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Crean «minicerebros» con un gen neandertal editados con CRISPR

Mediante la tecnología CRISPR  científicos de la Universidad de California en San Diego han creado organoides, minicerebros de laboratorio, usando un gen de neandertal 

Ciencia tecnología e innovación Baltasar Pérez. QUO 13 de febrero de 2021
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Es una mínima diferencia genética la que nos hace humanos y no chimpancés. Aún es menor la diferencia que nos separaba de los primeros pobladores de Europa, una especie humana que no resistió a los avatares de la vida: los neandertales.

Los miembros de la especie Homo neanderthalensis son humanos arcaicos que existieron desde hace aproximadamente 500.000 años y se extinguieron apenas hace 11.700 años. Durante una buena parte de ese tiempo, se cruzaron, en más de un sentido, con nuestra especie, el Homo sapiens.

Sus cerebros eran tan grandes como el nuestro, sin embargo no desarrollaron una tecnología como la del Homo sapiens (aunque hay teorías que lo discuten) y aunque se han encontrado indicios de que pudieron desarrollar alguna forma de arte, desde luego no se le acerca a las pinacotecas rupestres de los primeros humanos modernos.

secondary_1280p_3-1024x576Minicerebros neandertales: Organoides creados con CRISPR usando genes neandertales. Créditos: MUOTRI LAB/UNIVERSITY OF CALIFORNIA, SAN DIEGO

Para explorar las diferencias que podrían existir desde una base genética, el neurocientífico Alysson Muotri de la Universidad de California (UC) en San Diego, ha desarrollado organoides, minicerebros, con un gen neandertal utilizando la tecnología CRISPR de edición de genes. Su trabajo se ha publicado en Science.

CÓMO SE FABRICA UN CEREBRO
Alysson Muotri y su equipo compararon primero los genomas de los humanos modernos con los de los neandertales y los denisovanos, otra especie de humano arcaico que también se extinguió hace 14.500 años.

Encontraron 61 genes comunes en los humanos modernos y una versión distinta de ese gen que solo compartían neandertales y denisovanos. Utilizando la técnica de edición de genes CRISPR en células madre derivadas de células de piel humana, consiguieron modificar un gen denominado NOVA1,  fundamental para el desarrollo del cerebro.

El experimento muestra que el cerebro de los neandertales funcionaba de un modo distinto al nuestro
Usando CRISPR sustituyeron el gen NOVA1 por su homónimo neandertal. A continuación, los investigadores cultivaron pequeños grupos de esas células madre que evolucionaron hasta formar neuronas que se organizaron en organoides.

Un organoide no llega a ser un cerebro, sino una versión enormemente simplificada del órgano. Sin embargo los organoides presentan muchas de las funciones básicas de los órganos y son perfectos para realizar experimentos sobre ellos, por ejemplo, para averiguar los mecanismos de las enfermedades.

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Los organoides están muy lejos de los cerebros reales, y aquellos con un solo gen neandertal «de ninguna manera pueden considerarse organoides completamente neandertales», advierte Madeline Lancaster, bióloga del desarrollo del Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica.

¿QUÉ CAMBIÓ EN EL MINICEREBRO NEANDERTAL?
Al cambiar el gen NOVA1 el organoide neandertal maduró más rápido, su actividad eléctrica aumentó a un ritmo más acelerado, y las sinapsis, conexiones entre los nervios, usaban proteínas clave ligeramente diferentes. Además, los impulsos eléctricos no estaban tan sincronizados como en el organoide con genes de humano moderno.

main_1280p_10Cuando se unen a una placa, las neuronas organoides del cerebro (amarillas) se extienden entre otras células llamadas astrocitos (azules).

El experimento muestra que el cerebro de los neandertales funcionaba de un modo distinto al nuestro, y que basta con cambiar un solo gen para observar que también la forma del cerebro de los neandertales era distinta.
La investigación muestra el resultado en las primeras etapas del desarrollo de un cerebro, por lo que los investigadores son cautelosos y esperan a tener más información con próximos experimentos. De momento han trabajado con un único gen, pero esperan continuar el trabajo con los otros 60 genes que han identificado y que marcan la diferencia entre humanos y neandertales.

DIFERENCIAS ENTRE EL CEREBRO HUMANO Y EL NEANDERTAL
Entre las razones por las que los neandertales se extinguieron se cuentan los cambios climáticos, la endogamia, y el desplazamiento por parte de los humanos que usurparon sus tierras y sus recursos. Sin embargo la teoría que tiene más peso es que nuestro cerebro tenía más capacidad que el suyo para desarrollar estructuras sociales y adaptarse a los cambios.

Por esa razón las diferencias en el cerebro de nuestra especie y la de los neandertales es un campo de estudio desde hace tiempo.

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El Grupo de Paleoneurología del Centro Nacional de Investigación sobre la Evolución Humana (CENIEH) en Atapuerca, Burgos, Empleó una simulación de ordenador para reconstruir digitalmente el sistema vascular interno de los huesos del cráneo, descubriendo que la parte parietal tenía una vascularización mucho más compleja en los humanos que en los neandertales. Su investigación se publicó en el American Journal of Physical Anthropology.

En el mismo sentido, un artículo aparecido en Nature mostraba que había diferencias anatómicas importantes, en concreto un cerebelo mucho más grande en el caso de los Homo sapiens. El cerebelo está situado en la parte posterior de la cabeza y regula principalmente las funciones motoras, pero su tamaño está también relacionado con la flexibilidad cognitiva, la atención, el procesamiento del lenguaje y la capacidad de la memoria episódica y de trabajo. Esta diferencia puede haber causado importantes diferencias en las capacidades cognitivas y sociales entre las dos especies.

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