Penemuan protein dapat mengarah pada perawatan gangguan pendengaran baru
Sebuah studi genetik baru pada tikus telah mengidentifikasi dua protein yang membantu mengatur perkembangan sel rambut yang mengambil gelombang suara di telinga bagian dalam.
Para peneliti di Sekolah Kedokteran Johns Hopkins di Baltimore, MD, percaya bahwa temuan mereka dapat menjadi kunci untuk membalikkan gangguan pendengaran yang timbul dari sel-sel rambut yang rusak.
Makalah terbaru di jurnal eLife memberikan laporan lengkap tentang penyelidikan tersebut.
"Ilmuwan di bidang kami," kata Angelika Doetzlhofer, Ph.D., seorang profesor ilmu saraf di Johns Hopkins, "telah lama mencari sinyal molekuler yang memicu pembentukan sel rambut yang merasakan dan mengirimkan suara."
“Sel-sel rambut ini merupakan penyebab utama gangguan pendengaran, dan mengetahui lebih banyak tentang bagaimana sel-sel tersebut berkembang akan membantu kami mencari cara untuk mengganti sel-sel rambut yang rusak,” tambahnya.
Pada mamalia, kemampuan mendengar bergantung pada dua jenis sel yang mendeteksi suara: sel rambut dalam dan luar.
Kedua jenis sel rambut ini melapisi bagian dalam koklea, lubang berbentuk spiral di telinga bagian dalam. Sel-sel rambut membentuk pola berbeda yang terdiri dari tiga baris sel luar dan satu baris sel dalam.
Sel-sel merasakan gelombang suara saat mereka menyusuri struktur mirip cangkang dan menyampaikan informasi tersebut ke otak.
Perkembangan dan hilangnya sel rambut
Masalah dengan sel rambut dan saraf yang menghubungkannya ke otak bertanggung jawab atas lebih dari 90% gangguan pendengaran.
Kebanyakan mamalia dan burung memiliki kemampuan untuk secara otomatis mengganti sel-sel rambut yang hilang atau rusak, tetapi hal ini tidak terjadi pada manusia. Begitu kita kehilangan sel-sel rambut kita, tampaknya kehilangan pendengaran tidak dapat diubah lagi.
Produksi sel rambut di koklea selama perkembangan embrio adalah proses yang sangat terorganisir dan rumit yang melibatkan waktu dan lokasi yang tepat.
Prosesnya dimulai ketika sel-sel yang belum matang di koklea luar berubah menjadi sel-sel rambut yang terbentuk sempurna.
Dari koklea luar, transformasi teratur kemudian berlanjut seperti gelombang di sepanjang lapisan dalam spiral hingga mencapai daerah terdalam.
Meskipun para ilmuwan telah menemukan banyak hal tentang pembentukan sel rambut, sinyal molekuler yang mengontrol "pola sel yang tepat" tetap tidak jelas.
Bagaimana sinyal membuat bagian yang tepat dari proses terjadi pada waktu yang tepat untuk "mempromosikan diferensiasi sensorik pendengaran dan menginstruksikan pola bertingkatnya?"
Memberi sinyal protein dan gradien
Untuk mencoba menjawab pertanyaan tersebut, Doetzlhofer dan rekan-rekannya mempelajari perkembangan koklea pada embrio tikus. Mereka menyelidiki protein pemberi sinyal yang berperan dalam pembentukan sel rambut di koklea yang sedang berkembang.
Dua protein yang diteliti para peneliti menarik perhatian mereka: Activin A dan follistatin.
Mereka melihat bagaimana tingkat dua protein berubah selama transformasi sel prekursor menjadi sel rambut dewasa di sepanjang bagian dalam spiral koklea.
Tingkat protein tampaknya bervariasi sesuai dengan waktu dan lokasi pola perkembangan.
Kadar aktivin A rendah di bagian terluar koklea ketika sel yang belum matang mulai berkembang menjadi sel rambut dan tinggi di bagian paling dalam dari spiral, di mana sel yang belum matang belum mulai bertransformasi.
Para penulis merujuk pada perubahan tingkat protein tinggi ke rendah seperti gradien pensinyalan.
“Gradien pensinyalan memainkan peran mendasar dalam mengendalikan pertumbuhan dan diferensiasi selama perkembangan embrio,” catat mereka.
Kedua protein 'bekerja dengan cara yang berlawanan'
Sementara gradien pensinyalan Activin A bergerak ke satu arah, bergerak dalam gelombang yang menuju ke dalam, gradien pensinyalan follistatin bergerak ke arah lain, seperti gelombang yang bergerak ke luar.
“Di alam, kami tahu bahwa Activin A dan follistatin bekerja dengan cara yang berlawanan untuk mengatur sel,” jelas Doetzlhofer.
Temuan ini tampaknya menunjukkan bahwa kedua protein tersebut mengontrol perkembangan sel rambut yang tepat dan halus di sepanjang spiral koklea dengan menyeimbangkan satu sama lain.
Penyelidikan lebih lanjut menggunakan tikus normal dan tikus rekayasa genetika mengkonfirmasi gagasan ini.
Meningkatkan Activin A dalam koklea tikus normal membuat sel-sel rambut menjadi terlalu cepat matang.
Sebaliknya, sel-sel rambut terlambat terbentuk pada tikus hasil rekayasa genetika yang menghasilkan terlalu banyak follistatin atau tidak menghasilkan Activin A sama sekali. Hasilnya adalah pola sel rambut yang tidak teratur di bagian dalam spiral koklea.
“Tindakan Activin A dan follistatin diatur waktunya dengan sangat tepat selama perkembangan sehingga setiap gangguan dapat berdampak negatif pada pengorganisasian koklea.”
Angelika Doetzlhofer, Ph.D.
Doetzlhofer menunjukkan bahwa temuan tersebut dapat mengarah pada perawatan baru untuk memulihkan pendengaran yang menjadi terganggu karena hilangnya sel-sel rambut.
