Sel induk 'membujuk' untuk membentuk jaringan tulang baru
Penelitian baru telah mengidentifikasi cara yang mungkin untuk memanipulasi sel induk tertentu untuk menghasilkan jaringan tulang baru. Hasil penyelidikan ini dapat sangat meningkatkan hasil untuk orang dengan cedera tulang atau kondisi seperti osteoporosis.
Sel induk adalah sel yang tidak berdiferensiasi yang berpotensi untuk mengkhususkan diri dan menjalankan fungsi apa pun.
Banyak penelitian terbaru berfokus pada cara terbaik menggunakan sel punca untuk tujuan terapeutik. Para peneliti sangat tertarik pada bagaimana memanipulasinya untuk membuat jaringan baru yang berhasil menggantikan set sel yang rusak atau yang tidak lagi berfungsi.
Dalam studi baru dari Fakultas Kedokteran Universitas Johns Hopkins di Baltimore, MD, Dr. Aaron James dan timnya telah mempelajari mekanisme yang memungkinkan jenis sel punca tertentu, yang dikenal sebagai "sel punca perivaskular", untuk membentuk sel punca baru. jaringan tulang.
Sel induk ini cenderung berubah menjadi jaringan lemak atau jaringan tulang. Sampai saat ini, belum jelas apa yang sebenarnya menentukan nasib mereka.
“Tulang kita memiliki kumpulan sel induk yang terbatas untuk diambil untuk membuat tulang baru. Jika kita dapat membujuk sel-sel ini menuju takdir sel tulang dan menjauhi lemak, itu akan menjadi kemajuan besar dalam kemampuan kita untuk meningkatkan kesehatan dan penyembuhan tulang. "
Dr Aaron James
Para peneliti melakukan penelitian mereka pada model tikus serta kultur sel manusia, dan mereka melaporkan temuan mereka di jurnal Laporan Ilmiah.
Protein yang mendorong nasib sel
Penelitian sebelumnya yang dilakukan Dr. James menunjukkan bahwa protein pensinyalan tertentu yang disebut WISP-1 kemungkinan besar akan menentukan nasib sel induk perivaskular dengan “memberi tahu” mereka apakah akan membentuk jaringan lemak atau tulang.
Dalam studi saat ini, para peneliti berusaha untuk membuktikan peran WISP-1 dalam menentukan nasib sel punca dengan memodifikasi secara genetik satu set sel punca manusia untuk menghentikan mereka memproduksi protein ini.
Ketika mereka membandingkan aktivitas gen dalam sel induk yang direkayasa dengan aktivitas gen dalam sel yang masih menghasilkan WISP-1, para peneliti menegaskan bahwa protein memainkan peran penting. Dalam sel tanpa WISP-1, empat gen yang bertanggung jawab untuk pembentukan lemak memiliki tingkat aktivitas 50-200 persen lebih tinggi daripada yang mereka lakukan di sel yang terus memproduksi WISP-1.
Ini juga menunjukkan bahwa dosis yang tepat dari protein pemberi sinyal ini dapat mendorong sel induk untuk membentuk jaringan tulang, bukan jaringan lemak.
Seperti yang diharapkan, ketika para peneliti kemudian memodifikasi sel punca untuk meningkatkan produksi WISP-1, mereka memperhatikan bahwa tiga gen yang merangsang pertumbuhan jaringan tulang menjadi dua kali lebih aktif dibandingkan dengan yang ada di sel punca dengan tingkat protein pensinyalan yang normal.
Pada saat yang sama, aktivitas gen yang merangsang pertumbuhan jaringan lemak - seperti gama reseptor aktif proliferator peroksisom (PPARG) - 42 persen lebih rendah dalam sel punca dengan dorongan WISP-1, dan penurunan ini terjadi untuk mendukung gen yang menentukan pertumbuhan jaringan tulang.
Intervensi sel induk cukup menjanjikan
Pada tahap penelitian selanjutnya, para ilmuwan menggunakan model tikus untuk menentukan apakah WISP-1 dapat meningkatkan penyembuhan tulang dalam fusi tulang belakang, sejenis intervensi medis yang memerlukan penggabungan dua atau lebih tulang belakang (tulang belakang) untuk membentuk satu tulang.
Penggunaan terapi fusi tulang belakang adalah untuk meningkatkan nyeri punggung atau stabilitas tulang belakang dalam konteks berbagai kondisi yang mempengaruhi tulang belakang, seperti skoliosis.
Biasanya, “Prosedur seperti itu membutuhkan banyak sekali sel tulang baru,” jelas Dr. James. “Jika kami dapat mengarahkan pembuatan sel tulang di lokasi fusi, kami dapat membantu pasien pulih lebih cepat dan mengurangi risiko komplikasi,” catatnya.
Dalam studi saat ini, para peneliti menyuntikkan sel punca manusia yang memiliki WISP-1 aktif ke tikus. Mereka melakukan ini di antara tulang belakang yang akan disambung sebagai bagian dari prosedur fusi.
Setelah 4 minggu, Dr. James dan timnya menemukan bahwa hewan tersebut masih menunjukkan tingkat WISP-1 yang tinggi di jaringan tulang belakang mereka. Selain itu, jaringan tulang baru sudah terbentuk di tempat yang tepat, memungkinkan tulang belakang menjadi "dilas".
Sebaliknya, tikus yang telah menerima intervensi bedah yang sama tetapi tanpa dorongan WISP-1 tidak menunjukkan fusi vertebra selama periode yang sama.
“Kami berharap temuan kami akan memajukan pengembangan terapi seluler untuk meningkatkan pembentukan tulang setelah operasi seperti ini dan untuk cedera dan penyakit tulang lainnya, seperti patah tulang dan osteoporosis,” kata Dr. James.
Di masa mendatang, tim peneliti juga bertujuan untuk mengetahui apakah penurunan kadar WISP-1 dalam sel punca dapat menyebabkan pembentukan jaringan lemak, yang dapat membantu mempercepat penyembuhan luka.
