Peneliti Stanford Berhasil Menumbuhkan Jaringan Otak Manusia pada Tikus untuk Menyelidiki Penyakit Neurodegeneratif

Para peneliti berhasil menciptakan tikus hidup dengan otak luar yang hampir seluruhnya terdiri dari jaringan manusia. Ilmuwan dari Stanford University menyingkirkan jalur saraf asli tikus-tikus tersebut untuk menciptakan ruang kosong yang kemudian diisi oleh jaringan otak manusia yang dikembangbiakkan di laboratorium. Sel-sel manusia tersebut mengisi sekitar separuh dari total ruang otak tikus dan berhasil terhubung ke suplai darah, neuron-neuron lokal, serta sumsum tulang belakang inangnya. Hewan-hewan yang disebut "xenocortex" ini memberikan perspektif yang belum pernah ada sebelumnya untuk mempelajari penyakit saraf manusia, mulai dari epilepsi, autisme, hingga cerebral palsy. Dalam makalah penelitiannya, para peneliti menulis: "Kami membayangkan xenocortex akan sangat berguna untuk memperoleh data pada tingkat sirkuit dan perilaku, dengan memanfaatkan neuron manusia guna mempelajari perkembangan saraf, memodelkan penyakit, serta mengembangkan terapi."

Pemindaian MRI penampang melintang otak tikus xenocortex menunjukkan perkiraan jalur dan arah serabut saraf. Karena jaringan otak manusia pada dasarnya tidak dapat diakses, mempelajari perkembangan dan fungsi otak menjadi sangat sulit. Kini, model saraf yang berasal dari sel punca manusia membantu peneliti攻克 hambatan tersebut. Teknologi ini juga memberikan wawasan mengenai perilaku inang dan perkembangan sel. Pada akhirnya, model hibrida ini menawarkan metode yang menjanjikan untuk memeriksa kesehatan dan penyakit otak manusia secara langsung.

Terobosan Teknologi dan Rekayasa Genetik Tikus

Otak tikus pada umumnya terlalu padat untuk menumbuhkan jaringan manusia dalam skala besar—persaingan ruang selalu menang, dan sel manusia pun tersingkir. Untuk mengatasinya, tim yang dipimpin oleh Dr. Sergiu Pasca merekayasa genetik tikus-tikus tersebut guna mencegah perkembangan korteks serebral dan hippocampus mereka sendiri. Hewan-hewan ini lahir dengan celah struktural yang sangat besar, yang kemudian menjalani transplantasi. Para ilmuwan mengubah sel kulit manusia menjadi sel punca, mengembangbiakkannya menjadi organoid otak mini, lalu menyuntikkannya ke anak tikus. Gugus-gugus kecil sel manusia ini bertahan hidup dan berkembang pesat; setelah tiga bulan, jaringan manusia yang ditransplantasikan telah berkembang lima kali lipat, terhubung langsung ke pembuluh darah tikus, serta memperpanjang serabut saraf hingga ke sumsum tulang belakang hewan tersebut.

Jaringan otak manusia yang dikembangbiakkan di laboratorium dengan cepat meluas setelah transplantasi, mengisi sebagian besar ruang korteks otak tikus. Seiring pertumbuhannya, jaringan ini mengembangkan berbagai sel otak manusia yang terspesialisasi. Sel-sel baru ini kemudian terhubung langsung ke sistem saraf tikus yang sudah ada. Pemindaian otak dan pengukuran listrik menunjukkan bahwa sel-sel manusia yang ditransplantasikan melepaskan sinyal dalam pola yang teratur, menunjukkan perilaku yang menyerupai sirkuit otak yang sedang berkembang. Tikus-tikus tersebut tetap dapat berjalan dan bergerak secara normal, namun para peneliti注意到 adanya perubahan ringan dalam koordinasi keempat kakinya serta pelaksanaan kebiasaan spontan sehari-hari. Tim tersebut指出: "Analisis perilaku pada tikus tanpa korteks dan tikus xenocortex menunjukkan kemampuan motorik yang secara umum terjaga, namun terdapat perbedaan selektif dalam koordinasi keempat kaki serta pengorganisasian perilaku spontan."

Implikasi Medis dan Pertimbangan Etis

Implikasi medisnya sudah terlihat secara langsung. Dalam uji bukti konsep, para peneliti mengekspos tikus xenocortex ke lingkungan dengan kadar oksigen rendah selama lima jam. Neuron manusia mengalami kerusakan yang parah dan selektif, menyimulasikan kerusakan sel yang menyebabkan cerebral palsy pada bayi manusia akibat persalinan yang sulit. Secara tak terduga, platform ini juga menghasilkan sel von Economo yang langka—sejenis sel khusus yang terdampak parah oleh frontotemporal dementia dan sebelumnya tidak dapat dikembangbiakkan secara efektif di laboratorium. Seiring berlanjutnya penelitian, ahli bioetika dan filosof secara aktif mengawasi kesejahteraan serta kondisi kognitif hewan-hewan ini.

Namun, bagi jutaan pasien yang menderita penyakit saraf yang tidak dapat disembuhkan, tikus-tikus chimeric ini представляют kemajuan penting yang membawa kotak hitam otak manusia ke dalam terang. Temuan penelitian ini dipublikasikan pada 16 September di jurnal Nature.

Dampak Tikus Chimeric terhadap Penelitian Penyakit Saraf

Keberhasilan penelitian ini menunjukkan potensi jaringan otak manusia untuk tumbuh pada tikus, membuka jalur baru bagi penelitian penyakit neurodegeneratif. Melalui rekayasa genetik, tikus mampu menampung sel-sel manusia, dan sel-sel tersebut dapat berinteraksi secara efektif dengan sistem saraf inang—suatu hal yang krusial untuk memahami perkembangan saraf manusia serta mekanisme penyakit. Selain itu, kemajuan teknologi ini juga menimbulkan perhatian terhadap kesejahteraan hewan dan isu etika, karena perilaku serta kondisi kognitif tikus chimeric ini требует pengawasan berkelanjutan.