

(© unlimit3d – stock.adobe.com)
WINA, Austria — Bagaimana jika Anda bisa berhenti sejenak pada keajaiban hidup? Kedengarannya seperti fiksi ilmiah, namun para peneliti telah menemukan bukti bahwa embrio manusia mungkin memiliki “tombol tunda” rahasia. Temuan luar biasa ini, yang dirinci dalam sebuah studi baru, berpotensi merevolusi masa depan perawatan kesuburan.
Diterbitkan di jurnal Selpenelitian ini mengungkapkan bahwa embrio kita mungkin memiliki kemampuan dormansi yang serupa dengan yang diamati pada banyak mamalia lain, sehingga membuka kemungkinan baru untuk pengobatan reproduksi dan penelitian sel induk.
Kemampuan untuk memasuki keadaan mati suri, yang dikenal sebagai diapause, adalah ciri umum pada lebih dari 130 spesies mamalia. Trik evolusi ini memungkinkan hewan untuk menunda implantasi embrio mereka sebagai respons terhadap kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan, sehingga secara efektif menunda perkembangan hingga keadaan membaik. Meskipun fenomena ini telah terdokumentasi dengan baik pada hewan seperti tikus, kanguru, dan bahkan beruang, fenomena ini belum pernah diamati secara meyakinkan pada manusia – hingga saat ini.
Dalam studi tersebut, tim ilmuwan internasional, yang dipimpin oleh peneliti dari Max Planck Institute for Molecular Genetics di Jerman dan Institute of Molecular Biotechnology di Austria, menunjukkan bahwa embrio dan sel induk manusia dapat dibujuk ke dalam kondisi seperti diapause. Kondisi tidak aktif ini ditandai dengan melambatnya pertumbuhan, berkurangnya konsumsi energi, dan kemampuan luar biasa untuk melanjutkan perkembangan normal ketika sinyal yang tepat diberikan.
Kunci untuk mendorong jeda embrionik ini terletak pada manipulasi jalur seluler yang dikenal sebagai mTOR (target mekanistik rapamycin). Dengan menghambat aktivitas mTOR, para peneliti mampu memperlambat perkembangan “blastoid” manusia – struktur yang dikembangkan di laboratorium yang sangat mirip dengan embrio tahap awal. Blastoid ini, dibuat menggunakan sel induk berpotensi majemuk manusia, memberikan alternatif etis untuk mempelajari embrio manusia sebenarnya sambil tetap menawarkan wawasan berharga tentang perkembangan awal.
Ketika diobati dengan inhibitor mTOR, blastoid memasuki keadaan dormansi yang dapat dipertahankan hingga delapan hari. Selama waktu ini, pembelahan sel melambat, dan struktur mirip embrio menunjukkan penurunan aktivitas metabolisme. Hebatnya, ketika inhibitornya dihilangkan, blastoid tersebut “bangun” dan melanjutkan perkembangannya seolah-olah tidak terjadi apa-apa.
“Saat kami merawat sel induk dan blastoid manusia dengan penghambat mTOR, kami mengamati adanya keterlambatan perkembangan, yang berarti bahwa sel manusia dapat menggunakan mesin molekuler untuk menghasilkan respons seperti diapause,” jelas Aydan Bulut-Karslioglu, salah satu peneliti utama studi tersebut. , dalam sebuah pernyataan.


Kemampuan untuk menghentikan sementara dan melanjutkan pembangunan dapat mempunyai implikasi besar terhadap perawatan kesuburan. Saat ini, waktu implantasi embrio merupakan faktor penting dalam keberhasilan fertilisasi in vitro (IVF). Penemuan cara untuk menghentikan sementara perkembangan embrio dapat memberi dokter lebih banyak fleksibilitas dalam menentukan waktu implantasi, sehingga berpotensi meningkatkan peluang keberhasilan kehamilan.
“Di satu sisi, menjalani perkembangan yang lebih cepat diketahui akan meningkatkan tingkat keberhasilan fertilisasi in vitro (IVF), dan meningkatkan aktivitas mTOR dapat mencapai hal ini,” kata Nicolas Rivron, peneliti utama lainnya dalam studi tersebut. “Di sisi lain, memicu keadaan tidak aktif selama prosedur IVF dapat memberikan rentang waktu yang lebih besar untuk menilai kesehatan embrio dan menyinkronkannya dengan ibu untuk implantasi yang lebih baik di dalam rahim.”
Selain itu, penelitian ini menyoroti biologi dasar perkembangan manusia purba. Dengan membandingkan blastoid manusia yang tidak aktif dengan embrio tikus yang berada diapause, para peneliti mengidentifikasi persamaan dan perbedaan dalam cara berbagai spesies menangani keadaan jeda ini. Pendekatan komparatif ini memberikan wawasan baru mengenai konservasi evolusioner pada proses perkembangan mamalia.
“Potensi ini mungkin merupakan sisa dari proses evolusi yang tidak lagi kita manfaatkan,” kata Rivron. “Meskipun kita telah kehilangan kemampuan untuk memasuki masa dormansi secara alami, eksperimen ini menunjukkan bahwa kita masih mempertahankan kemampuan batin ini dan pada akhirnya dapat melepaskannya.”
Penelitian ini juga memiliki implikasi di luar pengobatan reproduksi. Kemampuan untuk menyebabkan keadaan tidak aktif pada sel induk dapat mengarah pada metode baru untuk melestarikan dan mengangkut sumber daya hayati yang berharga ini. Selain itu, memahami mekanisme dormansi seluler dapat menjadi masukan bagi penelitian kanker, di mana beberapa sel tumor memasuki keadaan diam serupa untuk menghindari pengobatan.
Meskipun penelitian ini menunjukkan kemajuan yang signifikan dalam pemahaman kita tentang perkembangan embrio manusia, para peneliti menekankan bahwa masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan sebelum temuan ini dapat diterjemahkan ke dalam aplikasi klinis. Pertimbangan etis dan masalah keamanan harus ditangani secara hati-hati sebelum teknik apa pun yang melibatkan manipulasi embrio manusia dapat diterapkan dalam perawatan kesuburan.
Namun demikian, penemuan ini membuka jalan baru yang menarik untuk penelitian dan terapi potensial. Dengan mengungkap rahasia dormansi embrio, para ilmuwan telah mengambil langkah penting untuk mengungkap misteri perkembangan manusia dan mungkin telah menemukan alat baru yang ampuh dalam upaya membantu mereka yang berjuang dengan infertilitas.
Ringkasan Makalah
Metodologi
Para peneliti menggunakan kombinasi teknik untuk mempelajari dormansi embrio. Mereka menciptakan “blastoid”, yaitu struktur yang dikembangkan di laboratorium yang meniru embrio tahap awal, menggunakan sel induk berpotensi majemuk manusia. Blastoid ini kemudian diolah dengan bahan kimia yang menghambat jalur mTOR, pengatur utama pertumbuhan dan metabolisme sel. Tim mengamati bagaimana perilaku blastoid yang diberi perlakuan ini dari waktu ke waktu, mengukur hal-hal seperti laju pembelahan sel dan aktivitas metabolisme.
Mereka juga melakukan percobaan serupa pada embrio tikus sebenarnya sebagai perbandingan. Selain itu, mereka menggunakan teknik canggih seperti pengurutan RNA sel tunggal untuk menganalisis pola ekspresi gen dalam sel individual blastoid yang tidak aktif dan aktif.
Hasil Utama
Studi tersebut menemukan bahwa penghambatan aktivitas mTOR pada blastoid manusia menyebabkan keadaan dormansi yang dapat bertahan hingga 8 hari. Selama waktu ini, pembelahan sel melambat secara signifikan, namun struktur dasar blastoid tetap utuh. Ketika inhibitor mTOR dihilangkan, blastoid kembali berkembang normal. Yang penting, blastoid yang tidak aktif mempertahankan kemampuannya untuk membentuk semua jenis sel yang diperlukan untuk perkembangan awal embrio, bahkan setelah jeda. Para peneliti juga mengamati kesamaan dalam pola ekspresi gen antara blastoid manusia yang tidak aktif dan embrio tikus diapause, menunjukkan adanya mekanisme yang dilestarikan di seluruh spesies.
Keterbatasan Studi
Pertama, penelitian ini menggunakan blastoid dibandingkan embrio manusia sebenarnya, yang mungkin tidak secara sempurna mereplikasi semua aspek perkembangan embrio. Kedua, dormansi yang diinduksi hanya dapat bertahan hingga 8 hari, lebih pendek dari periode diapause yang diamati pada beberapa hewan. Selain itu, meskipun blastoid dapat melanjutkan perkembangannya setelah dormansi, potensi perkembangan jangka panjangnya belum sepenuhnya dinilai. Yang terakhir, implikasi keamanan dan etika dari manipulasi perkembangan embrio manusia dengan cara ini memerlukan pertimbangan yang cermat sebelum penerapan klinis apa pun dapat dilakukan.
Diskusi & Kesimpulan
Studi ini memberikan bukti kuat bahwa sel manusia memiliki mesin molekuler untuk memasuki keadaan seperti diapause, meskipun kemampuan ini tidak digunakan secara alami dalam reproduksi manusia. Penemuan ini memiliki implikasi yang signifikan baik bagi ilmu pengetahuan dasar maupun aplikasi klinis. Hal ini menawarkan wawasan baru mengenai biologi dasar perkembangan manusia awal dan konservasi evolusioner dari proses perkembangan mamalia.
Dari sudut pandang klinis, kemampuan untuk menginduksi dormansi sementara pada embrio dapat meningkatkan teknik IVF, sehingga memungkinkan waktu implantasi embrio yang lebih fleksibel dan berpotensi meningkatkan tingkat keberhasilan. Selain itu, penelitian ini membuka kemungkinan-kemungkinan baru dalam pelestarian dan manipulasi sel induk, yang dapat berdampak luas pada bidang-bidang seperti pengobatan regeneratif dan penemuan obat.
Pendanaan & Pengungkapan
Penelitian ini didukung oleh berbagai sumber pendanaan, termasuk German Academic Exchange Service, Swiss National Science Foundation, Wellcome Trust, European Research Council, Austrian Science Fund, Max Planck Society, dan Humboldt Foundation. Nicolas Rivron, salah satu peneliti utama, didanai oleh Hibah Konsolidator ERC. Para peneliti menyatakan tidak ada persaingan kepentingan terkait penelitian tersebut.