 |
| Image by Brian Penny from Pixabay |
CoA - Para peneliti telah menginovasi metode untuk menghasilkan otak mini yang dibuat di laboratorium, dikenal sebagai organoid otak manusia, tanpa sel hewan, yang menjanjikan studi dan pengobatan yang lebih akurat terhadap kondisi neurodegeneratif.
Sebelumnya, organoid otak ditanam menggunakan zat yang berasal dari sarkoma tikus yang disebut Matrigel, yang menyebabkan ketidaksesuaian karena komposisi dan variabilitas yang tidak terdefinisi. Metode baru ini menggunakan matriks ekstraseluler yang dirancang secara rekayasa tanpa komponen hewan, meningkatkan neurogenesis dari organoid otak.
Pencapaian ini memungkinkan replikasi yang lebih akurat dari kondisi otak manusia dan dapat membuka pintu untuk pengobatan personalisasi penyakit neurodegeneratif seperti ALS.
Selama satu dekade terakhir dalam penelitian penyakit neurologis, ilmuwan telah menjajaki penggunaan organoid otak manusia sebagai alternatif untuk model tikus.
Jaringan 3D yang terbentuk sendiri ini yang berasal dari sel-sel embrionik atau pluripoten lebih mendekati struktur otak yang kompleks dibandingkan dengan budaya dua dimensi konvensional.
Sebelumnya, jaringan ini menggunakan substansi yang berasal dari sarkoma tikus yang disebut Matrigel. Namun, metode itu memiliki kekurangan signifikan karena komposisi yang tidak terdefinisi dan variabilitas antar batch.
Penelitian terbaru dari U-M, yang dipublikasikan di Annals of Clinical and Translational Neurology, menawarkan solusi untuk mengatasi kelemahan Matrigel.
Peneliti menciptakan metode budidaya baru yang menggunakan matriks ekstraseluler yang dirancang secara rekayasa untuk organoid otak manusia tanpa keberadaan komponen hewan dan meningkatkan neurogenesis dari organoid otak dibandingkan dengan studi sebelumnya.
"Peningkatan ini dalam pengembangan organoid otak manusia tanpa komponen hewan akan memberikan kemajuan signifikan dalam pemahaman biologi neurodevelopmental," kata penulis senior Joerg Lahann, Ph.D., direktur U-M Biointerfaces Institute dan Wolfgang Pauli Collegiate Professor of Chemical Engineering di U-M.
"Ilmuwan telah lama kesulitan menerjemahkan penelitian hewan ke dunia klinis, dan metode baru ini akan memudahkan penelitian translasional untuk mencapai klinik."
Matriks ekstraseluler dasar dari organoid otak tim penelitian terdiri dari fibronectin manusia, sebuah protein yang berfungsi sebagai struktur asli bagi sel induk untuk melekat, berdiferensiasi, dan matang. Mereka didukung oleh bingkai polimer yang sangat berpori.
Organoid tersebut dibiakkan selama berbulan-bulan, sementara staf laboratorium tidak dapat masuk ke gedung karena pandemi COVID-19.
Dengan menggunakan proteomika, peneliti menemukan bahwa organoid otak mereka mengembangkan cairan serebrospinal, cairan bening yang mengalir di sekitar otak dan sumsum tulang belakang yang sehat. Cairan ini lebih mirip dengan CSF manusia dewasa dibandingkan dengan studi organoid otak manusia yang dikembangkan dalam Matrigel.
"Ketika otak kita berkembang secara alami di dalam kandungan, tentu saja mereka tidak tumbuh di atas dasar matriks ekstraseluler yang dihasilkan oleh sel kanker tikus," kata penulis pertama Ayşe Muñiz, Ph.D., yang merupakan mahasiswa pascasarjana di Program Ilmu dan Teknik Makromolekul U-M saat melakukan penelitian ini.
"Dengan menempatkan sel dalam lingkungan rekayasa yang lebih mirip dengan lingkungan alamiah mereka, kami memprediksi bahwa kami akan mengamati perbedaan dalam perkembangan organoid yang lebih mencerminkan apa yang kita lihat dalam alam.
"Keberhasilan organoid otak manusia bebas xenogeneik ini membuka pintu untuk merekayasa ulang dengan sel dari pasien dengan penyakit neurodegeneratif, kata Eva Feldman, M.D., Ph.D., direktur ALS Center of Excellence di U-M dan James W. Albers Distinguished Professor of Neurology di U-M Medical School."
Ada kemungkinan untuk mengambil sel punca dari pasien dengan kondisi seperti ALS atau Alzheimer dan, pada dasarnya, membangun otak mini avatar dari pasien tersebut untuk menyelidiki kemungkinan pengobatan atau memodelkan bagaimana penyakit mereka akan berkembang," kata Feldman.
"Model-model ini akan menciptakan jalur lain untuk memprediksi penyakit dan mempelajari pengobatan pada tingkat personal untuk kondisi yang sering kali bervariasi secara signifikan dari orang ke orang.
Sumber: https://neurosciencenews.com/brain-organoid-animal-free-23624/