Ilmuwan Berupaya Perlambat Penuaan dengan Merekayasa Umur dalam Sel

Para peneliti telah mengembangkan jam biosintetik yang menjaga agar sel tidak mencapai tingkat kerusakan normal yang berkaitan dengan penuaan. Mereka melakukan hal itu dengan merekayasa osilator gen demi memperlambat degenerasi sel dan mencetak rekor perpanjangan hidup.

Umur manusia terkait dengan penuaan sel-sel kita masing-masing. Tiga tahun lalu sekelompok peneliti University of California San Diego menguraikan mekanisme penting di balik proses penuaan. Setelah mengidentifikasi dua arah berbeda yang diikuti sel selama penuaan, para peneliti secara genetik memanipulasi proses ini untuk memperpanjang umur sel.

Seperti yang dijelaskan pada jurnal Science edisi 28 April 2023 lalu, mereka saat ini telah berhasil memperluas penelitian ini menggunakan biologi sintetik untuk merekayasa solusi yang mencegah sel mencapai tingkat kerusakan normal yang terkait dengan penuaan.

Sel-sel, termasuk ragi, tumbuhan, hewan dan manusia, semuanya mengandung sirkuit pengatur gen yang bertanggung jawab atas banyak fungsi fisiologis, termasuk penuaan.

"Sirkuit gen ini dapat beroperasi seperti sirkuit listrik rumah kita yang mengontrol perangkat seperti peralatan dan mobil," kata Profesor Nan Hao dari Departemen Biologi Molekuler School of Biological Sciences, penulis senior studi dan wakil direktur Institut Biologi Sintetis di UC San Diego.

Kelompok ilmuwan UC San Diego ini menemukan bahwa di bawah kendali sirkuit pengatur gen sentral, sel tidak selalu menua dengan cara yang sama. Bayangkan sebuah mobil yang menua karena mesinnya rusak atau transmisinya aus, tetapi tidak keduanya sekaligus.

Tim ilmuwan UC San Diego membayangkan sebuah proses penuaan cerdas yang memperpanjang umur panjang sel dengan siklus kerusakan dari satu mekanisme penuaan ke mekanisme penuaan lainnya.

Dalam penelitian terbaru, para peneliti secara genetik mengubah sirkuit yang mengontrol penuaan sel. Dari peran normalnya yang berfungsi seperti sakelar toggle, mereka merekayasa putaran umpan balik negatif untuk menghentikan proses penuaan.

Sirkuit yang disambungkan ulang beroperasi sebagai perangkat mirip jam, yang disebut osilator gen, yang mendorong sel untuk beralih secara berkala di antara dua kondisi "penuaan" yang merugikan, menghindari komitmen yang berkepanjangan pada keduanya, dan dengan demikian memperlambat degenerasi sel.

Kemajuan ini menghasilkan umur seluler yang diperpanjang secara dramatis, menetapkan rekor baru untuk perpanjangan hidup melalui intervensi genetik dan kimia.

Seperti yang sering dilakukan oleh insinyur kelistrikan, para peneliti dalam penelitian ini pertama kali menggunakan simulasi komputer tentang cara kerja sirkuit penuaan inti. Ini membantu mereka merancang dan menguji ide sebelum membangun atau memodifikasi sirkuit di dalam sel.

Pendekatan ini memiliki keunggulan dalam menghemat waktu dan sumber daya untuk mengidentifikasi strategi umur panjang yang efektif, dibandingkan dengan strategi genetik yang lebih tradisional.

"Ini adalah pertama kalinya prinsip-prinsip biologi sintetik dan teknik yang dipandu secara komputasi digunakan untuk mendesain ulang sirkuit gen secara rasional dan memprogram ulang proses penuaan untuk secara efektif meningkatkan umur panjang," kata Hao.

Proses Biologis Kompleks