Tikus di sebelah kiri adalah seekor chimeric dengan mata gelap dan bercak bulu hitam, hasil sel induk yang berasal dari gen Choanoflagellate Sox. Tikus tipe liar di sebelah kanan memiliki mata merah dan bulu serba putih. Perbedaan warna ini disebabkan oleh penanda genetik yang digunakan untuk membedakan sel induk, bukan efek langsung dari gen itu sendiri. Kredit: Gao Ya dan Alvin Kin Shing Lee, mengucapkan terima kasih kepada Pusat Penelitian Pengobatan Komparatif (CCMR) atas dukungan mereka. (Kredit: Universitas Queen Mary London)
LONDON — Mungkinkah gen sejak awal kehidupan memegang kunci revolusi sel induk? Eksperimen inovatif dapat mewujudkannya. Para peneliti berhasil menciptakan tikus hidup menggunakan alat genetik dari organisme mikroskopis yang hidup hampir satu miliar tahun lalu. Prestasi ilmiah ini tidak hanya menantang pemahaman kita tentang evolusi sel tetapi juga membuka pintu baru bagi pengobatan regeneratif.
Para ilmuwan dari Queen Mary University of London dan The University of Hong Kong menggunakan gen dari choanoflagellata — organisme kecil bersel tunggal yang merupakan kerabat terdekat hewan — untuk menghasilkan sel induk yang mampu berkembang menjadi tikus utuh. Dengan memasukkan gen purba ke dalam sel tikus, para peneliti menunjukkan kesinambungan fungsi genetik yang luar biasa selama ratusan juta tahun evolusi.
“Dengan berhasil menciptakan tikus menggunakan peralatan molekuler yang berasal dari kerabat kita yang bersel tunggal, kita menyaksikan kesinambungan fungsi yang luar biasa selama hampir satu miliar tahun evolusi,” kata Dr. Alex de Mendoza dari Queen Mary University of London, pemimpin penelitian tersebut. peneliti penelitian yang diterbitkan di Komunikasi Alamdalam rilis media.
Eksperimen tersebut melibatkan penggantian gen Sox2 asli tikus dengan gen serupa dari choanoflagellata. Ketika sel-sel yang dimodifikasi secara genetik ini disuntikkan ke dalam embrio tikus yang sedang berkembang, mereka berhasil berintegrasi, menghasilkan tikus chimeric dengan ciri-ciri khas seperti bercak bulu hitam dan mata gelap.
Apa yang membuat penemuan ini sangat menarik adalah implikasinya terhadap pemahaman betapa kompleksnya kehidupan bisa muncul. Gen choanoflagellate, yang awalnya mungkin digunakan untuk mengontrol proses dasar seluler, digunakan kembali oleh organisme multiseluler untuk mendorong pembentukan dan pengembangan sel induk.
Di luar signifikansi evolusionernya, penelitian ini dapat merevolusi pengobatan regeneratif. Dengan mengeksplorasi alat genetik kuno ini, para ilmuwan dapat mengembangkan terapi sel induk yang lebih efektif dan teknik canggih untuk mengobati penyakit atau memperbaiki jaringan yang rusak.
“Mempelajari asal muasal alat genetika ini memungkinkan kita berinovasi dengan pandangan yang lebih jelas tentang bagaimana mekanisme pluripotensi dapat diubah atau dioptimalkan,” Dr. Ralf Jauch dari The University of Hong Kong mencatat.
Terobosan ini mengingatkan kita bahwa unsur-unsur penyusun kehidupan lebih mudah beradaptasi dan saling berhubungan daripada yang pernah kita bayangkan, karena organisme-organisme kecil dan purba menyimpan rahasia mendalam tentang asal-usul biologis kita.
Ringkasan Makalah
Metodologi
Studi ini menyelidiki asal usul dua protein, Sox dan POU, yang penting untuk sel induk pada hewan. Para peneliti mengeksplorasi cara kerja protein ini dengan mempelajari struktur dan fungsinya pada hewan dan kerabat uniselulernya, seperti choanoflagellata. Dengan menggunakan eksperimen, mereka menguji apakah protein dari organisme bersel tunggal ini dapat melakukan tugas yang sama seperti pada hewan. Misalnya, mereka mencoba memprogram ulang sel tikus menjadi sel induk menggunakan protein ini. Mereka juga menciptakan kembali versi kuno dari protein ini untuk melihat bagaimana fungsinya berkembang seiring waktu.
Hasil Utama
Para peneliti menemukan bahwa beberapa organisme uniseluler, yang berkerabat dengan hewan, sudah memiliki protein seperti Sox dan POU. Protein ini dapat berikatan dengan DNA dan, dalam beberapa kasus, bahkan meniru fungsi protein sel induk hewan. Misalnya, protein Sox choanoflagellate tertentu mampu menggantikan protein hewani dan berhasil memprogram ulang sel tikus menjadi sel induk. Namun, protein POU dari organisme uniseluler ini tidak memiliki kemampuan ini, sehingga menunjukkan perbedaan dalam peran evolusinya.
Keterbatasan Studi
- Kesenjangan Pengambilan Sampel Uniseluler: Penelitian ini mengandalkan data genom terbatas dari organisme uniseluler, yang mungkin tidak memberikan gambaran lengkap.
- Validasi Fungsional: Percobaan menunjukkan beberapa kesamaan fungsional tetapi tidak dapat sepenuhnya meniru kondisi alami pembuatan sel induk pada hewan.
- Evolusi Spesifik Konteks: Meskipun beberapa fungsi dipertahankan, fungsi lainnya mungkin telah berevolusi secara unik pada hewan, sehingga membatasi kemampuan penelitian untuk menggeneralisasi temuan di semua garis keturunan.
Diskusi & Kesimpulan
Studi ini menyoroti bahwa protein penting untuk sel induk hewan, seperti Sox dan POU, sudah ada bahkan sebelum hewan berevolusi. Protein-protein ini berperan dalam organisme yang lebih sederhana, menunjukkan bahwa kemampuan pengikatan dan pengaturan DNA mereka digunakan untuk kehidupan multiseluler. Penggunaan kembali secara evolusioner ini mungkin menjelaskan bagaimana sifat-sifat kompleks, seperti sel induk, muncul pada hewan. Temuan ini juga menggarisbawahi akar evolusi yang mendalam dari beberapa mekanisme biologis yang paling penting.
Pendanaan & Pengungkapan
Penelitian ini didanai oleh institusi seperti Universitas Hong Kong dan Institut Mikrobiologi Terestrial Max Planck. Para penulis menyatakan tidak ada konflik kepentingan. Pedoman etis untuk penggunaan hewan diikuti sesuai persetujuan dari dewan institusi masing-masing.
