Para ilmuwan telah menunjukkan cara baru untuk memprogram ulang jaringan sel dewasa menjadi sel serbaguna atau sel stem sebagai sel induk embrionik - tanpa penambahan gen tambahan yang bisa meningkatkan risiko mutasi atau kanker berbahaya.
 |
| sel pluripoten foto kredit : http://milkgenomics.org/ |
Para peneliti telah telah berjuang untuk mencapai hal ini sejak 2006, ketika penciptaan sel pluripotent diinduksi atau so-called induced pluripotent cells (iPS) pertama kali dilaporkan. Sebelumnya, mereka telah berhasil mengurangi jumlah gen yang dibutuhkan dengan menggunakan senyawa kimia molekul kecil, tetapi upaya tersebut setidaknya masih membutuhkan setidaknya satu gen, Oct4.
Sekarang, seperti dikutip dari situs Science, para peneliti melaporkan kesuksesan dalam menciptakan sel iPS menggunakan senyawa kimia saja - apa yang mereka sebut CIPS cells.
Hongkui Deng, seorang biologis ahli sel stem dari universitas peking di Beijing dan timnya telah menyeleksi kurang lebih 10.000 senyawa bermolekul kecil untuk menggantikan Oct4. Deng dan timnya melakukan pendekatan tidak langsung dengan mencari senyawa molekul kecil yang bisa memprogram ulang sel dengan adanya semua gen kecual Oct4.
Kemudian datang bagian yang paling sulit. Ketika tim bekerja mengganti gen Oct4 untuk tiga gen lain, sel-sel dewasa tidak menjadi pluripotent, atau mampu berubah menjadi semua jenis sel apa saja, kata Deng.
Titik Balik
Para peneliti bereksperimen dengan kombinasi berbagai bahan kimia selama lebih dari satu tahun, sampai akhirnya mereka menemukan satu yang menghasilkan beberapa sel-sel yang berada di tahap awal pemrograman ulang. Namun sel-sel masih kekurangan gen ciri yang menunjukkan kemajemukan. Dengan menambahkan DZNep, senyawa yang dikenal untuk mengkatalisis tahap pemrograman akhir, mereka akhirnya mendapat sepenuhnya sel yang bisa diprogram ulang, tetapi dalam jumlah yang hanya sangat kecil. Satu bahan kimia lain lebih lanjut meningkatkan efisiensi sampai 40 kali lipat. Akhirnya, menggunakan campuran tujuh senyawa, tim ilmuwan ini bisa mendapatkan 0,2% dari sel untuk terkonversi - hasil yang sebanding dengan teknik produksi iPS standar.
Tim membuktikan bahwa kepluripotenan sel-sel tersebut dengan memasukkan mereka kedalam embrio tikus yang sedang berkembang. Sebagai hasilnya, pada hewan tersebut yang kemudian lahir, sel-sel CIPS telah memberikan kontribusi terhadap semua jenis sel utama, termasuk hati, jantung, otak, kulit dan otot.
"Orang-orang telah selalu bertanya-tanya apakah semua faktor dapat digantikan oleh molekul kecil ini. Makalah ini menunjukkan bahwa mereka bisa, "kata Rudolf Jaenisch, seorang ahli biologi sel di Whitehead Institute for Biomedical Research di Cambridge, Massachusetts, yang merupakan salah satu peneliti pertama yang memproduksi sel iPS. Studi dari sel-sel CIPS bisa memberikan wawasan tentang mekanisme dari pemrograman ulang, kata Jaenisch.
Rahasia Katak
Pencapaian tersebut bahkan bisa membantu ahli biologi regeneratif untuk mengetahui bagaimana cara amfibi menumbuhkan anggota badan baru mereka. Kelompok Deng menemukan bahwa satu gen indikatif dari pluripotenci, Sall4, diekspresikan jauh lebih awal dalam sel proses pemrograman ulang CIPS daripada di sel pemrograman ulang iPS. Sama dengan keterlibatan Sall4 pada katak yang menumbuhkan lengannya yang hilang. Pada sel lengan katak ditemukan sebelum regenerasi, sel-sel lengan mengalami proses de-differentiate, pembalikan diferensiasi,, suatu proses yang hampir sama dengan teknik pemrograman ulang dari para ilmuwan, dan Sall4 aktif awal dalam proses pada katak tersebut.
Penemuan ini menyediakan kerangka kerja penting untuk menguraikan jalur sinyal yang mengarah ke ekspresi Sall4 dalam mengatur regenerasi, kata Anton Neff, ahli yang mempelajari regenerasi organ di Indiana University di Bloomington.
Sheng Ding, seorang peneliti pemrograman ulang di Gladstone Institutes di San Francisco, California, mengatakan bahwa studi ini menandai "kemajuan signifikan" di lapangan, tetapi catatan bahwa pemrograman kimia tidak mungkin digunakan secara luas sampai tim dapat menunjukkan bahwa hal itu dapat bekerja untuk sel manusia, bukan hanya pada tikus. Strategi lain, termasuk salah satu yang menggunakan RNA, dapat menyelesaikan pemrograman ulang dengan sedikit risiko mengganggu gen dibandingkan metode regenasi ala iPS yanga asli, dan sudah diterapkan pada manusia.
Deng telah membuat beberapa kemajuan menuju menggunakan metode ini dalam sel manusia, tetapi akan membutuhkan sedikit perbaikan. "Mungkin beberapa molekul kecil tambahan diperlukan," katanya.
Jika teknik ini ditemukan aman dan efektif pada manusia, ia akan sangat berguna bagi kedokteran klinik. Sebab tidak akan berisiko menyebabkan mutasi, dan senyawa tersebut tampaknya aman - empat dari mereka sebenarnya sudah digunakan klinis. Molekul-molekul kecil dapat dengan mudah melewati membran sel, sehingga mereka dapat dengan mudah dibuang setelah mereka telah melakukan pemrograman sel ulang.
sumber : Nature. doi: 10.1038/nature.2013.13416
http://www.nature.com/news/stem-cells-reprogrammed-using-chemicals-alone-1.13416