Penyakit Kronis Muncul Karena Keragaman Sel Punca Menyusut

HAMPIR semua orang berusia 60 tahun yang diteliti menunjukkan perubahan ini. Para peneliti dari Pusat Regulasi Genomik dan Institut Penelitian Biomedik, keduanya di Barcelona, dan Pusat Penelitian Kanker Jerman (DKFZ) menerbitkan temuan mereka di jurnal Nature.

Penemuan ini dapat membantu menjelaskan peradangan kronis yang terjadi seiring bertambahnya usia. Hal ini membuat manusia lebih rentan terhadap berbagai penyakit.

Penemuan dari kedua lembaga penelitian di negara berbeda itu juga dapat membantu mengidentifikasi tanda-tanda peringatan dini proses penuaan yang tidak sehat jauh sebelum gejala muncul atau kanker darah berkembang.

Sebuah studi baru di jurnal Nature menjelaskan bagaimana usia membentuk kembali sistem darah. Pada manusia dan tikus, beberapa sel punca, atau “klon,” mengungguli sel-sel di sekitarnya dan secara bertahap mengambil alih produksi darah.

Cadangan sel punca darah menyusut dan didominasi oleh klon yang menunjukkan preferensi untuk memproduksi sel-sel myeloid, sel-sel imun yang terkait dengan peradangan kronis. Perubahan tersebut dapat dideteksi pada usia 50 tahun dan hampir universal pada usia 60 tahun.

Para penulis studi menduga hilangnya keragaman klon dapat membantu menjelaskan ‘peradangan,’ dan peradangan kronis persisten yang muncul selama penuaan dan dapat membuat orang lebih rentan terhadap penyakit. Tim mengamati pola tersebut pada tikus dan manusia, menunjukkan bahwa temuan tersebut merupakan ciri mendasar penuaan darah lintas spesies.

“Penelitian ini dapat mengarah pada strategi baru yang mendeteksi tanda-tanda peringatan dini penuaan yang tidak sehat jauh sebelum gejalanya muncul, membantu mencegah penyakit seperti kanker atau gangguan kekebalan tubuh,” ujar Lars Velten dari Pusat Regulasi Genomik (CRG) di Barcelona.

 “Penelitian ini juga membuka pintu untuk mempelajari kelayakan terapi peremajaan pada manusia, upaya yang secara tradisional menjadi fokus penelitian pada hewan,” tambahnya dikutip dari laman German Cancer Research Center.

Ia menerangkan, sel punca darah bersaing untuk bertahan hidup. Di masa muda, kompetisi ini menghasilkan ekosistem yang kaya dan beragam, sementara di usia tua, beberapa sel punca mati total,” ungkapnya.

“Beberapa sel punca mengambil alih, dan mereka bekerja ekstra keras untuk mengimbanginya. Hal ini mengurangi keragaman, yang berdampak buruk bagi ketahanan sistem darah. Sel punca yang beragam dapat merespons berbagai tekanan, sehingga dominasi segelintir klon membuat keseluruhan sistem lebih rapuh,” terangnya.

Para ilmuwan harus memecahkan tantangan teknis yang telah lama ada untuk mencapai penemuan mereka. Di masa muda, manusia memiliki antara 50.000 hingga 200.000 sel punca darah aktif yang menghasilkan antara 100 hingga 200 miliar sel darah baru setiap hari.

Untuk mengatasi masalah ini, tim berfokus pada epimutasi. Ini adalah perubahan epigenetik pada penanda kimia, juga dikenal sebagai tanda metilasi, yang melekat pada DNA. Penanda tersebut membantu sel mengetahui gen mana yang harus diaktifkan atau dinonaktifkan.

Ketika sel punca membelah, tanda metilasi disalin ke sel-sel anakannya, meninggalkan ‘kode batang’ alami permanen yang dapat ‘dipindai’ atau dibaca oleh para peneliti untuk memetakan posisi setiap sel dalam silsilah keluarga.

Sel-sel membawa perubahan genetik yang secara kolektif menjadikan kita individu yang unik. Namun, juga merupakan mosaik perubahan epigenetik. Kelompok sel, meskipun pada akhirnya melakukan tugas yang berbeda, membawa tanda metilasi bersama yang menghubungkan mereka kembali ke sel punca leluhur yang sama.

“Kami akhirnya dapat membangun silsilah keluarga epigenetik dengan membaca informasi yang tertulis langsung ke dalam DNA setiap sel,” kata Alejo Rodriguez-Fraticelli dari IRB Barcelona, salah satu penulis korespondensi.

Para peneliti mengembangkan teknik baru yang disebut EPI-Clone yang membaca kode batang metilasi dari sel-sel individual. Mereka menggunakannya untuk merekonstruksi sejarah produksi darah pada tikus dan manusia, membantu melacak sel punca mana yang berkontribusi dalam pembentukan darah, dan mana yang telah tersingkir dari persaingan seiring waktu.

“Metilasi DNA bekerja seperti semacam kode biner. Pada setiap posisi dalam genom, suatu situs mengalami metilasi atau tidak, seperti angka 1 atau 0,” jelas Michael Scherer, ahli bioinformatika dan salah satu penulis pertama studi yang memimpin penelitian di CRG dan sekarang berada di Pusat Penelitian Kanker Jerman (DKFZ).

“Informasi on-off sederhana ini dapat diubah menjadi kode batang alami, yang diwariskan setiap sel punca kepada keturunannya. Lima tahun yang lalu, saya tidak menyangka hal ini mungkin terjadi pada resolusi sel tunggal, di puluhan ribu sel. Ini merupakan lompatan besar dalam teknologi,” tambah Scherer.

Dalam darah muda, ribuan sel punca yang berbeda berkontribusi pada kumpulan sel darah merah, sel darah putih, dan trombosit yang kaya dan beragam. Namun, EPI-Clone mengungkapkan bahwa pada tikus yang lebih tua, hingga 70 persen sel punca darah hanya berasal dari beberapa lusin klon besar, dibandingkan dengan sekitar 50 persen pada tikus yang lebih muda. hay