Model mini otak embrio manusia a

Untuk pertama kalinya, para ilmuwan telah mengembangkan model tiga dimensi kecil dari tahap perkembangan paling awal sistem saraf pusat manusia di laboratorium.

Model baru ini adalah sejenis organoid – model 3D mini yang terbuat dari jaringan hidup dan dirancang untuk meniru kompleksitas unik organ manusia. Miniatur organ tersebut dimaksudkan untuk menangkap biologi manusia dengan lebih akurat dibandingkan model hewan tradisional, dengan potensi penerapan untuk penemuan dan pengembangan obat. Misalnya, model-model ini dapat membantu para peneliti memprediksi dengan lebih akurat obat-obatan penelitian mana yang mungkin berhasil pada manusia, bukan hanya pada peralatan laboratorium dan tikus.

Dalam beberapa tahun terakhir, banyak organoid telah dikembangkan, mulai dari jantung kecil yang berdetak hingga testis kecil. Selain itu, organoid otak telah dikembangkan sebelumnya, namun para peneliti di balik model baru ini mengatakan ini adalah pertama kalinya ketiga bagian otak embrio dan sumsum tulang belakang direplikasi di laboratorium. Mereka memaparkan temuannya dalam makalah yang diterbitkan Senin (26 Februari) di jurnal Nature.

Terkait: Mungkinkah organ mini yang tumbuh di luar angkasa menjadi ‘penembakan kanker’ kita?

Tim berharap model ini dapat digunakan untuk meningkatkan pemahaman ilmuwan tentang penyakit otak yang terjadi pada tahap awal perkembangan. Ini mungkin termasuk, misalnya, mikrosefali.

“Sistem ini benar-benar terobosan,” kata Orly Reiner, rekan penulis studi dan profesor neurokimia di Weizmann Institute of Science di Israel, dalam sebuah pernyataan. “Sebuah model yang meniru struktur dan organisasi ini belum tercipta dan menawarkan banyak kemungkinan untuk mempelajari perkembangan otak manusia dan khususnya penyakit perkembangan otak.”

Model baru ini dibuat menggunakan sel induk berpotensi majemuk manusia, yaitu sel yang berpotensi menjadi semua jenis sel dalam tubuh. Pertama, sel induk diikat menjadi satu membentuk barisan dengan panjang kira-kira 1,73 inci (4,39 sentimeter) dan lebar 0,007 inci (0,018 cm). Bentuk dan ukuran tabung saraf ini mirip, namun tidak persis sama—struktur awal asal mula otak dan sumsum tulang belakang—yang terdapat pada embrio manusia berusia 4 minggu.

Tim kemudian memasukkan susunan sel ini ke dalam perangkat mikrofluida yang berisi banyak saluran kecil. Melalui saluran ini, mereka memaparkan sel pada berbagai bahan kimia dan mendorong sel untuk tumbuh dan membentuk struktur 3D yang menyerupai sistem saraf pusat awal.

Para peneliti juga menambahkan gel yang menginduksi sel induk untuk berspesialisasi menjadi sel yang nantinya akan membentuk neuron, sel pengirim sinyal pada sistem saraf.

Dalam waktu 40 hari, sel-sel dalam organoid mengatur dirinya sendiri menjadi struktur yang menyerupai tahap awal perkembangan otak dan sumsum tulang belakang pada embrio manusia. Ini termasuk pembentukan struktur yang dikenal sebagai otak depan, otak tengah, dan otak belakang, serta sumsum tulang belakang.

Pada titik ini, organoid sangat mirip dengan rentang perkembangan yang terlihat pada embrio berusia 11 minggu, dan gen perkembangan spesifik yang terkait dengan tahap perkembangan ini diaktifkan di dalam sel.

Tim mengakui beberapa keterbatasan model baru mereka. Misalnya, tabung saraf di organoid terlihat sangat berbeda dari tabung saraf manusia sehingga model tersebut mungkin belum siap untuk mempelajari kelainan yang disebabkan oleh perkembangan tabung saraf yang tidak lengkap. Kelainan tersebut antara lain cacat bawaan spina bifida.

Meski begitu, para peneliti berharap dengan perbaikan lebih lanjut, model tersebut dapat digunakan untuk mempelajari berbagai penyakit otak manusia menggunakan sel induk yang diambil langsung dari pasien. Jika mereka dapat menyambungkan neuron di organoid ke dalam sirkuit, mereka bahkan mungkin dapat menjelaskan kondisi seperti kelumpuhan, di mana otak tidak dapat lagi mengirimkan instruksi gerakan ke sumsum tulang belakang, tulis mereka dalam sebuah pernyataan.

Pernahkah Anda bertanya-tanya mengapa? beberapa orang membentuk otot lebih mudah daripada yang lain atau mengapa bintik-bintik muncul di bawah sinar matahari? Kirimkan pertanyaan Anda kepada kami tentang cara kerja tubuh manusia komunitas@livescience.com dengan subjek “Health Desk Q” dan Anda dapat melihat jawaban pertanyaan Anda di web!