Un organoide cerebral de unos 3 milímetros de tamaño hecho de células madre de un chimpancé. Las células madre del cerebro se tiñen de rojo; las células madre del cerebro que recibieron el gen ARHGAP11B se muestran en verde. Foto:Jan Fischer. Crédito:Jan Fischer
Los estudios en animales con grandes simios han estado prohibidos en Europa durante mucho tiempo por razones éticas. Para la cuestión planteada aquí, los organoides (estructuras celulares tridimensionales de unos pocos milímetros de tamaño que se cultivan en el laboratorio) son una alternativa a los experimentos con animales. Estos organoides se pueden producir a partir de células madre pluripotentes, que luego se diferencian en tipos de células específicas, como las células nerviosas. De esta manera, el equipo de investigación pudo producir tanto organoides de cerebro de chimpancé como organoides de cerebro humano. "Estos organoides cerebrales nos permitieron investigar una pregunta central sobre ARHGAP11B", dice Wieland Huttner del MPI-CBG, uno de los tres autores principales del estudio publicado en EMBO Reports .
"En un estudio anterior pudimos demostrar que ARHGAP11B puede agrandar el cerebro de un primate. Sin embargo, no estaba claro si ARHGAP11B tenía un papel mayor o menor en la ampliación evolutiva de la neocorteza humana", dice Wieland Huttner. Para aclarar esto, el gen ARGHAP11B se insertó primero en estructuras similares a ventrículos cerebrales de organoides de chimpancé. ¿Conduciría el gen ARGHAP11B a la proliferación de esas células madre cerebrales en el cerebro del chimpancé que son necesarias para el agrandamiento de la neocorteza?
"Nuestro estudio muestra que el gen en los organoides de los chimpancés provoca un aumento en las células madre cerebrales relevantes y un aumento en las neuronas que juegan un papel crucial en las extraordinarias habilidades mentales de los humanos", dijo Michael Heide, autor principal del estudio, quien es el jefe del Grupo de Investigación Junior Desarrollo y Evolución del Cerebro de la DPZ y empleado del MPI-CBG.
Una sección de un organoide cerebral hecho de células madre de un ser humano. En magenta hay células madre cerebrales en proliferación activa, en amarillo un subconjunto de células madre cerebrales. Foto:Jan Fischer. Crédito:Jan Fischer
Cuando se eliminó el gen ARGHAP11B en los organoides del cerebro humano o se inhibió la función de la proteína ARHGAP11B, la cantidad de estas células madre cerebrales disminuyó al nivel de un chimpancé. "Así pudimos demostrar que ARHGAP11B juega un papel crucial en el desarrollo de la neocorteza durante la evolución humana", dice Michael Heide.
Julia Ladewig de HITBR, la tercera de los autores principales, agrega:"Dado este importante papel de ARHGAP11B, es además concebible que ciertos desarrollos defectuosos de la neocorteza puedan ser causados por mutaciones en este gen". El gen del tamaño del cerebro humano desencadena un cerebro más grande en los monos
