Ilmuwan Berhasil Menumbuhkan Tulang Belakang Manusia di Lab

Model ini, berdasarkan rangkaian sinyal kimia yang diatur dengan cermat, meniru tahap awal batang tubuh manusia, lengkap dengan sel induk saraf dan tulang. Terobosan ini menawarkan wawasan potensial mengenai cacat lahir tulang belakang dan kondisi diskus intervertebralis, menandai era baru dalam mempelajari gangguan perkembangan manusia.

Terobosan dalam Penelitian Pembangunan Manusia

Para ilmuwan di Francis Crick Institute telah menciptakan model sel induk manusia^{” width=”777″ height=”517″ srcset=”https://scitechdaily.com/images/Pieces-of-Trunk-Organoids-777×517.jpg 777w, https://scitechdaily.com/images/Pieces-of-Trunk-Organoids-400×266.jpg 400w, https://scitechdaily.com/images/Pieces-of-Trunk-Organoids-768×511.jpg 768w, https://scitechdaily.com/images/Pieces-of-Trunk-Organoids-1536×1022.jpg 1536w, https://scitechdaily.com/images/Pieces-of-Trunk-Organoids-2048×1362.jpg 2048w, https://scitechdaily.com/images/Pieces-of-Trunk-Organoids-150×100.jpg 150w, https://scitechdaily.com/images/Pieces-of-Trunk-Organoids-450×299.jpg 450w, https://scitechdaily.com/images/Pieces-of-Trunk-Organoids-1200×798.jpg 1200w” sizes=”(max-width: 777px) 100vw, 777px”/>}

Penelitian tersebut dipublikasikan hari ini (18 Desember) di Alammenandai kemajuan signifikan dalam memahami bagaimana tubuh manusia terbentuk selama perkembangan awal.

Notochord, jaringan berbentuk batang, berfungsi sebagai panduan struktural penting dalam tubuh yang sedang berkembang. Ini adalah ciri khas semua vertebrata dan memainkan peran penting dalam mengatur jaringan seiring pertumbuhan embrio.

Karena kompleksitasnya, notochord tidak ada dalam model perkembangan batang tubuh manusia yang dikembangkan di laboratorium sebelumnya, sehingga terobosan ini sangat penting untuk memajukan perkembangan biologi.

Menguraikan Formasi Notochord

Dalam penelitian ini, para ilmuwan pertama kali menganalisis embrio ayam untuk memahami secara pasti bagaimana notochord terbentuk secara alami. Dengan membandingkan informasi ini dengan informasi yang dipublikasikan dari embrio tikus dan monyet, mereka menentukan waktu dan urutan sinyal molekuler yang diperlukan untuk membuat jaringan notokord.

Dengan cetak biru ini, mereka menghasilkan rangkaian sinyal kimia yang tepat dan menggunakannya untuk membujuk sel induk manusia agar membentuk notokord.

Kemajuan dalam Model Batang Manusia yang Ditumbuhkan di Laboratorium

Sel induk membentuk struktur miniatur 'seperti batang', yang secara spontan memanjang hingga 1-2 milimeter. Itu berisi jaringan saraf dan sel induk tulang yang sedang berkembang, disusun dalam pola yang mencerminkan perkembangan embrio manusia. Hal ini menunjukkan bahwa notochord mendorong sel untuk menjadi jenis jaringan yang tepat di tempat dan waktu yang tepat.

Para ilmuwan yakin penelitian ini dapat membantu mempelajari cacat lahir yang mempengaruhi tulang belakang dan sumsum tulang belakang. Hal ini juga dapat memberikan wawasan mengenai kondisi yang mempengaruhi diskus intervertebralis – bantalan penyerap guncangan di antara tulang belakang yang berkembang dari notokord. Cakram ini dapat menyebabkan sakit punggung jika mengalami kemunduran seiring bertambahnya usia.

Video transparan mendetail yang menunjukkan sel notokord (merah) dan molekul berpola terkait (dalam warna cyan) di dalam organoid batang. Inti sel berwarna abu-abu. Kredit: Tiago Rito

Implikasinya terhadap Pemahaman Pembangunan Manusia

James Briscoe, Pemimpin Kelompok Laboratorium Dinamika Perkembangan, dan penulis senior studi tersebut, mengatakan: “Notochord bertindak seperti a GPS bagi embrio yang sedang berkembang, membantu membentuk poros utama tubuh serta memandu pembentukan tulang belakang dan sistem saraf. Hingga saat ini, sulit untuk menghasilkan jaringan penting ini di laboratorium, sehingga membatasi kemampuan kita untuk mempelajari perkembangan dan kelainan pada manusia. Kini setelah kami menciptakan model yang berhasil, hal ini membuka pintu untuk mempelajari kondisi perkembangan yang selama ini kami tidak tahu.”

Tiago Rito, Postdoctoral Fellow di Developmental Dynamics Laboratory, dan penulis pertama studi tersebut, mengatakan: “Menemukan sinyal kimia yang tepat untuk menghasilkan notochord seperti menemukan resep yang tepat. Upaya sebelumnya untuk menumbuhkan notochord di laboratorium mungkin gagal karena kami tidak memahami waktu yang diperlukan untuk menambahkan bahan.

“Hal yang sangat menarik adalah bahwa notochord dalam struktur yang dikembangkan di laboratorium tampaknya berfungsi serupa dengan fungsi pada embrio yang sedang berkembang. Ia mengirimkan sinyal kimia yang membantu mengatur jaringan di sekitarnya, seperti yang terjadi pada perkembangan pada umumnya.”

Catatan

1. Struktur ini merupakan model tubuh yang disederhanakan dan hanya mengandung sejumlah kecil jenis sel. Mereka berkembang hanya beberapa hari dan tidak dapat membentuk embrio. Tujuan utamanya adalah mempelajari aspek-aspek perkembangan manusia yang sulit atau tidak mungkin diselidiki secara langsung.

Referensi: “Penghambatan pensinyalan TGFβ yang tepat waktu menginduksi notochord” oleh Tiago Rito, Ashley RG Libby, Madeleine Demuth, Marie-Charlotte Domart, Jake Cornwall-Scoones dan James Briscoe, 18 Desember 2024, Alam.
DOI: 10.1038/s41586-024-08332-w