Ilmuwan Temukan Cara Membalikkan Proses Penuaan Sel Induk Dewasa

"Dengan menekan akumulasi transkrip beracun dari retrotransposons, kami mampu membalikkan proses penuaan sel induk dewasa manusia dalam kultur," kata Lunyak.

---

Para peneliti telah menunjukkan bahwa mereka mampu membalikkan proses penuaan sel-sel induk dewasa manusia, yang bertanggung jawab dalam menumbuhkan jaringan tua atau rusak. Temuan ini dapat mengarah pada pengobatan medis yang bisa memperbaiki sejumlah penyakit akibat kerusakan jaringan seiring penuaan.

Sebuah kelompok riset yang dipimpin Buck Institute for Research on Aging dan Georgia Institute of Technology, melakukan penelitian dalam kultur sel, yang muncul dalam jurnal Cell Cycle edisi 1 September 2011.

Kekuatan regeneratif pada jaringan dan organ mengalami penurunan seiring bertambahnya usia. Hipotesis sel induk tentang penuaan menunjukkan bahwa organisme hidup adalah setua jaringan tertentu atau sel induk dewasanya sendiri. Dengan demikian, pemahaman tentang molekul dan proses yang memungkinkan sel induk dewasa manusia memulai pembaruan diri dan membagi, berkembang biak kemudian mengalami perbedaan dalam rangka meremajakan jaringan yang rusak, mungkin menjadi kunci untuk pengobatan regeneratif dan pada akhirnya bisa menjadi penyembuhan bagi banyak penyakit yang berkaitan dengan usia.

Sebuah kelompok riset yang dipimpin oleh Buck Institute for Research on Aging, bekerjasama dengan Institut Teknologi Georgia, melakukan penelitian yang memfokuskan pada kesalahan jam biologis yang mendasari pembagian terbatas pada sel induk dewasa manusia seiring usianya.

“Kami tunjukkan bahwa kami mampu membalikkan proses penuaan sel induk dewasa manusia melalui cara intervensi dengan aktivitas pengkodean RNA non-protein yang berasal dari wilayah genom yang diberhentikan sebagai ‘sampah genomik’ non-fungsional,” kata Victoria Lunyak, profesor di Buck Institute for Research on Aging.

Sel induk dewasa sangatlah penting karena membantu menjaga jaringan manusia yang sehat dengan cara mengganti sel-sel yang menua atau rusak. Mereka juga multipoten, artinya sel induk dewasa dapat tumbuh dan menggantikan sejumlah sel-sel tubuh dalam jaringan atau organ.

Namun, seperti halnya sel-sel dalam hati, atau organ lainnya, yang bisa rusak dari waktu ke waktu, sel induk dewasa juga mengalami kerusakan yang berkaitan dengan usia. Dan ketika hal itu terjadi, tubuh tidak mampu lagi mengganti jaringan yang rusak seperti sebelumnya, menyebabkan sejumlah penyakit dan kondisi.

Namun, jika para ilmuwan bisa menemukan cara untuk mempertahankan sel-sel induk dewasa muda, mereka mungkin bisa menggunakan sel-sel itu untuk memperbaiki jaringan jantung yang rusak setelah serangan jantung; menyembuhkan luka; memperbaiki sindrom metabolik; memproduksi insulin untuk penderita diabetes tipe 1; menyembuhkan artritis dan osteoporosis serta meregenerasi tulang.

Tim riset memulai dengan hipotesa bahwa kerusakan DNA dalam genom sel induk dewasa akan terlihat sangat berbeda dengan kerusakan akibat penuaan yang terjadi pada sel-sel tubuh biasa. Mereka menduga demikian karena sel-sel tubuh diketahui mengalami pemendekan tutupan yang ditemukan pada ujung kromosom, yang dikenal sebagai telomere. Namun sel induk dewasa diketahui bekerja mempertahankan telomere-nya masing-masing. Sebagian besar kerusakan akibat penuaan secara luas dianggap sebagai akibat dari kehilangan telomere. Maka pastilah terdapat mekanisme yang berbeda pada permainan yang merupakan kunci untuk menjelaskan bagaimana penuaan terjadi pada sel-sel induk dewasa, pikir mereka.

Para peneliti menggunakan sel induk dewasa dari manusia dan mengkombinasikan teknik eksperimental dengan pendekatan komputasi untuk mempelajari perubahan dalam genom yang berhubungan dengan penuaan. Mereka membandingkan sel induk dewasa dari individu muda, yang masih bisa memperbaharui diri, dengan sel-sel dari individu yang sama yang perlintasannya diperpanjang dalam kultur. Model percepatan penuaan sel induk dewasa memperlemah kapasitas regeneratif sel induk dewasa. Para peneliti melihat pada perubahan di situs-situs genom yang menumpuk kerusakan DNA pada kedua kelompok.

“Kami menemukan bahwa sebagian besar kerusakan DNA dan perubahan kromatin yang terkait dengan penuaan sel induk dewasa adalah dikarenakan bagian-bagian genom yang dikenal sebagairetrotransposons,” kata King Jordan, profesor di School of Biology at Georgia Tech.

“Retroransposons sebelumnya dianggap non-fungsional dan bahkan dicap sebagai ‘DNA sampah’, namun akumulasi bukti menunjukkan bahwa elemen-elemen ini memainkan peran penting dalam regulasi genom,” tambahnya.

Sementara sel induk dewasa muda mampu menekan aktivitas transkripsi unsur-unsur genomik dan berurusan dengan kerusakan DNA, sel induk dewasa yang lebih tua tidak mampu mengais transkripsi ini. Penemuan baru menunjukkan bahwa peristiwa ini merugikan bagi kemampuan regeneratif dari sel induk dan memicu proses yang dikenal sebagai penuaan selular.

“Dengan menekan akumulasi transkrip beracun dari retrotransposons, kami mampu membalikkan proses penuaan sel induk dewasa manusia dalam kultur,” kata Lunyak.

“Selain itu, dengan memutar jam seluler dengan cara ini, kami tidak hanya mampu meremajakan ‘usia’ sel induk manusia, namun, yang mengejutkan juga, kami mampu mengatur ulang mereka ke tahap awal perkembangan, dengan mengatur “faktor pluripotensi” – protein yang secara kritis terlibat dalam pembaruan-diri sel induk embrionik yang tidak mengalami pembedaan.” katanya.

Selanjutnya tim riset berencana menggunakan analisis lebih lanjut untuk memvalidasi sejauh mana sel-sel induk yang diremajakan mungkin cocok untuk aplikasi jaringan regeneratif klinis.

Penelitian ini dilakukan oleh tim yang meliputi para anggota dari Buck Institute for Research on Aging, Georgia Institute of Technology, University of California, San Diego, Howard Hughes Medical Institute, Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, International Computer Science Institute, Applied Biosystems dan Tel-Aviv University.

Kredit: Georgia Institute of Technology
Jurnal: Jianrong Wang, Glenn J. Geesman, Sirkka Liisa Hostikka, Michelle Atallah, Benjamin Blackwell, Elbert Lee, Peter J. Cook, Bogdan Pasaniuc, Goli Shariat, Eran Halperin, Marek Dobke, Michael G. Rosenfeld, I. King Jordan and Victoria V. Lunyak. Inhibition of activated pericentromeric SINE/Alu repeat transcription in senescent human adult stem cells reinstates self-renewal. Cell Cycle, Volume 10, Issue 17, Pages 3016 – 3030;