Otak Mini dari Sel Manusia Hidup 6 Tahun di Lab: Punya Ingatan & Menua
PerbesarPara ilmuwan berhasil mempertahankan otak mini yang dibuat dari sel otak manusia tetap hidup di dalam cawan petri selama hampir enam tahun. Pencapaian tersebut menjadi rekor baru untuk organoid otak yang dikembangkan di laboratorium.
Penelitian terbaru yang terbit di jurnal Nature tersebut juga menunjukkan bahwa jaringan otak berukuran kira-kira sebesar butiran lada itu terus berkembang dan mengalami perubahan selama bertahun-tahun.
Menariknya, sel-sel di dalam organoid tampaknya mampu mengingat berapa lama mereka telah berkembang. Temuan ini membuka peluang bagi ilmuwan untuk mempelajari perkembangan otak manusia dalam tahap yang jauh lebih lanjut dibandingkan sebelumnya, termasuk perubahan yang berkaitan dengan penyakit dan perkembangan sistem saraf.
Potensi Besar Otak Mini bagi Sains
Organoid merupakan kumpulan sel tiga dimensi berukuran kecil yang dibuat dan dikembangkan di laboratorium. Struktur ini digunakan sebagai model untuk mempelajari organ manusia tanpa harus menggunakan organ sebenarnya.
Dalam kasus organoid otak, para ilmuwan meneliti gumpalan sel otak seukuran biji merica yang masing-masing mengandung lebih dari 1 juta sel korteks serebral dari donor manusia.
Biasanya, organoid otak hanya bisa dipertahankan hidup selama beberapa minggu atau bulan. Namun, tim peneliti dari Harvard University dan Broad Institute di Massachusetts berhasil mempertahankan sejumlah organoid otak manusia selama hampir enam tahun.
Pencapaian tersebut mengalahkan rekor sebelumnya, yakni 694 hari. Bahkan, karena penelitian ini telah diserahkan untuk dipublikasikan beberapa waktu lalu, para peneliti mengatakan sejumlah organoid di laboratorium mereka kini telah berusia sekitar tujuh tahun.
Namun, penelitian ini bukan sekadar soal memecahkan rekor umur organoid. Dengan mampu mempertahankan otak mini selama bertahun-tahun, para ilmuwan kini dapat mengamati perkembangan jaringan otak manusia melewati tahap awal perkembangan.
“Kami tidak tahu seberapa jauh perkembangan dan pematangan jaringan otak manusia dapat berlangsung di luar konteks otak normal yang berada di dalam kepala,” kata Paola Arlotta, profesor di Harvard sekaligus penulis senior penelitian tersebut, dikutip dari situs resmi Harvard’s Faculty of Arts and Sciences (FAS).
Menurut Arlotta, penelitian menunjukkan bahwa organoid tidak hanya mampu bertahan hidup di laboratorium, tetapi juga terus mengalami perubahan, berkembang, dan menjadi semakin matang dalam periode yang sebelumnya belum pernah dicapai.
Otak Mini seperti Miliki Jam Perkembangan
Untuk mengetahui bagaimana otak mini tersebut berubah seiring waktu, peneliti menganalisis ekspresi gen, perubahan kimia pada genom, serta struktur sel di dalam organoid.
Hasilnya menunjukkan pola yang menyerupai perkembangan otak manusia pada tahap awal. Para peneliti menemukan kemunculan dan pematangan neuron, termasuk terbentuknya sel bernama glia yang berfungsi membantu melindungi dan mengisolasi neuron.
Mereka juga melihat neuron membentuk koneksi yang bertahan lama dan menghasilkan sinyal listrik dengan pola tertentu. Aktivitas tersebut bahkan dapat bertahan setidaknya selama dua tahun. Temuan yang paling menarik muncul ketika peneliti mengambil neuron dari organoid yang lebih tua dan memasukkannya ke organoid yang lebih baru.
Alih-alih mengikuti perkembangan sel-sel yang lebih muda di sekitarnya, neuron yang lebih tua tetap berkembang seolah-olah masih berada di organoid asalnya. Dalam waktu hanya dua minggu, sel tersebut menghasilkan jenis sel yang seharusnya baru muncul setelah dua hingga tiga bulan perkembangan.
Hasil tersebut menunjukkan bahwa setiap sel tampaknya menyimpan catatan mengenai sejarah perkembangannya. Dengan kata lain, sel dapat mempertahankan informasi mengenai usia perkembangannya meski ditempatkan di lingkungan yang lebih muda.
“Kami sedikit terkejut dengan hasil tersebut,” ujar Arlotta.
Ia menggambarkan fenomena itu sebagai semacam “peregangan waktu perkembangan” yang menunjukkan bahwa sel-sel organoid dapat merekam dan mengingat waktu yang telah mereka habiskan dalam kultur. Menurutnya, temuan tersebut mengindikasikan bahwa perkembangan sel didorong oleh semacam jam internal yang mencerminkan mekanisme perkembangan alami otak manusia.
Membuka Peluang Penelitian Otak
Para peneliti tidak berencana berhenti hanya untuk memecahkan rekor umur organoid. Mereka justru melihat pencapaian ini sebagai pintu menuju berbagai penelitian baru di bidang penyakit, perkembangan otak, dan biomedis.
Salah satu tantangan berikutnya adalah mencari cara agar organoid yang sudah matang dapat dikembangkan lebih cepat. Saat ini, menunggu hingga bertahun-tahun menjadi salah satu hambatan utama bagi penelitian yang membutuhkan jaringan otak pada tahap perkembangan lanjut.
“Kami dapat membuka spektrum baru dalam biologi otak manusia yang sebelumnya belum pernah kami lihat,” kata Arlotta.
Ia menambahkan, penelitian ini telah membuktikan bahwa perkembangan tersebut memungkinkan dilakukan di laboratorium. Namun, para ilmuwan masih perlu menemukan cara memanfaatkan pengetahuan baru itu untuk memahami tahap perkembangan otak yang lebih lanjut tanpa harus menunggu bertahun-tahun hingga organoid matang.