Sebuah tim di Technical University of Munich (TUM) telah menginduksi sel punca untuk meniru perkembangan jantung manusia. Hasilnya adalah semacam “mini-jantung” yang dikenal sebagai organoid. Ini akan memungkinkan studi tentang fase perkembangan paling awal dari hati kita dan memfasilitasi penelitian tentang penyakit.
Jantung manusia mulai terbentuk kira-kira tiga minggu setelah pembuahan. Ini menempatkan fase awal perkembangan jantung pada saat wanita seringkali masih tidak menyadari kehamilannya. Itulah salah satu alasan mengapa kita masih memiliki sedikit pengetahuan tentang banyak detail tentang bagaimana hati terbentuk. Temuan dari penelitian pada hewan tidak sepenuhnya dapat ditransfer ke manusia. Organoid yang dikembangkan di TUM terbukti bermanfaat bagi para peneliti.
Sebuah bola berisi 35.000 sel
Tim yang bekerja dengan Alessandra Moretti, Profesor Kedokteran Regeneratif dalam Penyakit Kardiovaskular, telah mengembangkan metode untuk membuat semacam “jantung mini” menggunakan sel punca berpotensi majemuk. Sekitar 35.000 sel dipintal menjadi bola di mesin sentrifus. Selama beberapa minggu, molekul pensinyalan berbeda ditambahkan ke kultur sel di bawah protokol tetap. “Dengan cara ini, kami meniru jalur pensinyalan dalam tubuh yang mengontrol program perkembangan jantung,” jelas Alessandra Moretti. Kelompok tersebut kini telah menerbitkan karyanya di jurnal Nature Biotechnology.
“epikardioid” pertama kali
Organoid yang dihasilkan berdiameter sekitar setengah milimeter. Meskipun tidak memompa darah, mereka dapat dirangsang secara elektrik dan mampu berkontraksi seperti ruang jantung manusia. Prof. Moretti dan timnya adalah peneliti pertama di dunia yang berhasil membuat organoid yang mengandung sel otot jantung (kardiomiosit) dan sel lapisan luar dinding jantung (epicardium). Dalam sejarah muda organoid jantung – yang pertama dijelaskan pada tahun 2021 – para peneliti sebelumnya hanya membuat organoid dengan kardiomiosit dan sel dari lapisan dalam dinding jantung (endokardium).
Untuk memahami bagaimana jantung terbentuk, sel epikardium sangat menentukan. Jenis sel lain di jantung, misalnya jaringan penghubung dan pembuluh darah, terbentuk dari sel-sel ini. Epikardium juga memainkan peran yang sangat penting dalam membentuk ruang jantung.” Tim tersebut dengan tepat menamakan organoid baru tersebut “epikardioid”.
Dr. Anna Meier, penulis pertama studi ini
Jenis sel baru ditemukan
Seiring dengan metode pembuatan organoid, tim telah melaporkan penemuan baru pertamanya. Melalui analisis sel individu mereka telah menentukan bahwa sel prekursor dari jenis yang baru ditemukan pada tikus terbentuk sekitar hari ketujuh perkembangan organoid. Epikardium terbentuk dari sel-sel ini. “Kami berasumsi bahwa sel-sel ini juga ada di tubuh manusia – meski hanya untuk beberapa hari,” kata Prof. Moretti.
Wawasan ini juga dapat memberikan petunjuk mengapa jantung janin dapat memperbaiki dirinya sendiri, kemampuan yang hampir seluruhnya tidak ada pada jantung manusia dewasa. Pengetahuan ini dapat membantu menemukan metode pengobatan baru untuk serangan jantung dan kondisi lainnya.
Memproduksi “organoid yang dipersonalisasi”
Tim juga menunjukkan bahwa organoid dapat digunakan untuk menyelidiki penyakit masing-masing pasien. Menggunakan sel punca berpotensi majemuk dari pasien yang menderita sindrom Noonan, para peneliti menghasilkan organoid yang meniru karakteristik kondisi tersebut dalam cawan Petri. Selama beberapa bulan mendatang tim berencana untuk menggunakan organoid yang dipersonalisasi yang sebanding untuk menyelidiki cacat jantung bawaan lainnya.
Dengan kemungkinan meniru kondisi jantung pada organoid, obat dapat diuji langsung pada mereka di masa mendatang. “Dapat dibayangkan bahwa tes semacam itu dapat mengurangi kebutuhan percobaan pada hewan saat mengembangkan obat,” kata Alessandra Moretti.
Penelitian organoid adalah bidang penelitian utama di TUM
Para peneliti telah mendaftarkan paten internasional untuk proses pembuatan organoid jantung. Model Epiccardioid adalah salah satu dari beberapa proyek organoid di TUM. Di Pusat Sistem Organoid kelompok kerja dari berbagai departemen dan kursi akan berkolaborasi. Mereka akan melakukan penelitian interdisipliner ke organoid pankreas, otak, dan jantung dengan pencitraan canggih dan analisis seluler untuk mempelajari pembentukan organ, kanker, dan penyakit neurodegeneratif serta mencapai kemajuan dalam pengobatan dengan sistem 3D manusia.
Sumber:
Universitas Teknik Munich (TUM)
Referensi jurnal:
Meier, AB, dkk. (2023). Genom sel tunggal Epikardioid mengungkap prinsip biologi epikardium manusia dalam perkembangan dan penyakit jantung Bioteknologi Alam. doi.org/10.1038/s41587-023-01718-7.