'म्यूटेंट फेरेट्स' मानव मस्तिष्क के विकास पर प्रकाश डालती है
एक उत्परिवर्ती फेर्रेट मॉडल का उपयोग करते हुए मानव मस्तिष्क के विकास की खोज करते हुए, वैज्ञानिकों ने गलती से हमारे ओवरसाइज़ दिमाग के विकास के सुरागों पर ठोकर खाई।
मनुष्य अपेक्षाकृत बड़े मस्तिष्क वाले होते हैं। और, पिछले 7 मिलियन वर्षों के दौरान - विकासवादी शब्दों में कम समय की अवधि - हमारे दिमाग का आकार तीन गुना हो गया है।
सेरेब्रल कॉर्टेक्स, दृढ़ और मुड़ा हुआ बाहरी परत, विशेष रूप से मनुष्यों में ऐसा है। वास्तव में क्यों और कैसे हमारे दिमाग इतने प्यारे हो गए, यह बहुत बहस का मुद्दा है और वर्तमान में सबूत बहुत कम हैं।
लाखों साल पहले हुई आनुवांशिक और जैविक पारियों के रूप में सुराग ढूंढना ब्रह्मांड के दूसरी तरफ एक घास में सुई की तलाश के समान है। हर बार, हालांकि, लेडी Serendipity वैज्ञानिकों पर मुस्कुराती है।
हाल ही में, चेवी चेस में एमडी, येल विश्वविद्यालय, न्यू हेवन, सीटी, और बोस्टन मैसाचुसेट्स में बोस्टन चिल्ड्रन्स हॉस्पिटल सहित हॉवर्ड ह्यूजेस मेडिकल इंस्टीट्यूट सहित कई संस्थानों के शोधकर्ताओं ने माइक्रोसेफाली को देखते हुए कई अध्ययन किए।
उनके अध्ययन फलदायी थे और माइक्रोसेफली के बारे में हमारी समझ भी थी, लेकिन उन्होंने हमें दूर की खाई में उस सुई के करीब पहुंचा दिया। उनके निष्कर्ष हाल ही में जर्नल में प्रकाशित हुए थे प्रकृति.
", मैं एक न्यूरोलॉजिस्ट के रूप में प्रशिक्षित हूं और विकास संबंधी मस्तिष्क रोगों वाले बच्चों का अध्ययन करता हूं," डॉ। क्रिस्टोफर वाल्श बताते हैं, बोस्टन चिल्ड्रन्स हॉस्पिटल से। "मैंने कभी नहीं सोचा था कि मैं मानव जाति के विकासवादी इतिहास में शामिल हो सकता हूं।"
कैसे करें माइक्रोसेफली पर शोध
माइक्रोसेफली वाले शिशुओं में सामान्य की तुलना में बहुत छोटा सिर होता है, और उनका सेरेब्रल कॉर्टेक्स सही ढंग से नहीं बनता है। यह स्थिति अक्सर आनुवंशिक होती है, हालांकि हाल ही में, इसे जीका वायरस से भी जोड़ा गया है।
कैसे और क्यों कोर्टेक्स ठीक से नहीं बनता है, पूरी तरह से समझा नहीं गया है। इस विषय की खोज करने का एक कारण इतना कठिन है कि एक अच्छे मॉडल की कमी है; एक माउस मॉडल सबसे अधिक बार उपयोग किया जाता है, लेकिन यह उद्देश्य के लिए फिट नहीं है।
माउस दिमाग, जैसा कि आप उम्मीद कर सकते हैं, छोटे हैं। इसके अलावा, चूहों को मनुष्य के रूप में मस्तिष्क की कोशिकाओं के एक ही विविध चयन का आनंद नहीं मिलता है, और उनका प्रांतस्था बहुत चिकना है।
माइक्रोसेफली में शामिल जीन आमतौर पर एक ऐसा प्रोटीन है जिसे एस्पम के रूप में जाना जाता है। जब इस जीन को उत्परिवर्तित किया जाता है, तो एक मानव का मस्तिष्क सामान्य आकार से लगभग आधा होगा।
हालांकि, जीन के बिना चूहों में - एस्पम नॉकआउट चूहों कहा जाता है - उनके दिमाग सिर्फ एक दसवें द्वारा सिकुड़ते हैं। यह मुश्किल से पता लगाने योग्य परिवर्तन वैज्ञानिकों के लिए बहुत कम उपयोग है।
माइक्रोसेफली के एक बेहतर मॉडल के लिए शिकार पर, येल विश्वविद्यालय के डॉ। वाल्श और ब्यॉन्ग-इल बाए के नेतृत्व में शोधकर्ताओं - ने फेरेट्स का रुख किया।
यह, पहली बार में, जानवर की एक अजीब पसंद प्रतीत हो सकता है, लेकिन यह अच्छी समझ में आता है; फेरेट्स बड़े होते हैं और एक जटिल कॉर्टेक्स होते हैं जो मनुष्यों के समान प्रकार के होते हैं। इसके अलावा, चूहों की तरह, वे जल्दी और स्वतंत्र रूप से प्रजनन करते हैं।
जैसा कि डॉ। वाल्श बताते हैं, "इसके चेहरे पर, फ़िरोज़ा एक मज़ेदार विकल्प लग सकता है, लेकिन वे 30 वर्षों से मस्तिष्क के विकास के लिए एक महत्वपूर्ण मॉडल रहे हैं।"
हालाँकि, फ़िरेटा पहले उपयोगी साबित हो चुका है, फेरेट जेनेटिक्स के बारे में बहुत कम जाना जाता है, इसलिए जानवर का एस्पम नॉकआउट संस्करण बनाना चुनौतीपूर्ण होगा। हालाँकि, डॉ। वाल्श अनियंत्रित थे; उन्होंने फंडिंग हासिल की और काम पर लग गए।
एस्पम नॉकआउट फेरेट केवल दूसरा नॉकआउट फेरेट है जिसे मानवता ने कभी बनाया है।
जैसा कि अपेक्षित था, एस्पम नॉकआउट फेरेट्स का दिमाग सामान्य से 40 प्रतिशत तक छोटा था, जो इसे माइक्रोसेफली के मानव संस्करण के अनुरूप बनाता है। और, मानव माइक्रोसेफली के साथ, कॉर्टिकल मोटाई अपरिवर्तित थी।
मस्तिष्क के विकास का सुराग
मानव microcephaly के लिए एक नया और उपयोगी मॉडल डिजाइन करने के अलावा, वैज्ञानिकों ने भी अपने पैर की उंगलियों को एक बहुत अधिक अट्रैक्टिव समस्या में डुबो दिया: हमने इतने बड़े दिमाग को कैसे विकसित किया?
उन्होंने जांच की कि अप्सम के नुकसान ने फेरेट्स के दिमाग पर उस तरह से असर डाला, जिस तरह से हुआ था। दोषों का पता लगाया गया था कि रेडियल glial कोशिकाओं के व्यवहार के तरीके में परिवर्तन।
रेडियल ग्लियल कोशिकाएं न्यूरोपीथेलियल कोशिकाओं से विकसित होती हैं, जो तंत्रिका तंत्र की स्टेम कोशिकाएं हैं। ये कॉर्टेक्स में विभिन्न प्रकार की कई कोशिकाओं में विकसित होने में सक्षम हैं।
विकासशील मस्तिष्क निलय के पास से शुरू होकर, रेडियल ग्लियल कोशिकाएं बनने वाले प्रांतस्था की ओर बढ़ती हैं। जैसे-जैसे ये कोशिकाएँ अपने प्रारंभ बिंदु से दूर जाती हैं, वे धीरे-धीरे विभिन्न प्रकार की मस्तिष्क कोशिकाओं में विकसित होने की क्षमता खो देती हैं।
टीम ने पाया कि अप्सम की कमी के कारण रेडियल ग्लियल कोशिकाएं वेंट्रिकल्स से अधिक आसानी से अलग हो गईं और उनका प्रवास जल्दी शुरू हुआ।
एक बार समय समाप्त होने के बाद, अन्य सेल प्रकारों के लिए रेडियल glial कोशिकाओं का अनुपात तिरछा हो गया, जिसके परिणामस्वरूप कॉर्टेक्स में कम तंत्रिका कोशिकाएं उत्पन्न हुईं। एप्सम एक नियामक के रूप में कार्य करता है, जो कॉर्टिकल न्यूरॉन्स की समग्र संख्या को ऊपर या नीचे डायल करता है। और, यहाँ मानव मस्तिष्क के विकास का सुराग निहित है।
"प्रकृति को पूरी चीज़ को फिर से इंजीनियर किए बिना मानव मस्तिष्क के आकार को बदलने की समस्या को हल करना था।"
ब्योंग-इल बा
एप्सम मस्तिष्क के विकास को इस तरह से केंद्रित करता है, जो सेंट्रीओल्स के कार्य को प्रभावित करता है, या कोशिका विभाजन में शामिल सेलुलर संरचनाएं। एप्सम के बिना, सेंट्रीओल्स अपना काम ठीक से नहीं करते हैं।
हाल ही में, एप्सम सहित सेंट्रीओल प्रोटीन को विनियमित करने वाले कुछ जीनों में विकासवादी परिवर्तन हुए हैं। डॉ। वाल्श का मानना है कि यह ये जीन हो सकते हैं जो हमें चिंपांज़ी, या हमारे दूर के चचेरे भाइयों से अलग करते हैं।
"यह पूर्वव्यापी में समझ में आता है," डॉ। वाल्श कहते हैं। "जिन जीनों ने विकास के दौरान हमारे दिमागों को एक साथ रखा है, वह जीन हमारे दिमाग को बड़ा बनाने के लिए विकसित किया गया जीन होगा।"
इस एक जीन को बदलकर, रेडियल ग्लियल कोशिकाओं के प्रवास को बदला जा सकता है और कोर्टेक्स बड़ा हो सकता है। ये अध्ययन माइक्रोसेफली के लिए एक नया मॉडल प्रदान करते हैं और हमारे उभरे हुए मस्तिष्क की उत्पत्ति में एक नई अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं।
