओत्री ने ऑटिज़्म वाले बच्चों के दिमाग में न्यूरोनल विकास का अध्ययन किया है। मुओत्री कहते हैं, 'मैं नहीं चाहता कि परिवारों का यह निष्कर्ष निकाला जाए कि मैं ऑटिस्टिक बच्चों की तुलना निएंडरथल्स से कर रहा हूं, लेकिन यह एक महत्वपूर्ण अवलोकन है।' 'आधुनिक मनुष्यों में, इन प्रकार के परिवर्तन मस्तिष्क के विकास में दोषों से जुड़े होते हैं जिन्हें सामाजिककरण के लिए जरूरी है। अगर हमें विश्वास है कि यह निएंडरथल्स पर हमारे फायदों में से एक है, तो यह प्रासंगिक है।'

मुओत्री ने आधुनिक मानव मस्तिष्क ऑर्गनाइओड को मंच पर विकसित किया है जहां उनकी टीम ऊतक की गेंदों के भीतर विद्युत संकेतों का पता लगा सकती है। वे अब रोबोटों के समान रोबोटों को ऑर्गनाइड्स तारित कर रहे हैं, उम्मीद करते हैं कि ऑर्गनाइओड रोबोट की गतिविधियों को नियंत्रित करना सीखेंगे। आखिरकार, मुओत्री मस्तिष्क निएंडरॉयड द्वारा चलाए गए रोबोटों के खिलाफ उन्हें पिट करना चाहता है।

नीदरलैंड के निज्मेजेन में साइकोलिंगविस्टिक्स के मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट के प्रमुख मैनेजमेंटिस्ट साइमन फिशर कहते हैं, 'यह जंगली तरह का जंगली है, जो प्रसिद्ध रूप से चूहों को भाषण विकारों से जुड़े एक उत्परिवर्तित मानव जीन के लिए इंजीनियर करता है। 'यह रचनात्मक विज्ञान है।'