Home / Artikel Kesehatan / Hasil Riset / Memperbaiki Cedera Otak Dengan Belajar Dari Seekor Ikan

Memperbaiki Cedera Otak Dengan Belajar Dari Seekor Ikan

Dalam upaya memperbaiki sel otak setelah cedera atau penyakit, ilmuwan belajar dari ikan zebra, yang bisa menyembuhkan jaringannya sendiri

Oleh Dr Nerissa Hannink, Universitas Melbourne

Di perairan di sekitar Himalaya tinggal ikan kecil bergaris.

Saat menjalani kehidupan sehari-hari mencari makanan dan menghindari predator, ikan zebra itu dapat melakukan prestasi luar biasa untuk menjaga dirinya tetap hidup. Jika terluka, bahkan di mata atau otak, bisa memperbaiki dirinya dengan menggunakan sel yang berada di dalam jaringan yang terluka untuk memulihkan fungsi sepenuhnya.

Berbeda dengan manusia, ikan zebra adalah master dalam regenerasi sel saraf mereka. Namun para ilmuwan di University of Melbourne sedang mempelajari bagaimana mereka mengaktifkan sel-sel tertentu untuk menyembuhkan luka mata dengan tujuan untuk meniru proses pada manusia.
Ikan zebra yang rendah hati merupakan sumber informasi penting bagi ahli genetika. Gambar: Getty Images

“Tidak seperti kerusakan pada kulit kita, yang bisa kita perbaiki dengan baik, sayangnya luka pada mata manusia, otak atau sumsum tulang belakang menghasilkan regenerasi sel saraf yang sedikit dan hilangnya fungsi saraf secara permanen,” kata Dr Patricia Jusuf.

Dr Jusuf dan timnya, serta banyak orang lain di seluruh dunia, menggunakan zebrafish sebagai model hewan karena mereka termasuk dalam keluarga vertebrata yang sama dengan manusia, dan karenanya berbagi gen penting yang memungkinkan pembentukan sel saraf. Juga, seluruh genom mereka telah diurutkan, membuat ikan zebra menjadi tempat yang ideal untuk menemukan jawaban atas pertanyaan genetik tentang kesehatan manusia.

Timnya berfokus untuk memahami bagaimana regenerasi terjadi di sel saraf mata, yang terpengaruh pada penyakit visual neurodegeneratif, dan serupa dengan sel saraf di otak dan sumsum tulang belakang.
Ikan zebra berusia dua hari, di mana sel-sel saraf telah mengaktifkan sinar gen tertentu. Karena ikan zebra tumbuh hanya dalam beberapa hari, keseluruhan proses ini dapat dipelajari dari awal sampai akhir, dan gen penting yang mengarahkan generasi sel saraf selama pertumbuhan normal dapat dengan mudah diidentifikasi. Gambar: Disediakan

“Semua retina hewan vertebrata (lembaran sel saraf di mata) mengandung sel yang sama, termasuk sel Glia Müller yang ‘diaktifkan’ atau diaktifkan setelah cedera,” kata Dr Jusuf.

Dia menjelaskan bahwa ketika sel glia ini merasakan adanya luka pada ikan zebra, mereka mengaktifkan keseluruhan jaringan gen, termasuk pengatur utama Ascl1 yang penting, yang memprogram ulang mereka kembali ke sel prekursor sel induk. Ini bisa sekali lagi membagi untuk membuat banyak sel baru yang bisa menggantikan sel saraf yang hilang sehingga memperbaiki jaringan mata dan fungsinya.

“Mata, otak dan sumsum tulang belakang ikan zebra dan manusia mengandung sel glia yang serupa, yang berpotensi menumbuhkan sel saraf,” kata Dr Jusuf.

Dengan menggunakan strain zebrafish yang dimodifikasi secara genetik, di mana sel glia ini mengekspresikan protein neon hijau, sel dapat divisualisasikan sepanjang respons regeneratif. Dengan menggunakan noda merah yang menunjukkan sel pemisah, sel glia hijau dapat terlihat membelah untuk menghasilkan sel saraf baru setelah cedera.
Semua retina vertebrata (selembar syaraf di mata) mengandung sel Glia Muller yang sama (hijau) yang secara khusus diaktifkan (merah) setelah cedera. Pada rangkaian transgenik genetika yang dipatenkan oleh Dr Jusef, glia ini mengekspresikan protein neon hijau dan noda merah menunjukkan pembelahan sel (untuk menghasilkan sel baru) setelah cedera. Pada ikan zebra, sel yang baru dihasilkan ini menghasilkan neuron baru untuk menggantikan sel yang hilang, namun pada mamalia dan manusia, sel-sel ini tidak berkontribusi pada sel saraf fungsional. Gambar: Disediakan

“Sayangnya ketika jaringan otak manusia rusak akibat luka atau penyakit, kita meningkatkan ekspresi gen berbeda di glia ini, yang mengakibatkan pembentukan parut glial, dan hilangnya fungsi saraf secara permanen.”

Saat ini belum jelas mengapa sel glia manusia, yang memiliki gen yang sama dengan zebrafish, jadi ‘bahan’ yang sama untuk diperbaiki, mengungkapkan kembali gen yang berbeda daripada melakukan proses regeneratif yang ditemukan pada ikan.

Sebuah studi baru-baru ini yang dipimpin oleh University of Washington telah menunjukkan bahwa pendekatan untuk mengaktifkan kembali mekanisme regeneratif yang diidentifikasi pada ikan zebra dalam model tikus memungkinkan untuk mengaktifkan kembali sel glial untuk memperbaiki sel-sel saraf yang terluka di mata.
Memandu usus saraf ke rumah
Baca lebih banyak

“Ini adalah hasil yang menakjubkan, karena ini mengkonfirmasikan kemampuan tikus dan mudah-mudahan manusia menggunakan sel glia mereka sendiri untuk menumbuhkan sel saraf mereka sendiri,” kata Dr Jusuf.

“Dengan memahami dan menyalin bagaimana zebra memperbaharui sel-sel saraf, kami berharap dapat memberi manfaat bagi pasien yang menderita cedera tulang belakang traumatis dalam suatu kecelakaan, atau kondisi yang menghancurkan jaringan otak seperti penyakit Parkinson atau Alzheimer,” tambahnya.

Namun, setelah berhasil diaktifkan, glia masih perlu menumbuhkan sel saraf yang benar untuk mengembalikan fungsi yang tepat, karena banyak kelainan yang secara khusus mempengaruhi jenis sel saraf yang berbeda. Masing-masing mungkin memerlukan ekspresi ulang yang tepat dari rangkaian gen yang berbeda, yang dapat mempersulit proses ini dengan sangat baik, mengingat banyaknya

Saat ini belum jelas mengapa sel glia manusia, yang memiliki gen yang sama dengan zebrafish, jadi ‘bahan’ yang sama untuk diperbaiki, ulangi gen berbeda daripada melakukan proses regeneratif yang ditemukan pada ikan.

Sebuah studi baru-baru ini yang dipimpin oleh University of Washington telah menunjukkan bahwa pendekatan untuk mengaktifkan kembali mekanisme regeneratif yang diidentifikasi pada ikan zebra dalam model tikus memungkinkan untuk mengaktifkan kembali sel glial untuk memperbaiki sel-sel saraf yang terluka di mata.
Memandu usus saraf ke rumah
Baca lebih banyak

“Ini adalah hasil yang menakjubkan, karena ini mengkonfirmasikan kemampuan tikus dan mudah-mudahan manusia menggunakan sel glia mereka sendiri untuk menumbuhkan sel saraf mereka sendiri,” kata Dr Jusuf.

“Dengan memahami dan menyalin bagaimana zebra memperbaharui sel-sel saraf, kami berharap dapat memberi manfaat bagi pasien yang menderita cedera tulang belakang traumatis dalam suatu kecelakaan, atau kondisi yang menghancurkan jaringan otak seperti penyakit Parkinson atau Alzheimer,” tambahnya.

Namun, setelah berhasil diaktifkan, glia masih perlu menumbuhkan sel saraf yang benar untuk mengembalikan fungsi yang tepat, karena banyak kelainan yang secara khusus mempengaruhi jenis sel saraf yang berbeda. Masing-masing mungkin memerlukan ekspresi ulang yang tepat dari rangkaian gen yang berbeda, yang dapat mempersulit proses ini dengan sangat baik, mengingat berbagai jenis yang kita miliki.

Untuk lebih memahami proses spesifikasi sel ini, Dr Jusuf dan timnya, termasuk periset dari Australian Regenerative Medicine Institute di Monash University, mengeluarkan sel saraf tertentu di retina ikan zebra, dan melacak glia yang teraktivasi selama proses perbaikan.

Studi mereka mengungkapkan bahwa perbaikan luka sebenarnya ‘dinamis’, sehingga glia yang ada mampu mengambil isyarat dari lingkungannya, dan merasakan sel mana yang dibutuhkan untuk diproduksi agar dapat diperbaiki dengan efisien.
Otak di piring: potensi terapeutik sel induk dan organoid
Baca lebih banyak

“Kami menemukan bahwa regenerasi glia sangat adaptif. Ketika kita melepaskan jenis sel saraf A dan B, glia menghasilkan banyak regenerasi A dan B, sampai proporsi tipe sel normal dipulihkan. Glia kemudian beralih kembali ke lima jenis sel saraf retina, sehingga terus menyesuaikan dan menyempurnakan respons regeneratif mereka untuk akhirnya mengembalikan rasio jenis sel yang sesuai, “kata Dr Jusuf.

Kemampuan dinamis glia yang luar biasa ini berarti bahwa sekali diaktifkan di dalam jaringan yang terluka, proses regeneratif dapat memulihkan proporsi yang benar dari jenis sel saraf tanpa intervensi genetika lebih lanjut, terlepas dari cedera atau jenis sel yang hilang.

Langkah selanjutnya untuk tim Dr Jusuf adalah mengerjakan ‘isyarat’ yang digunakan glia ini untuk berhasil meregenerasi sel saraf tertentu, seperti yang hilang dalam berbagai penyakit visual termasuk retinitis pigmentosa dan glaukoma.

Untuk melakukan ini, dan proyek terkait lainnya, Dr Jusuf telah mendirikan laboratorium fokus ikan zebra pertama di Universitas tersebut. Dia bertujuan untuk memperluas kerja zebrafish sebagai sistem model dengan proyek kolaborasi baru di Universitas dan kawasan penelitian Parkville, termasuk pendekatan skrining obat untuk kesehatan manusia.

Ikan zebra muda itu pasti sudah jauh dari jalur perairan Asia, dan masih banyak yang bisa kita ajarkan tentang biologi kita sendiri.

sumber https://pursuit.unimelb.edu.a*/articles/repairing-brain-injury-by-learning-from-a-fish

Check Also

Wanita Hamil Dan Virus Zika Sebabkan Bayi Lahir Cacat

Rahasia Zika terungkap: Para Peneliti menemukan bahwa virus tersebut menekan dan merusak sistem kekebalan tubuh ...

...