OTAKadalah salah satu organ terpenting, yang mengoperasikan berbagai fungsi pada tubuh manusia. Organ tubuh ini dibentuk dengan mengintegrasikan tipe saraf dan glial khusus yang dihubungkan secara tepat ke dalam jaringan.
Memahami cara kerja jaringan saraf manusia sangat penting untuk menyelidiki kesehatan dan penyakit otak kita. Menyelidiki bagaimana jaringan saraf manusia beroperasi diperlukan karena adanya kebutuhan akan jaringan saraf manusia yang lebih andal yang dapat menerima penilaian fungsional dinamis dari sirkuit saraf.
Sekelompok peneliti dari Universitas Wisconsin–Madison telah mencapai sebuah terobosan besar dengan menciptakan jaringan otak menggunakan printer 3D, yang mampu tumbuh dan berfungsi serupa dengan jaringan otak pada umumnya. Perkembangan ini memberikan harapan besar bagi para ilmuwan yang mempelajari otak dan mereka yang bekerja pada pengobatan berbagai gangguan neurologis dan perkembangan saraf, termasuk kondisi seperti penyakit Alzheimer dan Parkinson.
“Ini bisa menjadi model yang sangat kuat untuk membantu kita memahami bagaimana sel-sel otak dan bagian-bagian otak berkomunikasi pada manusia. Hal ini dapat mengubah cara kita memandang biologi sel induk, ilmu saraf, dan patogenesis banyak gangguan neurologis dan kejiwaan,” kata Su-Chun Zhang, profesor ilmu saraf dan neurologi di Waisman Center UW–Madison sebagaimana dilansir Tech Explorist.
Dapatkan berita up to date dengan semua berita terkini dari Okezone hanya dengan satu akun di
ORION, daftar sekarang dengan
klik disini
dan nantikan kejutan menarik lainnya
Berbeda dengan pendekatan pelapisan vertikal konvensional dalam pencetakan 3D, para peneliti mengadopsi metode horizontal. Mereka menempatkan sel-sel otak, khususnya neuron yang berasal dari sel induk berpotensi majemuk yang diinduksi, dalam gel “tinta biologis” yang lebih lembut dibandingkan upaya sebelumnya.
Gel ini mempertahankan struktur yang cukup untuk menyatukan jaringan sekaligus cukup lembut untuk memungkinkan neuron tumbuh satu sama lain dan menjalin koneksi. Sel-selnya disusun berdampingan, seperti pensil yang diletakkan bersebelahan di atas meja.
“Ini bisa menjadi model yang sangat kuat untuk membantu kita memahami bagaimana sel-sel otak dan bagian-bagian otak berkomunikasi pada manusia. Hal ini dapat mengubah cara kita memandang biologi sel induk, ilmu saraf, dan patogenesis banyak gangguan neurologis dan kejiwaan,” kata Su-Chun Zhang, profesor ilmu saraf dan neurologi di Waisman Center UW–Madison sebagaimana dilansir Tech Explorist.
Berbeda dengan pendekatan pelapisan vertikal konvensional dalam printer 3D, para peneliti mengadopsi metode horizontal. Mereka menempatkan sel-sel otak, khususnya neuron yang berasal dari sel induk berpotensi majemuk yang diinduksi, dalam gel “tinta biologis” yang lebih lembut dibandingkan upaya sebelumnya.
Gel ini mempertahankan struktur yang cukup untuk menyatukan jaringan sekaligus cukup lembut untuk memungkinkan neuron tumbuh satu sama lain dan menjalin koneksi. Sel-selnya disusun berdampingan, seperti pensil yang diletakkan bersebelahan di atas meja.
“Jaringan kita tetap relatif tipis dan ini memudahkan neuron mendapatkan cukup oksigen dan nutrisi dari media pertumbuhan,” kata Yuanwei Yan, salah seorang ilmuwan di laboratorium Zhang.
Hasil penelitiannya luar biasa—sel-sel di jaringan otak yang dicetak 3D dapat berkomunikasi satu sama lain secara efektif. Sel-sel yang dicetak meluas melalui media di sekitarnya, menciptakan koneksi di dalam setiap lapisan yang dicetak dan melintasi lapisan yang berbeda. Hal ini menghasilkan jaringan yang menyerupai yang ditemukan di otak manusia. Neuron berkomunikasi dan mengirim sinyal, berinteraksi melalui neurotransmiter, dan membangun jaringan yang rumit, termasuk koneksi dengan sel pendukung yang dimasukkan ke dalam jaringan cetakan.
“Kami mencetak korteks serebral dan striatum, dan apa yang kami temukan cukup mengejutkan,” kata Zhang. “Bahkan ketika kami mencetak sel-sel berbeda dari bagian otak yang berbeda, mereka masih dapat berkomunikasi satu sama lain dengan cara yang sangat istimewa dan spesifik.”
“Laboratorium kami sangat istimewa karena kami dapat memproduksi hampir semua jenis neuron kapan saja. Lalu kami dapat menyatukannya kapan saja dan dengan cara apa pun yang kami suka,” kata Zhang.
“Karena kita dapat mencetak jaringan berdasarkan desainnya, kita dapat memiliki sistem tertentu untuk melihat bagaimana jaringan otak manusia kita beroperasi. Kami dapat melihat secara spesifik bagaimana sel-sel saraf berkomunikasi satu sama lain dalam kondisi tertentu karena kami dapat mencetak apa yang kami inginkan.”
Ketepatan yang dicapai dalam jaringan otak yang dicetak 3D menawarkan fleksibilitas tingkat tinggi untuk berbagai aplikasi. Ini dapat digunakan untuk menyelidiki sinyal sel dalam kondisi seperti sindrom Down, interaksi antara jaringan sehat dan jaringan di dekatnya yang terkena Alzheimer, menyaring calon obat baru yang potensial, atau bahkan mengamati pertumbuhan alami otak.
Aspek penting dari terobosan ini adalah aksesibilitasnya ke banyak laboratorium. Berbeda dengan metode bio-printing lainnya, teknik ini tidak memerlukan peralatan khusus atau prosedur kultur jaringan yang rumit untuk menjaga kesehatan jaringan. Hal ini dapat dipelajari secara menyeluruh menggunakan alat umum seperti mikroskop, teknik pencitraan standar, dan elektroda yang sudah lazim di lapangan.
Meskipun pencapaian saat ini cukup menonjol, para peneliti bertujuan untuk menggali lebih dalam kemungkinan spesialisasi. Mereka berencana untuk meningkatkan “tinta-bio” dan menyempurnakan peralatan mereka untuk memungkinkan orientasi sel tertentu dalam jaringan yang dicetak, sehingga membuka jalan baru untuk studi yang lebih bertarget dan terperinci.
