News

Sel Kulit Manusia Ternyata Bisa Langsung Berubah Menjadi Neuron Motorik Tanpa Sel Induk

Para ilmuwan telah menemukan cara baru untuk mengubah sel kulit manusia secara langsung menjadi neuron motorik
[Foto: Daniel Abernathy/Washington Uuniversity in St. Louis]
Para ilmuwan berhasil mengubah sel kulit dari orang dewasa yang sehat secara langsung menjadi neuron motorik tanpa melalui sel induk. Teknik ini memungkinkan para ilmuan untuk mempelajari neuron motorik dari sistem saraf pusat manusia di laboratorium.

Berbeda Teknik yang biasa digunakan untuk mempelajari neuron motorik, neuron motorik manusia yang tumbuh di laboratorium akan menjadi alat baru karena para periset tidak dapat mengambil contoh neuron ini dari orang yang masih hidup, namun dapat dengan mudah mengambilnya pada kulit orang yang sudah meninggal.

Para ilmuwan telah menemukan cara baru untuk mengubah sel kulit manusia secara langsung menjadi neuron motorik. Teknik yang dikembangkan di Washington University School of Medicine di St. Louis, dapat membantu peneliti memahami penyakit neuron motorik dengan lebih baik, seperti sklerosis lateral amyotrophic. Neuron motorik manusia sulit dipelajari karena tidak dapat diambil dari pasien yang tinggal. Neuron motorik yang digambarkan diubah dari sel kulit yang diambil sampelnya dari seorang wanita sehat berusia 42 tahun.

Para ilmuwan yang sedang mengembangkan perawatan baru bagi penyakit neurodegenerative telah terhalang oleh ketidakmampuan untuk menumbuhkan neuron motorik manusia di laboratorium. Neuron motorik menggerakkan kontraksi otot, dan kerusakannya mendasari penyakit yang menghancurkan seperti sklerosis amyotrophic lateral dan atrofi otot tulang belakang, yang keduanya akhirnya menyebabkan kelumpuhan dan kematian dini.

Dalam penelitian baru, para ilmuwan di Washington University School of Medicine di St. Louis berhasil mengubah sel kulit dari orang dewasa sehat menjadi neuron motorik langsung tanpa melalui sel induk.

Baca Juga:  Lawan Kebijakan Trump, Eksekutif Perusahaan Teknologi AS Ramai-ramai Menyumbang ke Organisasi Non-Profit

Teknik ini memungkinkan para peneliti untuk mempelajari neuron motorik dari sistem saraf pusat manusia di lab. Tidak seperti neuron motorik yang biasa dipelajari, neuron motorik manusia yang tumbuh di laboratorium akan menjadi alat baru, karena para periset tidak dapat mengambil contoh neuron ini dari orang yang masih hidup namun dapat dengan mudah mengambil sampel kulit, Penelitian ini dipublikasikan 7 September 2017 pada jurnal Cell Stem Cell

Menghindari fase sel induk dapat menghilangkan kekhawatiran yang timbul pada saat memproduksi apa yang disebut sebagai ‘sel induk pluripoten’, yang mirip dengan sel induk embrionik dalam kemampuan mereka untuk menjadi tipe sel dewasa. Dan yang terpenting, dengan menghindari keadaan fase sel induk memungkinkan neuron motorik yang dihasilkan mempertahankan umur sel kulit asli dan begitu juga usia pasien. Mempertahankan usia kronologis sel-sel ini sangat penting saat mempelajari penyakit neurodegeneratif yang berkembang pada orang-orang pada usia yang berbeda dan memburuk dalam beberapa decade belakangan.


“Dalam penelitian ini, kami hanya menggunakan sel kulit dari orang dewasa sehat mulai usia dari awal 20 sampai akhir 60an,” kata penulis senior Andrew S. Yoo, PhD, asisten profesor pengembangan biologi. “Penelitian kami mengungkapkan bagaimana molekul RNA kecil dapat bekerja dengan sinyal sel lain yang disebut faktor transkripsi untuk menghasilkan tipe neuron tertentu, dalam hal ini neuron motorik. Kedepannya, kami ingin mempelajari sel kulit dari pasien dengan gangguan neuron motorik. Proses konversi harus memberikan gambaran tahap akhir dari penyakit ini, dengan menggunakan neuron yang berasal dari pasien dengan kondisi tersebut.”

Baca Juga:  Studi: Cokelat Bisa Jadi Alternatif Pengobatan Diabetes

“Menggunakan kembali fase sel induk pluripoten agak mirip dengan menghancurkan sebuah rumah dan membangun bangunan baru dari bawah ke atas,” kata Yoo. “Apa yang kami lakukan lebih seperti renovasi, Kami mengubah interior tapi meninggalkan struktur aslinya yang mempertahankan karakteristik neuron dewasa yang menua yang ingin kami pelajari.”

Kemampuan ilmuwan untuk mengubah sel kulit manusia menjadi tipe sel lainnya, seperti neuron, memiliki potensi bagi para ilmuan untuk meningkatkan pemahaman terhadap suatu penyakit dan memberikan arahan cara baru yang dapat dilakukan untuk menyembuhkan jaringan dan organ yang rusak, disebut sebagai pengobatan regeneratif.

Untuk mengubah sel kulit menjadi neuron motorik, para peneliti memaparkan sel kulit pada sinyal molekuler yang biasanya terdapat pada tingkat tinggi di otak. Pekerjaan terakhir yang dilakukan oleh Yoo dan rekan-rekannya dan kemudian dilanjutkan di Stanford University, menunjukkan bahwa paparan dua cuplikan RNA singkat, mengubah sel kulit manusia menjadi neuron. Kedua microRNA—yang disebut miR-9 dan miR-124—dilibatkan dengan mengemas ulang instruksi genetik sel.

Dalam studi baru ini, para peneliti secara ekstensif mencirikan proses pengemasan ulang ini, yang merinci bagaimana sel kulit yang diprogram ulang menjadi neuron generik kemudian dapat dipandu ke dalam jenis neuron tertentu. Mereka menemukan bahwa gen yang terlibat dalam proses ini menjadi siap untuk berekspresi namun tetap tidak aktif sampai kombinasi molekul yang benar diberikan. Setelah banyak bereksperimen dengan beberapa kombinasi, para peneliti menemukan bahwa menambahkan dua sinyal lagi ke faktor transkripsi campuran yang disebut ISL1 dan LHX3—mengubah sel kulit menjadi neuron motorik saraf tulang belakang dalam waktu sekitar 30 hari.

Baca Juga:  Bagaimana Sinar-X Pecahkan Misteri Batu-batu yang Mengapung di Lautan

Kombinasi sinyal—microRNAs miR-9 dan miR-124 ditambah faktor transkripsi ISL1 dan LHX3—memberitahu sel memberikan instruksi genetik untuk membuat kulit dan membeberkan petunjuk untuk membuat neuron motorik, menurut Yoo dan co studi tersebut. Penulis pertama, Daniel G. Abernathy dan Matthew J. McCoy, siswa doktoral di laboratorium Yoo; dan Woo Kyung Kim, PhD, rekan penelitian post-doktoral.

Studi lain dari tim Yoo menunjukkan bahwa paparan dua microRNA yang sama, miR-9 dan miR-124, ditambah campuran faktor transkripsi yang berbeda dapat mengubah sel kulit menjadi tipe neuron yang berbeda. Dalam kasus ini, sel kulit menjadi neuron medium striatal berduri, yang terpengaruh oleh penyakit Huntington yaitu kelainan genetik yang diturunkan, yang  akhirnya fatal karena menyebabkan gerakan otot tak sadar dan penurunan kognitif yang dimulai pada usia setengah dewasa.

Dalam studi baru tersebut, para peneliti mengatakan bahwa neuron motorik yang dikonversi dibandingkan dengan motorik neuron motorik normal, dalam hal ini gen yang dinyalakan dan dimatikan dan bagaimana fungsinya. Tapi para ilmuwan tidak dapat memastikan sel-sel ini cocok untuk neuron motorik manusia asli karena sulit untuk mendapatkan sampel neuron motorik dari individu dewasa. Pekerjaan Nantinya mempelajari sampel neuron yang disumbangkan dari pasien setelah kematian diperlukan untuk menentukan seberapa tepat sel-sel ini meniru neuron motorik manusia.