$ 20 millones otorgados a grupos que estudian la evolución del cerebro humano y el desarrollo animal
Los grupos de investigación de todo el país están adoptando dos enfoques muy diferentes para responder a una gran pregunta: ¿Cómo llegamos aquí?
- Por RACHEL TOMPA | Instituto Allen
Un equipo está trabajando para comprender la evolución única del cerebro humano. El otro tiene como objetivo descubrir cómo los animales se mueven de una célula a muchas.
Los dos equipos, grupos de investigación colaborativa a gran escala conocidos como Allen Discovery Centers, han recibido cada uno $ 10 millones para financiar las próximas fases de cuatro años de su trabajo, según lo recomendado por Paul G. Allen Frontiers Group., Una división de el Instituto Allen. Los centros se lanzaron inicialmente en 2017, cada uno con $ 10 millones en fondos para sus primeros cuatro años de investigación.
los Allen Discovery Center para la evolución del cerebro humano, dirigido por investigadores de la Escuela de Medicina de Harvard y el Hospital de Niños de Boston, tiene como objetivo responder una pregunta importante sobre la biología humana: ¿Cómo evolucionó nuestro cerebro único? Su trabajo durante los últimos cuatro años ha establecido una enorme base de datos de ADN humano antiguo que ha dado lugar a nuevos conocimientos no solo sobre nuestra biología y evolución, sino también sobre nuestras historias culturales y sociales.
los Allen Discovery Center para rastreo de líneas celulares, dirigé par des chercheurs de la faculté de médecine de l’Université de Washington, du California Institute of Technology et de l’Université de Bâle en Suisse, s’efforce de comprendre comment nous et d’autres animaux grandissons d’une cellule à varios. El desarrollo animal es un proceso altamente regulado con muchas variaciones naturales: en un desarrollo saludable todos terminamos con el mismo plan corporal básico, pero ninguno de los dos somos copias al carbón el uno del otro. Comprender cómo nuestros genes y entornos influyen en el desarrollo también ayudará a los investigadores a comprender mejor las enfermedades del desarrollo.
«Desarrollamos el mecanismo de financiamiento del Allen Discovery Center en 2016 cuando se lanzó el Grupo Frontiers con el objetivo de llenar el vacío dejado por las fuentes de financiamiento tradicionales y brindar a los científicos visionarios la oportunidad de abordar un problema de noticias», dijo Kathy richmond, vicepresidente ejecutivo y director del Frontiers Group y la Oficina de Ciencia y Tecnología del Allen Institute. “Estábamos encantados con los éxitos de estos dos centros en sus primeras etapas, especialmente el grado en que involucraron a sus comunidades y aceleraron áreas enteras de investigación. Estamos muy entusiasmados con lo que nos depara los próximos cuatro años.
Como nació nuestro cerebro
El equipo de Human Brain Evolution está buscando fragmentos de genoma idénticos o conservados en todos los mamíferos excepto en los humanos. Los científicos llaman a este tipo de cambio de ADN específico de humanos un región humana acelerada. Si bien muchos equipos han estudiado regiones humanas aceleradas en humanos modernos, los investigadores del centro ahora planean examinar el ADN humano antiguo para determinar cómo estas regiones del genoma humano han cambiado durante nuestra evolución, haciendo coincidir los cambios genómicos con cambios culturales y de comportamiento clave de la pasado. 10.000 años de historia humana.
David reich, profesor de genética en el Instituto Blavatnik en HMS, está liderando el esfuerzo para recolectar este ADN antiguo. El equipo recibe muestras de antiguos cementerios en Europa encontradas por arqueólogos que colaboran con investigadores genéticos. Reich y sus colegas han secuenciado y analizado el ADN de varios miles de genomas humanos antiguos durante la última década y, durante la primera fase de cuatro años del centro, construyeron estas y otras secuencias de genomas antiguos accesibles al público en acceso abierto. antigua base de datos de ADN humano. En la siguiente fase del centro, los investigadores extraerán estas antiguas bases de datos de ADN en busca de regiones humanas aceleradas que puedan estar involucradas en la evolución del cerebro y las compararán con secuencias modernas.
También caracterizarán cómo funcionan estas secuencias de ADN, utilizando la técnica de ingeniería genética conocida como CRISPR-Cas9 para modificar regiones humanas aceleradas en neuronas u organoides en el cerebro en el laboratorio para comprender los efectos en ellas. Neuronas si estas regiones son eliminadas o mutadas . También están utilizando modelos animales de hurones y monos para estudiar cómo algunos genes seleccionados, identificados en la primera fase del centro, afectan la función cerebral. Juntos, estos estudios arrojarán luz sobre los cambios genómicos que pueden haber provocado la evolución de nuestros cerebros y los que no estaban muy lejos.
Este es un esfuerzo grande y coordinado para comprender la evolución humana a una escala que normalmente no está financiada por fuentes principales como los Institutos Nacionales de Salud, dijo. Christophe walsh, Profesor de Pediatría y Neurología de HMS Bullard en Boston Children’s. Walsh dirige el Allen Discovery Center for Human Brain Evolution con Reich y Michael Greenberg, Profesor de Neurobiología del HMS Nathan Marsh Pusey en el Instituto Blavatnik. En la segunda fase, el centro agregó tres nuevos investigadores: Eunjung Lee y Ryan Doan, ambos profesores asistentes de pediatría en Boston Children’s, y Vagheesh Narasimhan, profesor asistente en la Universidad de Texas en Austin y ex investigador postdoctoral en HMS.
“Estos temas de la evolución humana que queremos entender, y su intersección con la cultura humana y nuestras características cognitivas, son fascinantes y muy relevantes, pero muy difíciles de apoyar con fondos de los NIH”, dijo Walsh.
“Es realmente transformador tener financiamiento privado”, dijo Reich. «Esto llena un vacío importante que no sería abordado por los mecanismos de financiación normales».
Nuestras complejas historias celulares
En la primera fase del Center for Cell Lineage Tracing, el equipo desarrolló varias técnicas de vanguardia para acelerar el progreso en el mapeo de la biología del desarrollo. En la siguiente fase, aplicarán estas tecnologías para mapear el desarrollo célula por célula en dos animales modelo, ratones y pez cebra, con el objetivo de comprender cómo un solo óvulo fertilizado se convierte en células especializadas que forman el cuerpo de un animal completo. Los científicos también alterarán los genes y alterarán el medio ambiente para comprender cómo nuestros genes y el medio ambiente afectan el desarrollo.
Los científicos quieren comprender el linaje de la ascendencia de cada célula durante el desarrollo, así como los procesos moleculares, genéticos y ambientales que gobiernan la vía de desarrollo de cada célula y cómo todas estas piezas se unen para formar un cuerpo funcional. Entonces, el equipo no solo descubre un árbol genealógico celular; revelan todas las decoraciones de este árbol.
«Estas decoraciones no solo se tratan de conocer las relaciones entre las células, sino de saber tanto como sea posible sobre las células en cada punto en el tiempo de desarrollo», dijo Jay shendure, profesor de genómica en UW Medicine. “Incluye qué genes se expresan, cómo se ve su paisaje de cromatina, qué señales generan, cómo se comunican con sus vecinos. Esta tarjeta totalmente decorada es algo que está cada vez más a mano.
Shendure dirige el Allen Discovery Center para el rastreo del linaje celular con Michel elowitz, profesor de biología y bioingeniería en Caltech, y Alex schier, profesor de biología celular en la Universidad de Basilea. El centro también agregó dos nuevos investigadores: Kelley Harris, profesor asistente de ciencia del genoma en UW Medicine, y Magda Zernicka-Goetz, Profesor Bren de Biología e Ingeniería Biológica en Caltech.
Junto con la libertad de investigación que ofrece la financiación, la comunidad científica que ha reunido el centro ha abierto nuevas puertas para los investigadores, dijo Elowitz.
“Todos somos parte de una comunidad global de biólogos del desarrollo y también colaboramos fuera del centro. Pero tener esta comunidad intencional para enfocarse en un estilo particular de pensamiento sobre el desarrollo ha sido realmente asombroso ”, dijo. “Ha sido una de las experiencias científicas más inspiradoras y transformadoras de mi carrera. «
Adaptado de un Comunicado de prensa del Instituto Allen.
