Ilmuwan Spanyol telah menemukan bahwa ketika tikus direkayasa secara genetik, panjang telomer dalam selnya meningkat. Hal ini memungkinkan mereka untuk memperpanjang hidup mereka, namun, perlu beberapa trik agar monster asli tidak muncul pada cahaya putih. "Lenta.ru" berbicara tentang metode berisiko meremajakan sel-sel tua.
Telomer adalah ujung kromosom, yang dibentuk dengan mengulang bagian DNA, terdiri dari enam nukleotida (TTAGGG). Meskipun tampak tidak berguna, mereka menjalankan fungsi yang sangat penting. Faktanya adalah ketika sel membelah, kromosom mulai disalin, tetapi proses ini tidak berjalan tanpa jejak bagi mereka. Dalam kromosom baru, ujungnya selalu sedikit lebih pendek daripada kromosom induk. Telomer berperan sebagai tutup pelindung karena tidak membawa informasi genetik yang penting.
Namun, dengan setiap generasi sel, telomer semakin pendek, sampai saat kritis, yang disebut batas Hayflick, terjadi. Sel, setelah mencapai batas ini, tidak lagi membelah dan mati.
Beberapa sel (batang, kelamin dan beberapa lainnya) mampu meningkatkan panjang telomere mereka. Ini karena enzim yang disebut telomerase endogen. Ia menambahkan fragmen TTAGGG yang sama ke ujung kromosom, dan jika Anda meningkatkan jumlahnya dalam sel, maka mereka dapat membelah tanpa batas, mengatasi batas Hayflick.
Sel induk dalam tubuh orang dewasa juga secara bertahap menua, karena tidak banyak telomerase yang diproduksi di dalamnya. Namun, organisme hidup cukup untuk bertahan selama bertahun-tahun, menyembuhkan luka mereka berulang kali.
Ketika jaringan biologis rusak, proses regenerasinya dimulai. Sel induk membelah menjadi sel somatik (tubuh) normal. “Keturunan” tersebut tidak hanya kehilangan kemajemukan, yaitu kemampuan untuk bertransformasi (berdiferensiasi), tetapi juga kehilangan kemampuan untuk mensintesis telomerase. Dengan demikian, tubuh hanya mengizinkan kelompok sel tertentu untuk membelah tanpa batas, karena jika tidak, risiko tumor kanker akan meningkat berkali-kali lipat.
Sel induk embrio
Video promosi:
Foto: Nissim Benvenisty / Wikimedia
Apa yang mengubah sel punca menjadi sel normal? Meskipun gen yang sama ditemukan di semua sel tubuh, beberapa di antaranya dapat dimatikan dalam jenis jaringan tertentu. Misalnya, di jaringan saraf otak, yang dilalui impuls listrik, satu set gen bekerja, dan di pulau Langerhans, yang berada di pankreas dan memproduksi insulin, lainnya. Sistem tingkat yang lebih tinggi yang terdiri dari faktor epigenetik - molekul yang menempel pada DNA dan mengatur fungsinya - menghidupkan dan mematikan gen. Seluruh rangkaian faktor yang melekat pada heliks ganda membentuk epigenom, dan, tentu saja, berbeda di setiap jenis jaringan.
Kesimpulan logis berikut ini: untuk mengubah sel kembali menjadi sel induk, Anda perlu mengubahnya dengan epigenom, dengan kata lain, memprogram ulang. Ini dapat dicapai dengan memasukkan empat senyawa spesifik yang disebut faktor Yamanaka (OSKM - Okt4, Klf4, Sox2 dan c-Myc). Mereka juga terlibat dalam regulasi epigenetik, menjaga kemampuan sel untuk berdiferensiasi. Mereka pertama kali digunakan pada tahun 2006 oleh peneliti Jepang Shinya Yamanaka, yang mampu mengubah fibroblast menjadi sel induk terinduksi (sel iPS). Untuk ini, pada tahun 2012, ilmuwan dianugerahi Hadiah Nobel.
Yamanaka sebenarnya meremajakan sel-sel individu dengan memprogram ulang mereka pada tingkat epigenetik dan memulai proses dediferensiasi. Timbul pertanyaan: apakah mungkin melakukan hal yang sama dengan seluruh organisme, setidaknya dengan tikus? Masalahnya adalah dengan melakukan ini kita melanggar perjanjian "seharusnya tidak ada banyak sel induk", karena, seperti yang telah disebutkan, risiko kanker meningkat. Selain itu, tidak masuk akal untuk mengubah organ dan jaringan menjadi gumpalan sel iPS yang homogen - tubuh akan mati begitu saja. Kesulitan lain terletak pada kenyataan bahwa sel punca yang diinduksi dapat secara spontan berkembang menjadi teratoma (dari bahasa Yunani kuno τέρατος - "monster") - tumor dalam bentuk organ yang kurang berkembang, seperti gigi, mata, atau bahkan otak.
Namun, ternyata tumor sangat mungkin dihindari. Jadi, Anda tidak dapat mengubah sel somatik menjadi sel induk, menghilangkan fungsinya, tetapi hanya mengaktifkan sebentar faktor Yamanaka untuk sedikit meremajakan jaringan. Untuk melakukan ini, para ilmuwan telah menciptakan tikus transgenik, memasukkan kaset dengan satu set gen berurutan yang mengkodekan OSKM ke dalam DNA mereka. Kaset, yang disebut polikistronik (cistron adalah sama dengan gen), dihidupkan dengan adanya doksisiklin antibiotik semi-sintetik. Dengan demikian, faktor Yamanaka diproduksi. Tanpa antibiotik, pemrograman ulang akan berhenti.
Telomerase (titik hijau) di pankreas tikus GM
Foto: Maria A. Blasco / CNIO
Peneliti Spanyol, yang mempelajari perubahan telomer pada tikus yang diprogram ulang, memutuskan untuk tidak mempersulit tugas tersebut. Untuk tujuan mereka, itu cukup untuk mengaktifkan kaset polikistronik dan melacak apa yang terjadi pada ujung kromosom. Adanya teratoma dan displasia pada jaringan hewan menunjukkan bahwa pemrograman ulang berhasil.
Para ilmuwan telah menemukan bahwa ketika sel somatik berubah menjadi telomer batang, mereka memanjang. Ini logis, mengingat sel iPS dapat membelah tanpa batas. Selain itu, para peneliti telah menentukan bahwa telomerase memainkan peran penting dalam hal ini.
Hingga saat ini, ahli genetika tidak memiliki bukti yang memungkinkan untuk menginduksi telomerase endogen pada organisme dewasa dengan menggunakan faktor epigenetik. Tapi inilah yang sebenarnya terjadi. Faktor Yamanaka tampaknya mengalihkan kaskade gen, yang akhirnya mengaktifkan enzim pemanjangan telomer.
Sel kanker HeLa
Foto: Domain Publik / Wikimedia
Proses serupa tidak hanya menyertai pemrograman ulang sel somatik, tetapi juga keganasannya. Sel kanker memiliki banyak kesamaan dengan sel induk. Dia bisa berbagi tanpa batas. Contoh paling terkenal adalah sel HeLa yang "abadi". Mereka diisolasi pada tahun 1951 dari tumor serviks pasien Henrietta Lacks, yang meninggal pada tahun yang sama, dan masih digunakan dalam berbagai percobaan.
Sel kanker pada dasarnya adalah sel somatik yang diprogram ulang juga. Menurut para ilmuwan, perubahan serupa terjadi dengan telomer di dalamnya. Oleh karena itu, penelitian dengan sel iPS akan mengungkap detail proses molekuler yang terjadi selama pembentukan tumor.
Alexander Enikeev
