Pintar Pelajaran Sel Otak Insan Berhasil Dikembangkan Di Laboratorium, Sel Eminensia Ganglionik Medial (Mge)

Sel Otak Manusia Berhasil Dikembangkan Di Laboratorium, Sel Eminensia Ganglionik Medial (MGE) - Sebuah jenis utama dari sel otak insan telah dikembangkan di laboratorium dan berhasil tumbuh dengan baik ketika ditransplantasikan ke dalam otak tikus. Temuan para peneliti dari UC San Francisco diperlukan sanggup meningkatkan impian bahwa sel-sel ini mungkin suatu hari nanti sanggup dipakai untuk mengobati orang yang menderita penyakit Parkinson, epilepsi, dan bahkan mungkin penyakit Alzheimer, serta komplikasi dari cedera tulang belakang menyerupai nyeri kronis dan spatisitas (kekakuan gila atau kontraksi tidak disengaja dari otot-otot tubuh).

"Kami berpikiran bahwa satu jenis sel ini mungkin mempunyai kegunaan untuk mengobati beberapa jenis gangguan perkembangan saraf dan neurodegeneratif dengan cara yang lebih baik," kata Arnold Kriegstein, MD, PhD, administrator Eli and Edythe Broad Center of Regeneration Medicine and Stem Cell Research di UCSF.

Para peneliti telah berhasil menghasilkan dan mentransplantasikan jenis progenitor sel saraf insan yang disebut sel eminensia ganglionik medial (MGE) pada percobaan yang dijelaskan di Jurnal Cell Stem Cell edisi 2 Mei 2013. “Pengembangan sel-sel MGE insan dalam otak tikus ini menjiplak apa yang terjadi pada perkembangan di otak manusia,” kata mereka.

Eminensia ganglionik medial. (Credit : Lavdas et al., 1999. The Journal of Neuroscience)

Kriegstein beranggapan bahwa sel MGE merupakan pengobatan yang potensial untuk menciptakan fungsi sirkuit saraf kontrol menjadi lebih baik. Sirkuit ini sanggup menjadi terlalu aktif bila mengalami gangguan neurologis tertentu. Tidak menyerupai sel-sel punca (induk) saraf lainnya yang sanggup membentuk banyak sekali jenis sel dan konsekuensinya berpotensi menjadi kurang terkendali, namun kebanyakan sel MGE sanggup dibatasi untuk hanya menghasilkan jenis sel yang disebut interneuron. Interneuron ini terintegrasi ke otak dan memperlihatkan penghambatan terkontrol untuk menyeimbangkan acara sirkuit saraf.

Untuk menghasilkan sel MGE di laboratorium, para peneliti telah berhasil mengarahkan diferensiasi sel punca pluripoten manusia, baik sel batang embrio insan atau sel punca pluripoten yang berasal dari kulit manusia. Kedua jenis sel punca ini  memiliki potensi yang hampir tak terbatas untuk menjadi semua jenis sel manusia. Ketika ditransplantasikan ke dalam jenis tikus yang sistem tubuhnya tidak menolak jaringan manusia, sel-sel MGE yang menyerupai sel insan tersebut berhasil tumbuh dan berkembang di dalam otak depan tikus dan terintegrasi ke dalam otak dengan membentuk relasi dengan sel saraf tikus, dan pada karenanya sehabis sel ini menjadi matang (dewasa) akan bermetamorfosis subtipe khusus interneuron.

“Temuan ini sanggup berfungsi sebagai model untuk mempelajari penyakit insan yang diakibatkan oleh kerusakan interneuron dewasa,”  kata Kriegstein. “Metode yang dipakai pada penelitian ini juga sanggup dipakai untuk menghasilkan sejumlah besar sel MGE insan dalam jumlah yang cukup untuk memulai uji klinis yang potensial masa depan,” tambahnya.

Kriegstein yaitu salah satu ketua sub penelitian dengan anggota timnya terdiri dari Arturo Alvarez-Buylla, PhD, profesor bedah saraf, UCSF, John Rubenstein, MD, PhD, profesor psikiatri UCSF, dan postdoctoral UCSF, yaitu Cory Nicholas, PhD, dan Jiadong Chen, PhD.

Nicholas memanfaatkan prosedur utama dari faktor pertumbuhan dan molekul lain untuk mengarahkan derivasi dan pematangan MGE yang menyerupai interneuron manusia. Dia mengatur waktu pengiriman faktor-faktor ini untuk membentuk jalur perkembangannya dan mengamati perkembangan yang terjadi sepanjang prosesnya. Chen memakai pengukuran elektrik untuk mempelajari sifat fisiologis dan perkembangan dari interneuron serta pembentukan sinapsis antara neuron secara cermat

Sebelumnya, para peneliti UCSF yang dipimpin oleh Allan Basbaum, PhD, ketua anatomi di UCSF, telah memakai transplantasi sel MGE tikus pada sumsum tulang belakang tikus untuk mengurangi nyeri neuropatik. Penelitian mengenai aplikasi sel tersebut di bab luar otak merupakan temuan yang sangat mengejutkan bagi banyak pihak. Saat ini, Kriegstein, Nicholas dan rekannya sedang mengeksplorasi penggunaan sel MGE insan di tikus percobaan yang menderita nyeri neuropatik dan spatisitas serta penyakit Parkinson dan epilepsi.

"Harapannya yaitu bahwa kita sanggup mengaplikasikan sel-sel ini ke banyak sekali kawasan di dalam sistem saraf yang telah terlalu aktif dan selanjutnya sel tersebut terintegrasi secara fungsional dan memperlihatkan penghambatan yang spesifik," kata Nicholas.

Para peneliti juga berencana untuk menyebarkan sel MGE dari sel induk pluripoten yang berasal dari sel kulit individu yang menderita autisme, epilepsi, skizofrenia dan penyakit Alzheimer, dengan tujuan untuk menilik bagaimana perkembangan dan fungsi interneuron yang kemungkinan mengalami abnormalitas. Hal ini sanggup memperlihatkan citra skala kecil pada setiap model kelainan yang ditarget.

Satu misteri dan tantangan untuk kedua studi klinis dan pra-klinis pada sel MGE insan yaitu bahwa sel tersebut berkembang secara lambat. Pada tikus yang perkembangannya lebih cepat dari manusia, sel-sel MGE tersebut masih butuh waktu tujuh hingga sembilan bulan untuk membentuk subtipe interneuron, padahal biasanya sel ini telah terbentuk ketika bayi mendekati kelahiran. Faktor yang mempengaruhinya kemungkinan bahwa ritme sirkadian insan dan tikus berbeda.

"Jika kita sanggup mempercepat ritme sirkadian di dalam sel manusia, maka itu akan sangat mempunyai kegunaan untuk banyak sekali aplikasi tersebut," kata Kriegstein.

Tim peneliti lainnya studi ini yaitu Yunshuo Caroline Tang, mahasiswa PhD, peneliti spesialis, Nadine Chalmers dan Christine Arnold, dan postdoctoral UCSF, Daniel Vogt, PhD, dan Ying-Jiun Chen, PhD, Stanford University neurosurgery resident, Derek Southwell, MD, PhD, profesor imunologi dan penelitian sel punca Monash University, Edouard Stanley, PhD, dan Andrew Elefanty, PhD, dan Yoshiki Sasai, PhD, dari RIKEN Center for Developmental Biology.

Penelitian ini dibiayai oleh California Institute of Regenerative Medicine, National Institutes of Health, dan Yayasan Osher. Arnold Kriegstein, Arturo Alvarez-Buylla, John Rubenstein, dan Cory Nicholas yaitu pendiri dan pemegang saham Neurona Therapeutics. Para peneliti di studi ini telah mengajukan paten dengan judul, " Produksi In Vitro Sel Prekursor Eminensia Ganglionik Medial,".

Referensi Jurnal :

Cory R. Nicholas, Jiadong Chen, Yunshuo Tang, Derek G. Southwell, Nadine Chalmers, Daniel Vogt, Christine M. Arnold, Ying-Jiun J. Chen, Edouard G. Stanley, Andrew G. Elefanty, Yoshiki Sasai, Arturo Alvarez-Buylla, John L.R. Rubenstein, Arnold R. Kriegstein. Functional Maturation of hPSC-Derived Forebrain Interneurons Requires an Extended Timeline and Mimics Human Neural Development. Cell Stem Cell, 2013; 12 (5): 573 DOI: 10.1016/j.stem.2013.04.005

Artikel ini merupakan terjemahan dari bahan yang disediakan oleh University of California, San Francisco (UCSF) via Science Daily.