Mozkoidy nastupují. Kredit: Enrique Guisado Triay.

Objasnění fungování a vzniku lidského mozku, jehož si náš druh evidentně cení nade vše, je už dlouho svatým grálem neurovědy. Jenomže to má háček. Náš druh sice nadšeně zkoumá všechny ostatní životní formy, ale sebe sama jsme si zkoumat zakázali, alespoň pokud jde o invazivní metody a experimenty. Tím vzniká silné a někdy až komické pnutí mezi tužbami odborníků i veřejnosti a reálnými možnostmi, která má věda o mozku k dispozici. Naštěstí tu ale jsou organoidy, které si teď dovedeme vypěstovat na Petriho misce. Dokonce i organoidy lidských mozků. A zatím snad ještě nikoho nenapadlo zakazovat jejich výzkum, i když se již objevují lidé, kteří se strachují o pocity mozkoidů.

MPI for Evolutionary Anthropology. Kredit: MPG.

Takže, tým badatelů německého Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology v Lipsku, švýcarského Institute of Molecular and Clinical Ophthalmology v Bazileji, a rovněž švýcarského ETH Zurich mohl vzít Petriho misky, napěstovat si mozkoidy primátů a pak je bez potíží zkoumat a porovnávat. Tenhle přístup se ukázal jako velmi plodný a odhalil unikátní rysy lidského zárodečného vývoje mozku, v nichž se lišíme od svých nejbližších příbuzných.

Od doby, kdy se naše lidská linie definitivně oddělila od šimpanzů, což bylo tak zhruba před 8 až 6 miliony let, se lidský mozek nápadně změnil. To je vidět na první pohled. Zároveň ale stále nijak zvlášť netušíme, jaké genetické a vývojové procesy v tom sehrály klíčovou roli. Mozkoidy nám s tím teď pomohou.

Šimpanzí mozkoidy na Petriho misce. Kredit: Sabina Kanton, MPI f. Evolutionary Anthropology.

Sabina Kanton z Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology a její spolupracovníci analyzovali vývoj mozkových organoidů z kmenových buněk. Sledovali přitom expresi a regulaci genů pomocí metod Single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) a Assay for Transposase-Accessible Chromatin using sequencing (ATAC-seq). Pořídili si k tomu mozkoidy lidí, šimpanzů a makaků.

Výsledky tohoto výzkumu mozkoidů ukazují, že ve stejném bodě zárodečného vývoje mozku jsou neurony mozkové kůry mozkoidů šimpanze a makaka zralejší, nežli neurony lidských mozkoidů. Vše nasvědčuje tomu, že se lidské neurony vyvíjejí pomaleji, nežli u dvou dalších studovaných primátů.

Autoři studie se dále zaměřili na expresi genů v oblasti prefrontální kůry. To je oblast mozku, která se u lidí podstatně zvětšila, a která zřejmě klíčovým způsobem ovlivňuje komplexní kognitivní chování, tedy především myšlení. Badatelé v tomto případě odhalili celou řadu změn v expresi genů během zárodečného vývoje, jimiž se lidé odlišují od svých nejbližších příbuzných. Podle všeho jsme teprve na samotném počátku výzkumu a využití mozkoidů, zatím to ale vypadá velice dobře. Díky malým plivancům na Petriho misce se třeba konečně dozvíme, jak vznikl lidský mozek.

Literatura

Max Planck Society 16. 10. 2019, Nature 574: 418–422.