Selama beberapa generasi, para ilmuwan menganggap ketidakmampuan untuk menumbuhkan kembali bagian tubuh yang hilang sebagai salah satu keterbatasan mendasar manusia dan mamalia lainnya. Meskipun makhluk seperti salamander dapat meregenerasi seluruh anggota tubuhnya, manusia biasanya menyembuhkan lukanya dengan membentuk jaringan parut.
Namun, penelitian baru dari Texas A&M College of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences (VMBS) menunjukkan bahwa kemampuan regeneratif mungkin tidak sepenuhnya hilang pada mamalia. Sebaliknya, mereka mungkin tersembunyi di dalam mesin penyembuhan normal tubuh, menunggu untuk diaktifkan dalam kondisi yang tepat.
“Mengapa beberapa hewan dapat beregenerasi dan yang lainnya, terutama manusia, tidak, adalah pertanyaan besar yang telah ditanyakan sejak zaman Aristoteles,” kata Dr. Ken Muneoka, profesor di Departemen Fisiologi dan Farmakologi Hewan (VTPP) di VMBS. “Saya telah menghabiskan karir saya untuk mencoba mencari tahu hal ini.”
Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan di Komunikasi alamiMuneoka dan rekannya menjelaskan pengobatan dua langkah baru yang menghasilkan regenerasi tulang, struktur sendi, dan ligamen. Meskipun jaringan yang tumbuh kembali bukanlah replika sempurna dari jaringan aslinya, para peneliti yakin pendekatan ini berpotensi membantu mengurangi jaringan parut dan meningkatkan perbaikan jaringan setelah amputasi.
Alihkan penyembuhan dari jaringan parut
Ketika mamalia terluka, tubuh biasanya merespons dengan fibrosis. Selama proses ini, sel fibroblastik dengan cepat menutup luka dan menimbulkan jaringan parut. Meskipun respons ini membantu mencegah infeksi dan kerusakan lainnya, respons ini juga membatasi kemampuan tubuh untuk membangun kembali apa yang telah hilang.
Hewan yang mampu beregenerasi mengikuti jalur yang berbeda. Pada salamander, misalnya, sel-sel serupa berkumpul dalam suatu struktur yang disebut blastema, yang berfungsi sebagai dasar pertumbuhan jaringan baru.
“Sepertinya sel-sel ini dapat bergerak ke dua arah berbeda,” kata Muneoka. “Mereka bisa menimbulkan bekas luka atau menimbulkan blastema. Penelitian kami berfokus pada mengarahkan perilaku fibroblas yang sudah ada di lokasi cedera.”
Untuk mengeksplorasi apakah penyembuhan mamalia dapat didorong menuju regenerasi, tim peneliti mengembangkan pengobatan yang secara berurutan menggunakan dua faktor pertumbuhan yang terkenal.
Langkah pertama adalah menerapkan faktor pertumbuhan fibroblast 2 (FGF2) setelah luka sembuh. Dengan menunggu hingga proses penyembuhan awal selesai, peneliti membiarkan tubuh merespons secara normal sebelum melakukan intervensi.
Menurut Muneoka, tim kemudian “mengubah apa yang terjadi selanjutnya.”
FGF2 mendorong pembentukan struktur mirip blastema, yang biasanya tidak terjadi pada mamalia setelah jenis cedera ini. Beberapa hari kemudian, para peneliti menerapkan faktor pertumbuhan kedua, protein morfogenetik tulang 2 (BMP2), yang mendorong sel-sel ini mulai membangun jaringan baru.
“Ini benar-benar merupakan proses dua langkah,” kata Muneoka. “Pertama-tama Anda menjauhkan sel dari bekas luka, lalu Anda memberi mereka sinyal yang memberi tahu mereka apa yang harus dibangun.”
Memikirkan kembali peran sel induk
Salah satu temuan terpenting penelitian ini adalah bahwa regenerasi tidak memerlukan penambahan sel induk dari luar tubuh, sebuah pendekatan yang biasa dieksplorasi dalam pengobatan regeneratif.
“Tidak perlu mendapatkan sel induk dan memperkenalkannya kembali,” kata Muneoka. “Mereka sudah ada, Anda hanya perlu belajar bagaimana membuat mereka berperilaku sesuai keinginan Anda.”
Larry Suva, profesor VTPP lain yang terlibat dalam penelitian ini, mengatakan hasil ini menantang asumsi lama tentang kemampuan sel mamalia.
“Sel yang kami pikir tidak dapat diprogram sebenarnya tidak dapat diprogram,” kata Suva. “Kemampuannya bukannya tidak ada, melainkan hanya dikaburkan.”
Para peneliti juga menemukan bahwa sel dapat diarahkan untuk membuat struktur di luar lokasi biasanya. Proses ini, yang dikenal sebagai respesifikasi posisi, merupakan bagian penting dari pembangunan.
Dalam istilah praktisnya, sel-sel yang biasanya membantu membentuk satu jenis jaringan mungkin ditugaskan untuk membangun kembali struktur yang berbeda setelah cedera.
Pertumbuhan kembali tulang, tendon, ligamen dan sendi
Meskipun jaringan yang diregenerasi tidak persis sama dengan anatomi aslinya, para peneliti mampu memulihkan semua struktur utama yang telah dihilangkan selama amputasi, termasuk tulang, tendon, ligamen, dan jaringan sendi.
Area yang diregenerasi berisi komponen kerangka dan jaringan ikat yang tersusun dalam pola menyerupai anatomi alami.
“Kami meregenerasi apa yang Anda harapkan pada tingkat cedera ini,” kata Muneoka. “Strukturnya ada, tapi belum dalam bentuk sempurna.”
Hasilnya juga menunjukkan bahwa regenerasi bergantung pada beberapa jalur biologis yang bekerja sama. Rekonstruksi jaringan nampaknya jauh lebih kompleks daripada aktivasi mekanisme tunggal.
Potensi manfaatnya untuk penyembuhan luka
Meskipun penelitian ini masih dalam tahap awal, para ilmuwan yakin penelitian ini dapat diterapkan secara praktis jauh sebelum regenerasi penuh dapat dilakukan.
Daripada hanya berfokus pada penggantian struktur yang hilang, pendekatan ini dapat membantu meningkatkan hasil penyembuhan dengan mengurangi pembentukan bekas luka dan meningkatkan perbaikan jaringan.
“Masyarakat harus mulai berpikir untuk menggunakan isyarat ini selama proses penyembuhan,” kata Muneoka. “Bahkan menjauhkan respons dari jaringan parut dapat memberikan manfaat nyata.”
Jalan menuju uji klinis mungkin juga lebih sederhana dibandingkan banyak terapi eksperimental. BMP2 telah disetujui oleh FDA untuk aplikasi medis tertentu, dan FGF2 saat ini sedang dievaluasi dalam beberapa uji klinis.
Sebuah visi baru tentang regenerasi mamalia
Studi ini menambah bukti yang berkembang bahwa regenerasi pada mamalia mungkin bukan merupakan sifat yang sepenuhnya hilang. Sebaliknya, itu mungkin merupakan kemampuan tidak aktif yang biasanya tetap tidak aktif selama penyembuhan.
“Ini mengubah cara kita berpikir tentang apa yang mungkin terjadi,” kata Suva. “Setelah Anda menunjukkan bahwa regenerasi dapat diaktifkan, hal ini akan membuka pintu bagi pertanyaan-pertanyaan baru.”
Bagi Muneoka, pertanyaan-pertanyaan ini telah memotivasi penelitian selama puluhan tahun dan kini memiliki kerangka kerja baru yang menjanjikan.
“Kegagalan regenerasi pada mamalia bisa dihindari,” ujarnya. “Sekarang kami memiliki model untuk mulai memahami caranya.”
