Ilmuwan membalikkan kehilangan penglihatan terkait usia, kerusakan mata akibat glaukoma pada tikus – ScienceDaily

Ilmuwan membalikkan kehilangan penglihatan terkait usia, kerusakan mata akibat glaukoma pada tikus – ScienceDaily


Ilmuwan Harvard Medical School telah berhasil memulihkan penglihatan pada tikus dengan memutar kembali jam pada sel mata tua di retina untuk menangkap kembali fungsi gen muda.

Pekerjaan tim, dijelaskan pada 2 Desember Alam, Merupakan demonstrasi pertama bahwa dimungkinkan untuk memprogram ulang jaringan kompleks dengan aman, seperti sel saraf mata, ke usia yang lebih dini.

Selain menyetel ulang jam penuaan sel, para peneliti berhasil membalikkan kehilangan penglihatan pada hewan dengan kondisi yang menyerupai glaukoma manusia, penyebab utama kebutaan di seluruh dunia.

Pencapaian tersebut merupakan upaya pertama yang berhasil untuk membalikkan kehilangan penglihatan akibat glaukoma, bukan hanya membendung perkembangannya, kata tim. Jika direplikasi melalui studi lebih lanjut, pendekatan tersebut dapat membuka jalan bagi terapi untuk mempromosikan perbaikan jaringan di berbagai organ dan membalikkan penuaan dan penyakit terkait usia pada manusia.

“Studi kami menunjukkan bahwa dimungkinkan untuk membalikkan usia jaringan kompleks dengan aman seperti retina dan mengembalikan fungsi biologis mudanya,” kata penulis senior David Sinclair, profesor genetika di Institut Blavatnik di Harvard Medical School, salah satu direktur Paul F. Glenn Pusat Penelitian Biologi Penuaan di HMS dan pakar penuaan.

Sinclair dan rekannya memperingatkan bahwa temuan tersebut tetap direplikasi dalam penelitian lebih lanjut, termasuk pada model hewan yang berbeda, sebelum percobaan manusia. Meskipun demikian, mereka menambahkan, hasil tersebut menawarkan bukti konsep dan jalur untuk merancang perawatan untuk berbagai penyakit manusia yang berkaitan dengan usia.

“Jika ditegaskan melalui studi lebih lanjut, temuan ini bisa menjadi transformatif untuk perawatan penyakit penglihatan terkait usia seperti glaukoma dan untuk bidang biologi dan terapi medis untuk penyakit pada umumnya,” kata Sinclair.

Untuk pekerjaan mereka, tim menggunakan virus terkait adeno (AAV) sebagai kendaraan untuk mengirimkan ke retina tikus tiga gen pemulihan muda – Oct4, Sox2 dan Klf4 – yang biasanya diaktifkan selama perkembangan embrio. Ketiga gen, bersama dengan gen keempat, yang tidak digunakan dalam penelitian ini, secara kolektif dikenal sebagai faktor Yamanaka.

Perawatan itu memiliki banyak efek menguntungkan pada mata. Pertama, meningkatkan regenerasi saraf setelah cedera saraf optik pada tikus dengan saraf optik yang rusak. Kedua, itu membalikkan kehilangan penglihatan pada hewan dengan kondisi yang menyerupai glaukoma manusia. Dan ketiga, membalikkan kehilangan penglihatan pada hewan yang menua tanpa glaukoma.

Pendekatan tim didasarkan pada teori baru tentang mengapa kita menua. Sebagian besar sel dalam tubuh mengandung molekul DNA yang sama tetapi memiliki fungsi yang sangat beragam. Untuk mencapai tingkat spesialisasi ini, sel-sel ini harus membaca hanya gen yang spesifik untuk tipenya. Fungsi pengaturan ini adalah bidang epigenom, sistem yang menghidupkan dan mematikan gen dalam pola tertentu tanpa mengubah urutan DNA dasar yang mendasari gen tersebut.

Teori ini mendalilkan bahwa perubahan pada epigenom dari waktu ke waktu menyebabkan sel membaca gen yang salah dan kerusakan – sehingga menimbulkan penyakit penuaan. Salah satu perubahan terpenting pada epigenom adalah metilasi DNA, suatu proses di mana gugus metil dilekatkan pada DNA. Pola metilasi DNA ditetapkan selama perkembangan embrio untuk menghasilkan berbagai jenis sel. Seiring waktu, pola metilasi DNA yang masih muda hilang, dan gen di dalam sel yang harus dihidupkan akan dimatikan dan sebaliknya, mengakibatkan gangguan fungsi seluler. Beberapa dari perubahan metilasi DNA ini dapat diprediksi dan telah digunakan untuk menentukan usia biologis suatu sel atau jaringan.

Namun, apakah metilasi DNA mendorong perubahan terkait usia di dalam sel masih belum jelas. Dalam studi saat ini, para peneliti berhipotesis bahwa jika metilasi DNA memang mengendalikan penuaan, maka menghapus beberapa jejaknya dapat membalikkan usia sel di dalam organisme hidup dan mengembalikannya ke keadaan yang lebih awal dan lebih muda.

Pekerjaan sebelumnya telah mencapai prestasi ini dalam sel yang tumbuh di piring laboratorium tetapi gagal menunjukkan efeknya pada organisme hidup.

Penemuan baru menunjukkan bahwa pendekatan tersebut dapat digunakan pada hewan juga.

Mengatasi rintangan penting

Penulis utama studi, Yuancheng Lu, peneliti genetika di HMS dan mantan mahasiswa doktoral di lab Sinclair, mengembangkan terapi gen yang dapat dengan aman membalikkan usia sel pada hewan hidup.

Karya Lu didasarkan pada penemuan pemenang Hadiah Nobel dari Shinya Yamanaka, yang mengidentifikasi empat faktor transkripsi, Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc, yang dapat menghapus penanda epigenetik pada sel dan mengembalikan sel-sel ini ke keadaan embrionik primitif yang mereka dapat berkembang menjadi jenis sel lainnya.

Studi selanjutnya, bagaimanapun, menunjukkan dua kemunduran penting. Pertama, saat digunakan pada tikus dewasa, empat faktor Yamanaka juga dapat menyebabkan pertumbuhan tumor, sehingga pendekatan ini tidak aman. Kedua, faktor-faktor tersebut dapat mengatur ulang keadaan seluler ke keadaan sel yang paling primitif, sehingga sepenuhnya menghapus identitas sel.

Lu dan rekannya menghindari rintangan ini dengan sedikit memodifikasi pendekatannya. Mereka menjatuhkan gen c-Myc dan hanya mengirimkan tiga gen Yamanaka yang tersisa, Oct4, Sox2 dan Klf4. Pendekatan yang dimodifikasi berhasil membalikkan penuaan sel tanpa memicu pertumbuhan tumor atau kehilangan identitasnya.

Terapi gen diterapkan untuk regenerasi saraf optik

Dalam studi saat ini, para peneliti menargetkan sel-sel di sistem saraf pusat karena itu adalah bagian tubuh pertama yang terkena penuaan. Setelah lahir, kemampuan sistem saraf pusat untuk beregenerasi menurun dengan cepat.

Untuk menguji apakah kapasitas regeneratif hewan muda dapat diberikan kepada tikus dewasa, para peneliti mengirimkan kombinasi tiga gen yang dimodifikasi melalui AAV ke dalam sel ganglion retina tikus dewasa dengan cedera saraf optik.

Untuk pekerjaan itu, Lu dan Sinclair bermitra dengan Zhigang He, profesor neurologi dan oftalmologi HMS di Rumah Sakit Anak Boston, yang mempelajari regenerasi saraf optik dan saraf tulang belakang.

Perawatan ini menghasilkan peningkatan dua kali lipat dalam jumlah sel ganglion retina yang masih hidup setelah cedera dan peningkatan pertumbuhan kembali saraf lima kali lipat.

“Pada awal proyek ini, banyak rekan kami mengatakan pendekatan kami akan gagal atau akan terlalu berbahaya untuk digunakan,” kata Lu. “Hasil kami menunjukkan bahwa metode ini aman dan berpotensi merevolusi perawatan mata dan banyak organ lain yang terpengaruh oleh penuaan.”

Pembalikan glaukoma dan kehilangan penglihatan terkait usia

Menyusul temuan menggembirakan pada tikus dengan cedera saraf optik, tim bermitra dengan rekan-rekan di Schepens Eye Research Institute of Massachusetts Eye dan Ear Bruce Ksander, profesor oftalmologi HMS, dan Meredith Gregory-Ksander, asisten profesor oftalmologi HMS. Mereka merencanakan dua rangkaian eksperimen: satu untuk menguji apakah koktail tiga gen dapat memulihkan kehilangan penglihatan karena glaukoma dan satu lagi untuk melihat apakah pendekatan tersebut dapat membalikkan kehilangan penglihatan yang disebabkan oleh penuaan normal.

Pada model tikus glaukoma, pengobatan menyebabkan peningkatan aktivitas listrik sel saraf dan peningkatan ketajaman visual, yang diukur dengan kemampuan hewan untuk melihat garis vertikal yang bergerak di layar. Hebatnya, hal itu terjadi setelah kehilangan penglihatan akibat glaukoma sudah terjadi.

“Mendapatkan kembali fungsi visual setelah cedera terjadi jarang dibuktikan oleh para ilmuwan,” kata Ksander. “Pendekatan baru ini, yang berhasil membalikkan beberapa penyebab kehilangan penglihatan pada tikus tanpa perlu transplantasi retinal, mewakili modalitas pengobatan baru dalam pengobatan regeneratif.”

Perawatan ini bekerja dengan baik pada tikus tua berusia 12 bulan dengan penglihatan yang berkurang karena penuaan normal. Setelah pengobatan tikus tua, pola ekspresi gen dan sinyal listrik dari sel saraf optik mirip dengan tikus muda, dan penglihatan pulih. Ketika para peneliti menganalisis perubahan molekuler dalam sel yang dirawat, mereka menemukan pola metilasi DNA yang terbalik – pengamatan yang menunjukkan bahwa metilasi DNA bukan sekadar penanda atau pengamat dalam proses penuaan, melainkan agen aktif yang mendorongnya.

“Hal ini memberitahu kita bahwa jam tidak hanya mewakili waktu – ini adalah waktu,” kata Sinclair. “Jika Anda memutar jarum jam mundur, waktu juga berjalan mundur.”

Para peneliti mengatakan bahwa jika temuan mereka dikonfirmasi dalam penelitian hewan lebih lanjut, mereka dapat memulai uji klinis dalam dua tahun untuk menguji kemanjuran pendekatan pada orang dengan glaukoma. Sejauh ini, temuan itu menggembirakan, kata peneliti. Dalam studi saat ini, perawatan tikus satu tahun di seluruh tubuh dengan pendekatan tiga gen tidak menunjukkan efek samping negatif.

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : Lagu Togel

Author Image
adminProzen