Metode Pencetakan 3D yang Menjanjikan untuk Perbaiki Cedera Otak
MTUNews – Para peneliti telah menggunakan sel induk saraf manusia untuk mencetak 3D jaringan otak fungsional yang meniru arsitektur korteks serebral. Teknik terobosan ini berpotensi memberikan perbaikan individual terhadap cedera otak
Jaringan rekayasa yang mewakili korteks serebral itu disederhanakan dengan mencetak sel induk manusia secara 3D. Ketika ditanamkan ke dalam irisan otak tikus, struktur tersebut menjadi terintegrasi dengan jaringan inang.
Teknik terobosan yang dikembangkan oleh para peneliti Universitas Oxford suatu hari nanti dapat memberikan perbaikan yang disesuaikan bagi mereka yang menderita cedera otak. Para peneliti untuk pertama kalinya mendemonstrasikan bahwa sel-sel saraf dapat dicetak 3D untuk meniru arsitektur korteks serebral. Hasilnya telah dipublikasikan hari ini di jurnal Nature Communications.
Baca Juga:
Cedera otak, termasuk yang disebabkan oleh trauma, stroke, dan pembedahan tumor otak, biasanya mengakibatkan kerusakan signifikan pada korteks serebral (lapisan luar otak manusia), yang menyebabkan kesulitan dalam kognisi, pergerakan, dan komunikasi. Misalnya, setiap tahunnya, sekitar 70 juta orang di seluruh dunia menderita cedera otak traumatis (TBI), dan 5 juta di antaranya parah atau berakibat fatal. Saat ini, belum ada pengobatan yang efektif untuk cedera otak parah yang dapat berdampak serius pada kualitas hidup.
Terapi regeneratif jaringan, terutama di mana pasien diberikan implan yang berasal dari sel induk mereka sendiri, dapat menjadi cara yang menjanjikan untuk mengobati cedera otak di masa depan. Namun hingga saat ini, belum ada metode yang dapat memastikan bahwa sel induk yang ditanamkan meniru arsitektur otak.
Dalam studi baru ini, para peneliti Universitas Oxford membuat jaringan otak dua lapis dengan mencetak sel induk saraf manusia secara 3D. Ketika ditanamkan ke dalam irisan otak tikus, sel-sel tersebut menunjukkan integrasi struktural dan fungsional yang meyakinkan dengan jaringan inang.
Baca Juga:
“Kemajuan ini menandai langkah signifikan menuju pembuatan bahan dengan struktur penuh dan fungsi jaringan otak alami. Penelitian ini akan memberikan kesempatan unik untuk mengeksplorasi cara kerja korteks manusia dan, dalam jangka panjang, akan memberikan harapan bagi individu yang mengalami cedera otak,” ujar Penulis utama penelitian tersebut, Dr Yongcheng Jin dari Departemen Kimia, Universitas Oxford.
Struktur kortikal terbuat dari sel induk berpotensi majemuk yang diinduksi manusia / human induced pluripotent stem cells (hiPSCs), yang berpotensi menghasilkan jenis sel yang ditemukan di sebagian besar jaringan manusia. Keuntungan utama penggunaan hiPSC untuk perbaikan jaringan adalah bahwa hiPSC dapat dengan mudah diperoleh dari sel yang diambil dari pasien sendiri, dan oleh karena itu tidak akan memicu respons imun.
HiPSC sendiri dibedakan menjadi sel progenitor saraf untuk dua lapisan korteks serebral yang berbeda, dengan menggunakan kombinasi spesifik faktor pertumbuhan dan bahan kimia. Sel-sel tersebut kemudian disuspensikan dalam larutan untuk menghasilkan dua ‘bioink’, yang kemudian dicetak untuk menghasilkan struktur dua lapis. Dalam kultur, jaringan yang dicetak mempertahankan arsitektur seluler berlapisnya selama berminggu-minggu, seperti yang ditunjukkan oleh ekspresi biomarker spesifik lapisan.
Baca Juga:
Ketika jaringan yang dicetak ditanamkan ke dalam irisan otak tikus, mereka menunjukkan integrasi yang kuat, seperti yang ditunjukkan oleh proyeksi proses saraf dan migrasi neuron melintasi batas inang implan. Sel yang ditanamkan juga menunjukkan aktivitas sinyal, yang berkorelasi dengan sel inang. Hal ini menunjukkan bahwa sel manusia dan sel tikus berkomunikasi satu sama lain, menunjukkan integrasi fungsional dan struktural.
Para peneliti sekarang bermaksud untuk lebih menyempurnakan teknik pencetakan tetesan untuk menciptakan jaringan korteks serebral berlapis-lapis yang kompleks yang secara lebih realistis meniru arsitektur otak manusia. Selain potensinya untuk memperbaiki cedera otak, jaringan rekayasa ini dapat digunakan dalam evaluasi obat, studi perkembangan otak, dan untuk meningkatkan pemahaman kita tentang dasar kognisi.
Kemajuan baru ini dibangun berdasarkan rekam jejak tim selama satu dekade dalam menciptakan dan mematenkan teknologi pencetakan 3D untuk jaringan sintetis dan sel yang dikultur.
“Teknik pencetakan tetesan kami menyediakan sarana untuk merekayasa jaringan 3D hidup dengan arsitektur yang diinginkan, yang membawa kita lebih dekat pada penciptaan perawatan implantasi yang dipersonalisasi untuk cedera otak,” kata peneliti lainnya, Dr Linna Zhou.
Baca Juga:
Penulis senior Associate Professor Francis Szele (Departemen Fisiologi, Anatomi dan Genetika, Universitas Oxford) menambahkan, “Penggunaan irisan otak hidup menciptakan platform yang kuat untuk menginterogasi kegunaan pencetakan 3D dalam perbaikan otak. Ini adalah jembatan alami antara mempelajari pengembangan kolom kortikal cetak 3D secara in vitro dan integrasinya ke dalam otak pada model hewan yang mengalami cedera.”
Sementara itu peneliti senior Profesor Zoltán Molnár (Departemen Fisiologi, Anatomi dan Genetika, Universitas Oxford) mengatakan bahwa perkembangan otak manusia adalah proses yang rumit dan rumit dengan koreografi yang kompleks.
“Adalah naif untuk berpikir bahwa kita dapat menciptakan kembali seluruh perkembangan sel di laboratorium. Meskipun demikian, proyek pencetakan 3D kami menunjukkan kemajuan besar dalam mengendalikan nasib dan pengaturan iPSC manusia untuk membentuk unit fungsional dasar korteks serebral,” jelas Molnar.
Baca Juga:
Profesor Hagan Bayley (Departemen Kimia, Universitas Oxford) yang juga menjadi peneliti utama mengatakan, “Upaya futuristik ini hanya dapat dicapai melalui interaksi multidisiplin yang didorong oleh Sekolah Martin Oxford, yang melibatkan Departemen Kimia Oxford dan Departemen Fisiologi, Anatomi dan Genetika.” (sciencedaily/GHP)
Artikel Terkait
