Perlambat Penuaan dengan Protein Pemrogram Ulang Sel

Perusahaan teknologi tengah melakukan penelitian untuk memprogram ulang sel yang dikontrol dengan hati-hati dapat menyebabkan pembalikan usia. Pada 19 Januari 2022, salah satu pendiri bernama Rick Klausner dan Hans, Bishop secara terbuka meluncurkan inisiatif penelitian yang disebut Altos Labs.
Altos Labs berhasil mendapatkan pendanaan awal sebesar 3 miliar dollar AS atau sekitar 43 triliun rupiah dari para pendukung termasuk investor teknologi Yuri Milner dan pendiri Amazon, Jeff Bezos. Investasi ini dikucurkan untuk membangun teknologi intervensi anti-penuaan, berdasarkan pemrograman ulang epigenetik atau memodifikasi tanda kimia pada DNA untuk menghidupkan atau mematikan gen.
Pada Desember 2021, salah satu pendiri perusahaan cryptocurrency Coinbase, Brian Armstrong, dan kapitalis ventura, Blake Byers, mendirikan NewLimit. Perusahaan biotek tersebut berfokus pada penuaan yang didukung oleh investasi awal 105 juta dollar AS atau 1,5 triliun rupiah, melibatkan ahli dari University of California, di San Francisco, Alex Marson, dan ahli dari Stanford University, Mark Davis sebagai penasihat.
Perusahaan-perusahaan tersebut bekerja dengan menggunakan teori "faktor Yamanaka" yang mengemukakan empat faktor transkripsi terdiri dari empat protein yaitu Oct3/4, Sox2, c-Myc, dan Klf4. Penelitinya Shinya Yamanaka dari Universitas Kyoto menemukan protein-protein ini dapat memprogram ulang sel yang sepenuhnya matang menjadi muda kembali dalam keadaan seperti embrio.
Yamanaka sendiri adalah pemenang anugerah Nobel pada 2012. Temuan yang dipaparkan pada 2006, sejak itu mengubah penelitian tentang sel induk dengan menyediakan sumber sel baru yang menyerupai sel induk embrionik, yang mampu memunculkan semua jenis sel khusus dalam tubuh kecuali sel kelamin.
Sel punca pluripoten yang diinduksi (induced pluripotent stem cells/iPSCs) ini tidak memerlukan embrio manusia untuk derivasinya atau pembentukannya. Hal tersebut membuat beberapa tahun terakhir, "faktor Yamanaka" juga menjadi fokus penelitian untuk memperlambat penuaan.
Apa yang disebut pemrograman ulang parsial terdiri dari penerapan faktor Yamanaka ke sel cukup lama untuk memutar kembali penuaan seluler dan memperbaiki jaringan. Namun proses ini tanpa kembali ke pluripotensi dimana sel dapat terspesialisasi menjadi jenis sel lain.
Beberapa kelompok penelitian lain seperti yang dilakukan Vittorio Sebastiano dari Stanford University, Juan Carlos Izpisúa Belmonte dari Salk Institute serta David Sinclair dari Harvard Medical School, telah menunjukkan bahwa pemrograman ulang parsial dapat secara dramatis membalikkan karakteristik terkait usia di mata, otot, dan jaringan lain dalam sel mamalia yang dikultur.
Hasil ini telah mendorong minat dalam menerjemahkan wawasan dari model hewan ke dalam intervensi anti-penuaan. "Ini adalah pengejaran yang kini telah menjadi perlombaan," kata Daniel Ives, CEO dan pendiri Shift Bioscience yang berbasis di Cambridge, Inggris, seperti dikutip Scientific American.

Potensi Transformatif
Sementara itu Kepala Riset dan Pengembangan Life Biosciences, Joan Mannick menyatakan pemrograman ulang berpotensi "transformatif" dalam pengobatan atau bahkan mencegah penyakit terkait usia. Perusahaan ini kini sedang mengeksplorasi kapasitas regeneratif dari tiga dari empat faktor Yamanaka (Oct4, Sox2, dan Klf4).
Alexander Meissner dari The Max Planck Institute for Molecular Genetics mengatakan teknik Yamanaka, yang bahkan dapat menghasilkan sel punca muda secara biologis dari donor berusia seratus tahun. Hal ini telah dipelajari secara ekstensif selama 15 tahun terakhir.
Sebagian besar pemrograman ulang iPSC berasal dari penulisan ulang tanda epigenetik modifikasi kimia genom, seperti menambahkan gugus metil ke DNA atau ke protein histon yang bertindak sebagai pengemasan untuk DNA. Proses ini mempengaruhi gen mana yang diaktifkan dan yang cenderung berubah seiring bertambahnya usia sel.
"Anda menghapus semua jejak ini yang terlihat seperti penuaan atau jejak abnormal lainnya, dan [sel] pada dasarnya diatur ulang ke epigenom 'sempurna' dasar," kata Meissner.
Pemrograman ulang ini mengkonfigurasi ulang jaringan ekspresi gen yang mengaktifkan dan menonaktifkan gen, sehingga membalikkan fitur seluler terkait usia. Tetapi beberapa peneliti telah berhipotesis bahwa pemrograman ulang parsial berpotensi membuat sel lebih muda tanpa mendorong sel kembali ke keadaan embrionik yang tidak berdiferensiasi, mengurangi kemungkinan tumor.
Pada 2016, peneliti Izpisúa Belmonte dan rekannya secara genetik memodifikasi model tikus progeria kondisi penuaan dini yang disebabkan oleh protein lamin yang bermutasi yang membentuk struktur pendukung seluler. Tujuannya modifikasi mengekspresikan empat faktor Yamanaka.
Timnya mengatur ekspresi faktor-faktor ini dengan memperlakukan hewan dengan obat doksisiklin, yang telah diprogram sebagai 'saklar' pengatur untuk mengontrol ekspresi gen. Pergantian kondisional ini terbukti penting, karena ketika faktor-faktor tersebut terus-menerus diekspresikan, tikus-tikus itu mati dalam beberapa hari akibat kegagalan organ.
Tetapi dengan mengaktifkan faktor-faktor tersebut pada interval singkat, para peneliti dapat memperpanjang harapan hidup tikus progeroid dan mengembalikan fungsi awet muda di berbagai organ.
Untuk memperkirakan jaringan atau usia sel, Steve Horvath dari University of California, Los Angeles, mengembangkan jam epigenetik (epigenetic clock) alat untuk memperkirakan penuaan biologis menggunakan metilasi DNA dari sel dan jaringan yang berbeda.
Pada 2019, Tamir Chandra dan tim dari University of Edinburgh menunjukkan bahwa pemrograman ulang parsial dapat memutar kembali jam ini sebelum sel pada akhirnya kehilangan identitasnya.
Tapi Chandra memperingatkan bahwa ia tidak yakin adanya kausalitas. Jam mungkin merupakan pembacaan untuk proses peremajaan sel yang lebih luas. Meissner juga mencatat bahwa banyak dari perubahan epigenetik ini tampaknya terletak jauh dari gen atau elemen pengatur yang diketahui.
Eksperimen pemrograman ulang parsial terbukti menjanjikan dan mendorong kelompok akademis lain untuk mengejar pendekatan serupa pada model penuaan hewan yang berbeda. hay/I-1