Ilmuwan Menumbuhkan Kembali Kaki Katak yang Hilang

Katak yang dirawat sebentar dengan koktail lima obat yang diberikan oleh bioreaktor yang dapat dipakai pada tunggulnya mampu menumbuhkan kembali anggota tubuh yang fungsional dan hampir lengkap.

Bagi jutaan pasien yang kehilangan anggota tubuh karena berbagai alasan, mulai dari diabetes hingga trauma, kemungkinan untuk mendapatkan kembali fungsi melalui regenerasi alami tetap di luar jangkauan. Pertumbuhan kembali kaki dan lengan tetap menjadi provinsi salamander dan pahlawan super.

Namun dalam sebuah penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Science Advances, para ilmuwan di Universitas Tufts dan Institut Wyss Universitas Harvard telah membawa kita selangkah lebih dekat ke tujuan pengobatan regeneratif.

Pada katak dewasa, yang secara alami tidak dapat meregenerasi anggota tubuhnya, para peneliti dapat memicu pertumbuhan kembali kaki yang hilang menggunakan koktail lima obat yang diaplikasikan dalam kubah bioreaktor silikon yang dapat dipakai yang menyegel ramuan di atas tunggul hanya selama 24 jam. Perawatan singkat itu menggerakkan periode pertumbuhan kembali selama 18 bulan yang memulihkan fungsi kaki.

Banyak makhluk memiliki kemampuan regenerasi penuh setidaknya beberapa anggota badan, termasuk salamander, bintang laut, kepiting, dan kadal. Cacing pipih bahkan dapat dipotong-potong, dengan masing-masing bagian merekonstruksi seluruh organisme. Manusia mampu menutup luka dengan pertumbuhan jaringan baru, dan hati kita memiliki kemampuan yang luar biasa, hampir seperti cacing pipih untuk beregenerasi ke ukuran penuh setelah kehilangan 50%.

Tetapi kehilangan anggota tubuh yang besar dan kompleks secara struktural -- lengan atau kaki -- tidak dapat dipulihkan melalui proses regenerasi alami pada manusia atau mamalia. Faktanya, kita cenderung menutupi luka besar dengan jaringan parut yang tidak berbentuk, melindunginya dari kehilangan darah lebih lanjut dan infeksi serta mencegah pertumbuhan lebih lanjut.

Memulai Regenerasi

Para peneliti Tufts memicu proses regeneratif pada katak cakar Afrika dengan menutup luka di tutup silikon, yang mereka sebut BioDome, berisi gel protein sutra yang diisi dengan koktail lima obat.

Setiap obat memenuhi tujuan yang berbeda, termasuk meredakan peradangan, menghambat produksi kolagen yang akan menyebabkan jaringan parut, dan mendorong pertumbuhan baru serabut saraf, pembuluh darah, dan otot. Kombinasi dan bioreaktor menyediakan lingkungan lokal dan sinyal yang menjauhkan timbangan dari kecenderungan alami untuk menutup tunggul, dan menuju proses regeneratif.

Para peneliti mengamati pertumbuhan jaringan yang dramatis di banyak katak yang dirawat, menciptakan kembali kaki yang hampir berfungsi penuh. Anggota badan yang baru memiliki struktur tulang yang diperpanjang dengan fitur yang mirip dengan struktur tulang anggota badan yang alami, pelengkap jaringan internal yang lebih kaya (termasuk neuron), dan beberapa "jari kaki" tumbuh dari ujung anggota badan, meskipun tanpa dukungan tulang di bawahnya.

Anggota badan yang tumbuh kembali bergerak dan merespons rangsangan seperti sentuhan dari serat kaku, dan katak dapat menggunakannya untuk berenang di air, bergerak seperti katak normal.

"Sangat menarik untuk melihat bahwa obat yang kami pilih membantu menciptakan anggota tubuh yang hampir lengkap," kata Nirosha Murugan, afiliasi penelitian di Allen Discovery Center di Tufts dan penulis pertama makalah tersebut. “Fakta bahwa hanya diperlukan paparan singkat terhadap obat-obatan untuk menggerakkan proses regenerasi selama berbulan-bulan menunjukkan bahwa katak dan mungkin hewan lain mungkin memiliki kemampuan regeneratif yang tidak aktif yang dapat dipicu untuk beraksi.”

Para peneliti mengeksplorasi mekanisme di mana intervensi singkat dapat mengarah pada pertumbuhan jangka panjang. Dalam beberapa hari pertama setelah perawatan, mereka mendeteksi aktivasi jalur molekuler yang diketahui yang biasanya digunakan dalam embrio yang sedang berkembang untuk membantu tubuh terbentuk.

Aktivasi jalur ini dapat memungkinkan beban pertumbuhan dan organisasi jaringan ditangani oleh anggota badan itu sendiri, mirip dengan bagaimana hal itu terjadi pada embrio, daripada memerlukan intervensi terapeutik berkelanjutan selama berbulan-bulan yang diperlukan untuk menumbuhkan anggota badan.

Cara BioDome Bekerja

Hewan yang secara alami mampu beregenerasi sebagian besar hidup di lingkungan perairan. Tahap pertama pertumbuhan setelah kehilangan anggota tubuh adalah pembentukan massa sel punca di ujung tunggul yang disebut blastema, yang digunakan untuk merekonstruksi bagian tubuh yang hilang secara bertahap. Luka dengan cepat ditutupi oleh sel-sel kulit dalam 24 jam pertama setelah cedera, melindungi jaringan rekonstruksi di bawahnya.

"Mamalia dan hewan lain yang beregenerasi biasanya lukanya terpapar udara atau bersentuhan dengan tanah, dan mereka membutuhkan waktu berhari-hari hingga berminggu-minggu untuk menutup dengan jaringan parut," kata David Kaplan, Profesor Teknik Keluarga Stern di Tufts dan rekan-rekannya penulis studi. "Menggunakan tutup BioDome dalam 24 jam pertama membantu meniru lingkungan seperti ketuban yang, bersama dengan obat yang tepat, memungkinkan proses pembangunan kembali berlangsung tanpa gangguan jaringan parut."

Langkah Selanjutnya pada Katak dan Mamalia

Pekerjaan sebelumnya oleh tim Tufts menunjukkan tingkat signifikan pertumbuhan anggota badan yang dipicu oleh obat tunggal, progesteron, dengan BioDome. Namun, anggota badan yang dihasilkan tumbuh sebagai paku dan jauh dari bentuk yang lebih normal, anggota badan fungsional yang dicapai dalam penelitian ini.

Koktail lima obat merupakan tonggak penting menuju pemulihan anggota badan katak yang berfungsi penuh dan menyarankan eksplorasi lebih lanjut dari kombinasi obat dan faktor pertumbuhan dapat menyebabkan anggota badan tumbuh kembali yang bahkan lebih lengkap secara fungsional, dengan jari normal, anyaman, dan kerangka dan tulang serta fitur otot yang lebih rinci.

"Kami akan menguji bagaimana pengobatan ini dapat diterapkan pada mamalia selanjutnya," kata penulis korespondensi Michael Levin, Profesor Biologi Vannevar Bush di School of Arts & Sciences, direktur Allen Discovery Center di Tufts, dan anggota fakultas asosiasi dari Institut Wyss.

"Menutupi luka terbuka dengan lingkungan cair di bawah BioDome, dengan campuran obat yang tepat, dapat memberikan sinyal pertama yang diperlukan untuk mengatur proses regeneratif," katanya. "Ini adalah strategi yang difokuskan untuk memicu program pola anatomi yang tidak aktif dan melekat, bukan mengatur pertumbuhan kompleks secara mikro, karena hewan dewasa masih memiliki informasi yang dibutuhkan untuk membuat struktur tubuh mereka."

(Materials provided by Tufts University)

***
Solo, Kamis, 3 Februari 2022. 7:26 am
'salam sehat penuh cinta'
Suko Waspodo
suka idea
antologi puisi suko