Jaringan otak manusia yang dikembangkan di laboratorium bekerja pada tikus
Tetes kecil jaringan otak manusia yang tumbuh di laboratorium hanyalah bintik, masing-masing berdiameter beberapa milimeter. Para peneliti di Universitas Stanford membuatnya dengan menumbuhkan sel punca manusia menjadi gumpalan jaringan tiga dimensi. Disebut organoid otak, struktur yang disederhanakan ini mengandung beberapa sel dan sifat otak manusia yang sebenarnya, memberikan wawasan tentang perkembangan dan kondisi neurologis.
Tapi mereka tidak serumit yang asli, jadi untuk memperkuat realisme mereka, para peneliti di tempat lain telah mencoba mentransplantasikan organoid manusia ke dalam otak hewan pengerat. Dalam percobaan sebelumnya, sel-sel ini gagal berintegrasi ke dalam otak hewan. Kali ini berhasil: organoid membentuk koneksi dengan sirkuit otak hewan itu sendiri, sebuah tanda bahwa kumpulan sel ini dapat mengembangkan fungsionalitas yang lebih canggih.
Tim Stanford mentransplantasikan kelompok sel manusia ini ke dalam korteks somatosensori tikus yang baru lahir, area yang memproses informasi sensorik, seperti sentuhan, dari seluruh tubuh. Selama beberapa bulan, organoid tumbuh menempati sekitar sepertiga dari belahan otak tikus. Penelitian ini diterbitkan hari ini di jurnal Alam. “Ini jelas memajukan apa yang dapat dilakukan organoid dalam hal integrasi fungsional di otak,” kata H. Isaac Chen, asisten profesor bedah saraf di University of Pennsylvania, yang tidak terlibat dalam penelitian ini.
Chen dan yang lainnya sebelumnya telah mencoba eksperimen serupa pada hewan pengerat dewasa, tetapi organoid yang ditransplantasikan ini gagal matang. Dalam upaya terbaru, para ilmuwan Stanford mentransplantasikan organoid pada awal perkembangannya, ketika sirkuit saraf tikus muda belum sepenuhnya terbentuk. Otak orang dewasa jauh lebih sedikit plastik, yang berarti tidak dapat mengubah dan membentuk koneksi baru dengan mudah. “Sistem saraf memiliki cara untuk menghentikan perkembangan,” Sergiu Pasca, seorang profesor psikiatri dan ilmu perilaku Stanford dan penulis studi yang sesuai, mengatakan pada konferensi pers sebelum publikasi. “Kami masuk dan melakukan transplantasi sebelum kemampuan sel untuk membentuk koneksi berhenti.”
Tidak seperti penelitian sebelumnya, Pasca dan rekan-rekannya menemukan bahwa transplantasi neuron manusia menumbuhkan serabut saraf yang meluas ke jaringan otak tikus dan membentuk sambungan yang disebut sinapsis antara neuron tikus. Koneksi ini tidak ada pada organoid otak yang ditanam di piring, batasan utama yang mendorong para ilmuwan untuk mentransplantasikan organoid ke hewan hidup.
“Kita tahu bahwa otak tumbuh dan berfungsi dengan menerima aktivitas, baik dari jaringan endogen atau dari dunia luar melalui stimulasi sensorik jaringan,” jelas Paola Arlotta, profesor sel punca dan biologi regeneratif di Universitas Harvard, yang tidak terlibat dalam penelitian ini. penelitian Stanford. Di otak nyata, stimulasi sensorik sangat penting untuk membentuk jalur saraf dan mendukung perkembangan normal.
Organoid tidak hanya tumbuh dan berintegrasi ke dalam jaringan, tetapi mereka juga mengungkapkan fitur yang belum pernah terlihat sebelumnya pada organoid yang ditanam di piring. Para peneliti Stanford menumbuhkan beberapa organoid mereka dari sel yang diambil dari pasien dengan sindrom Timothy, kondisi genetik serius yang sering menyebabkan jenis keterlambatan perkembangan saraf yang sama seperti yang terlihat pada autisme. Ketika ditransplantasikan ke tikus, organoid mengembangkan dendrit abnormal, cabang seperti pohon yang memanjang dari neuron dan memungkinkan mereka untuk berkomunikasi dengan sel lain. Cacat ini belum pernah diamati dalam percobaan organoid sebelumnya tanpa hewan.
