जिस जीन के लिए हम अपने बड़े मस्तिष्क के ऋणी हैं: ब्रेन ऑर्गेनोइड मानव मस्तिष्क के विकास में अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं

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ARHGAP11B – यह जटिल नाम एक ऐसे जीन को दिया गया है जो मनुष्यों के लिए अद्वितीय है और नियोकार्टेक्स के विकास में एक आवश्यक भूमिका निभाता है। नियोकॉर्टेक्स मस्तिष्क का वह हिस्सा है जिसके लिए हम अपनी उच्च मानसिक क्षमताओं का श्रेय देते हैं। जर्मन प्राइमेट सेंटर (DPZ) के शोधकर्ताओं की एक टीम – गॉटिंगेन में लीबनिज़ इंस्टीट्यूट फॉर प्राइमेट रिसर्च, ड्रेसडेन में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर मॉलिक्यूलर सेल बायोलॉजी एंड जेनेटिक्स (MPI-CBG), और हेक्टर इंस्टीट्यूट फॉर ट्रांसलेशनल ब्रेन रिसर्च (HITBR) ) मैनहेम में मानव विकास के दौरान नियोकोर्टेक्स विकास में ARHGAP11B के महत्व की जांच की है।

ऐसा करने के लिए, टीम ने पहली बार एक जीन पेश किया जो केवल मनुष्यों में हमारे निकटतम जीवित रिश्तेदारों, चिंपैंजी से प्रयोगशाला में विकसित मस्तिष्क में मौजूद है। चिंपैंजी ब्रेन ऑर्गेनॉइड में, ARHGAP11B जीन ने मस्तिष्क के विकास के लिए प्रासंगिक मस्तिष्क स्टेम कोशिकाओं में वृद्धि की और उन न्यूरॉन्स में वृद्धि की जो मनुष्यों की असाधारण मानसिक क्षमताओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। यदि, दूसरी ओर, मानव मस्तिष्क के ऑर्गेनोइड में ARHGAP11B जीन को बंद कर दिया गया था, तो इन मस्तिष्क स्टेम कोशिकाओं की मात्रा एक चिंपांज़ी के स्तर तक गिर गई थी। इस प्रकार, शोध दल यह दिखाने में सक्षम था कि ARGHAP11B जीन ने हमारे पूर्वजों से आधुनिक मनुष्यों तक मस्तिष्क के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई।

यूरोप में नैतिक कारणों से बड़े वानरों पर जानवरों के अध्ययन पर लंबे समय से प्रतिबंध लगाया गया है। यहां पूछे गए प्रश्न के लिए, तथाकथित ऑर्गेनोइड्स, यानी त्रि-आयामी कोशिका संरचनाएं कुछ मिलीमीटर आकार की होती हैं जो प्रयोगशाला में उगाई जाती हैं, पशु प्रयोगों का एक विकल्प हैं। इन ऑर्गेनोइड्स को प्लुरिपोटेंट स्टेम सेल से उत्पादित किया जा सकता है, जो तब विशिष्ट सेल प्रकारों जैसे तंत्रिका कोशिकाओं में अंतर करते हैं। इस तरह, शोध दल चिंपैंजी के मस्तिष्क के ऑर्गेनोइड और मानव मस्तिष्क के ऑर्गेनोइड दोनों का उत्पादन करने में सक्षम था। “इन मस्तिष्क ऑर्गेनोइड्स ने हमें संबंधित केंद्रीय प्रश्न की जांच करने की अनुमति दी है एआरएचजीएपी11बीअध्ययन के तीन प्रमुख लेखकों में से एक, एमपीआई-सीबीजी के वीलैंड हटनर कहते हैं।

“पिछले अध्ययन में हम यह दिखाने में सक्षम थे कि एआरएचजीएपी11बी एक अंतरंग मस्तिष्क को बड़ा कर सकते हैं। हालाँकि, यह पहले स्पष्ट नहीं था कि क्या एआरएचजीएपी11बी मानव नियोकोर्टेक्स के विकासवादी विस्तार में एक प्रमुख या छोटी भूमिका थी,” वेलैंड हटनर कहते हैं। इसे स्पष्ट करने के लिए, ARGHAP11B जीन को सबसे पहले चिंपैंजी ऑर्गेनोइड्स के ब्रेन वेंट्रिकल जैसी संरचनाओं में डाला गया था। क्या ARGHAP11B जीन चिंपैंजी के मस्तिष्क में उन मस्तिष्क स्टेम कोशिकाओं के प्रसार के लिए नेतृत्व करते हैं जो नियोकोर्टेक्स के विस्तार के लिए आवश्यक हैं? “हमारे अध्ययन से पता चलता है कि चिंपैंजी ऑर्गेनोइड में जीन प्रासंगिक मस्तिष्क स्टेम कोशिकाओं में वृद्धि और उन न्यूरॉन्स में वृद्धि का कारण बनता है जो मनुष्यों की असाधारण मानसिक क्षमताओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं,” अध्ययन के प्रमुख लेखक माइकल हेइड ने कहा, जो प्रमुख हैं DPZ में जूनियर रिसर्च ग्रुप ब्रेन डेवलपमेंट एंड इवोल्यूशन और MPI-CBG में कर्मचारी। जब ARGHAP11B मानव मस्तिष्क ऑर्गेनोइड्स या के कार्य में जीन को खारिज कर दिया गया था एआरएचजीएपी11बी प्रोटीन को रोक दिया गया था, इन मस्तिष्क स्टेम कोशिकाओं की मात्रा एक चिंपैंजी के स्तर तक कम हो गई थी। “हम इस प्रकार यह दिखाने में सक्षम थे कि एआरएचजीएपी11बी मानव विकास के दौरान नियोकोर्टेक्स विकास में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है,” माइकल हेइड कहते हैं। एचआईटीबीआर के जूलिया लेडविग, प्रमुख लेखकों में से तीसरे, कहते हैं: “इस महत्वपूर्ण भूमिका को देखते हुए एआरएचजीएपी11बीइसके अलावा, यह भी अनुमान लगाया जा सकता है कि इस जीन में उत्परिवर्तन के कारण नियोकोर्टेक्स के कुछ विकृतियां हो सकती हैं।”

कहानी स्रोत:

सामग्री द्वारा उपलब्ध कराया गया डॉयचेस प्राइमेटेंजेंट्रम (डीपीजेड)/जर्मन प्राइमेट सेंटर. नोट: सामग्री को शैली और लंबाई के लिए संपादित किया जा सकता है।

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