Salah satu tantangan terbesar dalam penelitian penuaan dan penyakit adalah melacak sel-sel tua. Sel-sel ini – sering disebut “sel zombie” – berhenti membelah tetapi menolak untuk mati secara normal. Seiring waktu, zat-zat tersebut dapat menumpuk di dalam tubuh dan dikaitkan dengan penyakit seperti kanker, penyakit Alzheimer, dan proses penuaan itu sendiri.
Para ilmuwan telah mencari cara untuk menghilangkan atau memperbaiki sel-sel berbahaya ini, namun mereka menemui kendala besar. Para peneliti telah berjuang untuk mengidentifikasi sel-sel tua yang tersembunyi di antara sel-sel sehat di jaringan hidup.
Aptamers DNA membantu peneliti mengidentifikasi sel-sel tua
Sebuah tim dari Mayo Clinic kini mengklaim telah menemukan strategi baru yang menjanjikan. Dalam jurnal Aging Cell, para peneliti menjelaskan teknik yang menggunakan molekul yang disebut “aptamers” untuk menandai sel-sel tua.
Aptamers adalah untaian pendek DNA sintetik yang secara alami terlipat menjadi bentuk tiga dimensi yang kompleks. Bentuk-bentuk ini memungkinkan mereka untuk menempel pada protein spesifik yang ada di permukaan sel.
Bekerja dengan sel tikus, para ilmuwan memeriksa lebih dari 100 triliun rangkaian DNA acak dan mengidentifikasi beberapa aptamer langka yang mampu mengikat protein yang terkait dengan sel tua. Setelah terpasang, aptamers secara efektif menandai sel untuk identifikasi.
“Pendekatan ini menetapkan prinsip bahwa aptamers adalah teknologi yang dapat digunakan untuk membedakan sel-sel tua dari sel-sel sehat,” kata ahli biokimia dan biologi molekuler Jim Maher, III, Ph.D., peneliti utama studi tersebut. “Meskipun penelitian ini merupakan langkah pertama, hasilnya menunjukkan bahwa pendekatan ini pada akhirnya dapat diterapkan pada sel manusia.”
Sebuah percakapan kebetulan memicu penemuan tersebut
Proyek ini dimulai dengan ide tak terduga yang dibagikan selama percakapan informal di antara mahasiswa pascasarjana Mayo Clinic.
Keenan Pearson, Ph.D. – yang baru saja lulus dari Sekolah Pascasarjana Ilmu Biomedis Mayo Clinic – sedang mempelajari bagaimana aptamers dapat digunakan melawan kanker otak atau penyakit neurodegeneratif saat bekerja dengan Dr. Maher.
Di tempat lain di kampus, Sarah Jachim, Ph.D., yang juga sedang menyelesaikan penelitian pascasarjana pada saat itu, sedang mempelajari sel-sel penuaan dan penuaan di laboratorium Nathan LeBrasseur, Ph.D.
Kedua mahasiswa tersebut bertemu di sebuah acara ilmiah dan mulai mendiskusikan proyek tesis mereka. Dr Pearson mulai bertanya-tanya apakah teknologi aptamer dapat diadaptasi untuk mengenali sel-sel tua.
“Saya pikir idenya bagus, tapi saya tidak tahu proses mempersiapkan sel-sel tua untuk pengujian, dan itulah keahlian Sarah,” kata Dr. Pearson, yang menjadi penulis utama publikasi tersebut.
Peneliti mengejar ide ‘gila’
Para siswa mempresentasikan ide tersebut kepada mentor mereka serta peneliti Darren Baker, Ph.D., yang karyanya berfokus pada terapi yang menargetkan sel-sel tua.
Dr Maher mengatakan konsep tersebut pada awalnya tampak “gila”, namun cukup menarik untuk diselidiki lebih lanjut. Para mentor akhirnya menerima kolaborasi.
“Sejujurnya kami menyukai kenyataan bahwa ini adalah ide siswa dan sinergi nyata dari dua bidang penelitian,” kata Dr. Maher.
Penelitian ini berkembang pesat. Eksperimen awal menghasilkan hasil yang menggembirakan lebih cepat dari yang diperkirakan, sehingga mengarahkan tim untuk merekrut siswa tambahan dari beberapa laboratorium.
Mahasiswa pascasarjana Brandon Wilbanks, Ph.D., Luis Prieto, Ph.D., dan MD-Ph.D. Mahasiswa Caroline Doherty membawakan teknik khusus termasuk mikroskop tingkat lanjut dan analisis sampel jaringan yang lebih beragam.
“Sangat membesarkan hati untuk melakukan lebih banyak upaya,” kata Dr. Jachim, “karena kami tahu bahwa ini adalah proyek yang akan berhasil.”
Petunjuk Baru Tentang Biologi Sel Zombie
Studi ini bisa menawarkan lebih dari sekedar cara baru untuk mengidentifikasi sel-sel tua. Hal ini juga memungkinkan untuk menemukan informasi tentang sel itu sendiri.
“Sampai saat ini, tidak ada penanda universal yang mengkarakterisasi sel-sel tua,” jelas Dr. Maher. “Penelitian kami dirancang agar terbuka untuk menargetkan molekul permukaan sel-sel tua. Keunggulan dari pendekatan ini adalah kami membiarkan para aptamers memilih molekul mana yang akan diikat.”
Beberapa aptamers melekat pada variasi fibronektin, suatu protein yang ditemukan pada permukaan sel tikus. Para peneliti belum memahami secara pasti bagaimana varian fibronektin ini berhubungan dengan penuaan, namun penemuan ini dapat membantu para ilmuwan untuk lebih mendefinisikan apa yang membuat sel-sel tua itu unik.
Potensi masa depan untuk penuaan dan pengobatan penyakit
Para peneliti mengingatkan bahwa penelitian tambahan akan diperlukan sebelum aptamers dapat mengidentifikasi sel-sel tua pada manusia dengan andal.
Namun, teknologi ini pada akhirnya bisa menjadi lebih dari sekadar alat pendeteksi. Para ilmuwan percaya bahwa aptamers suatu hari nanti dapat memberikan terapi langsung ke sel-sel tua, sehingga memungkinkan pendekatan terapi yang sangat bertarget.
Dr Pearson mengatakan aptamers juga lebih murah dan lebih mudah beradaptasi dibandingkan antibodi tradisional, yang biasa digunakan untuk membedakan jenis sel yang berbeda.
“Proyek ini mendemonstrasikan konsep baru,” jelas Dr. Maher. “Penelitian di masa depan dapat memperluas pendekatan terhadap aplikasi yang berkaitan dengan sel-sel tua pada penyakit manusia.”
