Otak yang sudah mengalami pendewasaan sangat buruk dalam memperbaiki diri sendiri. Terlebih setelah mengalami kerusakan seperti yang disebabkan oleh trauma atau stroke maupun dari penyakit degeneratif seperti Parkinson.
Stem cell, yang dapat beradaptasi tanpa henti dalam lingkungan apapun, memiliki potensi dapat memperbaiki saraf. Tetapi kerumitan otak yang kompleks menghalangi perkembangan perawatan klinis.
Dalam sebuah studi baru yang mendalami masalah ini, para peneliti dari Universitas Wisconsin-Madison mendemonstrasikan pengobatan stem cell dengan menggunakan tikus yang memiliki penyakit Parkinson.
Dalam studinya, para peneliti menemukan bahwa neuron yang bersal dari stem cell dapat berintegrasi dengan baik ke dalam wilayah otak dengan benar, terhubung dengan neuron asli serta memulihkan fungsi motorik.
Dengan melacak secara cermat nasib stem cell yang ditransplantasikan, para ilmuwan menemukan bahwa identitas sel-sel penghasil dopamin dalam kasus penyakit Parkinson menentukan hubungan yang mereka buat dan bagaimana fungsinya.
Ditambah dengan semakin banyaknya metode untuk menghasilkan lusinan neuron unik dari stem cell, para ilmuwan mengatakan bahwa terapi stem sel untuk saraf adalah sebuah potensi yang cukup besar. Namun dalam kasus ini diperlukan penelitian lebih lanjut untuk menerjemahkan temuan dari tikus ke manusia.
Penelitian tentang sel saraf tersebut dilakukan oleh sebuah tim yang dipimpin oleh ahli saraf UW-Madison Su-Chun Zhang yang telah menerbitkan temuannya pada 22 September di jurnal Cell-Stem Cell. Penelitian ini dipimpin oleh peneliti postdoctoral lab Zhang Yuejun Chen, Man Xiong dan Yezheng Tao, yang sekarang memegang posisi fakultas di China dan Singapura.
"Otak kita terhubung secara akurat oleh sel-sel saraf yang sangat terspesialisasi di lokasi tertentu sehingga kita dapat terlibat dalam semua perilaku kompleks kita," kata Zhang, yang juga profesor ilmu saraf dan neurologi di UW – Madison's Waisman Center. "Ini semua tergantung pada sirkuit yang dihubungkan oleh jenis sel tertentu," ucapnya.
Cedera saraf, sebut Zhang, biasanya memengaruhi wilayah otak tertentu atau jenis sel tertentu dan mengganggu sirkuit. Untuk mengobati penyakit itu, kita harus memulihkan sirkuit ini.
Untuk memperbaiki sirkuit tersebut pada model tikus Parkinson, para peneliti memulai dengan memanufer stem sel embrionik manusia untuk berdiferensiasi menjadi neuron penghasil dopamin, yang merupakan jenis sel yang mati pada penyakit Parkinson.
Mereka mentransplantasikan neuron baru tersebut ke otak tengah tikus, wilayah otak yang paling terpengaruh oleh degenerasi Parkinson.
Beberapa bulan kemudian, setelah neuron baru memiliki waktu untuk berintegrasi di dalam otak, tikus menunjukkan peningkatan keterampilan motorik.
Zhang dan timnya menemukan bahwa neuron yang ditransplantasikan tumbuh dan terhubung ke daerah kendali motorik di otak. Sel-sel saraf juga menjalin hubungan dengan daerah pengaturan di otak yang dimasukkan ke dalam neuron baru dan mencegahnya dari distimulasi berlebihan.
Kedua set koneksi menyerupai sirkuit yang dibangun oleh neuron asli. Hal ini hanya berlaku untuk sel penghasil dopamin. Eksperimen serupa dengan sel yang memproduksi neurotransmitter glutamat, yang tidak terlibat dalam penyakit Parkinson, tidak terlihat memperbaiki sirkuit motorik. Penemuan ini mengungkapkan pentingnya identitas neuron dalam memperbaiki kerusakan.
Baca juga:
- Ketamin Berhasil Obati Envenomik Akibat Gigitan Ular
- Peneliti Ungkap Langkah Kunci Daur Ulang Sel Atau Autophagy
- Proteion Penyebab Asma Ternyata Membuat Kemampuan Sel Menurun
Untuk akhirnya memastikan bahwa neuron yang ditransplantasikan telah memperbaiki sirkuit Parkinson yang rusak, para peneliti memasukkan sakelar on-and-off genetik ke dalam stem cell. Sakelar ini mengubah aktivitas sel ke atas atau ke bawah saat mereka terpapar obat perancang khusus dalam makanan atau melalui suntikan.
Ketika stem cell ditutup, perbaikan motorik tikus menghilang, menunjukkan bahwa stem cell sangat penting untuk memulihkan otak yang rusak akibat Parkinson. Percobaan ini menunjukkan bahwa teknologi sakelar genetik ini dapat digunakan untuk menyempurnakan aktivitas sel yang ditransplantasikan untuk mengoptimalkan pengobatan.
Kelompok Zhang dan peneliti lain telah menghabiskan waktu bertahun-tahun mengembangkan metode untuk mengubah stem cell menjadi berbagai jenis neuron di dalam otak. Setiap penyakit atau cedera neurologis membutuhkan sel saraf khusus untuk diobati, tetapi rencana pengobatannya kemungkinan besar akan serupa.
Karya itu memiliki arti pribadi bagi Zhang. Sebagai seorang dokter dan ilmuwan, ia sering menerima surat dari keluarga yang putus asa untuk membantu mengobati gangguan saraf atau trauma otak.
Zhang sendiri juga mengalami trauma sel saraf. Enam tahun lalu, Zhang mengalami kecelakaan sepeda dan lehernya patah. Ketika dia terbangun dalam keadaan lumpuh sebagian di rumah sakit, pikiran pertamanya adalah bagaimana stem cell yang telah dia teliti selama bertahun-tahun dapat membantunya pulih.
Saat ini Zhang sudah mulai pulih dan tetap merasa optimis dengan penelitiannya. Saat ini, Zhang dan timnya tengah menguji perlakuan serupa yang dilakukan pada primata, dan hal tersebut merupakan sebuah langkah menuju uji coba pada manusia.