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Come lo sviluppo del cervello umano si è discostato dalle grandi scimmie

I ricercatori del Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology di Lipsia, in Germania, dell'Istituto di Oftalmologia clinica e molecolare di Basilea (IOB) e del D-BSSE presentano nuove intuizioni sullo sviluppo del cervello umano e differenze in questo processo rispetto ad altri grandi scimmie in uno studio pubblicato su Nature.

 Lo studio rivela le caratteristiche dello sviluppo del cervello che sono uniche per l'uomo e sottolinea come questi processi si siano discostati da quelli degli altri primati.

Da quando gli umani si sono discostati da un antenato comune condiviso con gli scimpanzé e le altre grandi scimmie, il cervello umano è cambiato radicalmente. Tuttavia, i processi genetici e di sviluppo responsabili di questa divergenza non sono stati completamente compresi. Gli organoidi cerebrali (tessuti simili al cervello), cresciuti da cellule staminali in un piatto, offrono la possibilità di studiare in laboratorio l'evoluzione dello sviluppo cerebrale precoce.

Barbara Treutlein e Gray Camp, ora al D-BSSE e IOB, e i loro colleghi hanno analizzato per quattro mesi organoidi cerebrali derivati ??da cellule staminali umane attraverso il loro corso di sviluppo da cellule staminali pluripotenti, usando RNA-seq a cellule singole e Dati ATAC-seq, per esplorare le dinamiche dell'espressione genica e del panorama regolatorio negli organoidi umani. Gli autori hanno quindi esaminato gli organoidi cerebrali di scimpanzé e macachi per capire in che modo lo sviluppo organoide differisce negli esseri umani. "Abbiamo osservato una maturazione dei neuroni corticali più pronunciata negli organoidi di scimpanzé e macachi rispetto agli organoidi umani nello stesso punto di sviluppo", ha affermato la co-conduttrice Barbara Treutlein. "Questo suggerirebbe che lo sviluppo neuronale umano ha luogo più lentamente rispetto agli altri due primati."

Indipendentemente da ciò, i ricercatori hanno osservato geni con espressione differenziale specifica per l'uomo durante il processo di neurogenesi e maturazione neuronale rispetto agli scimpanzé e agli organoidi di macaco, molti dei quali possono essere ulteriormente collegati a cambiamenti specifici dell'uomo nei paesaggi di accessibilità della cromatina. La maggior parte di queste regioni regolatorie ospita cambiamenti nella sequenza del DNA che sono condivisi tra tutti gli umani che vivono oggi.
 

Kanton S, M J Boyle, Z He, M Santel, A Weigert, F Sanchis Calleja, P Guijarro, L Sidow, J Fleck, D Han, Z Qian, M Heide, W B Huttner, P Khaitovich, S Pääbo, B Treutlein and J Gray Camp (2019) Organoid single-?cell genomic atlas uncovers human-?specific features of brain development. Nature, 16 October 2019, https://doi.org/10.1038/s41586-?019-1654-9.

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