Berita | Ilmuwan University of California merekonstruksi perkembangan awal dengan ‘model embrio yang dapat diprogram’, membuka jalan baru bagi penelitian kesuburan
Berita | Ilmuwan University of California merekonstruksi perkembangan awal dengan ‘model embrio yang dapat diprogram’, membuka jalan baru bagi penelitian kesuburan
Bagaimana satu sel menjadi organisme lengkap pada hari-hari pertama setelah pembuahan masih menjadi salah satu misteri terbesar dalam sains. Karena perkembangan mamalia awal berlangsung di dalam rahim, peneliti telah lama kesulitan mengamati atau melakukan intervensi secara langsung, sehingga membatasi pemahaman tentang alasan perkembangan embrio terkadang gagal.
Studi inovatif di University of California, Santa Cruz, mengatasi keterbatasan ini. Dengan menggunakan teknologi CRISPR canggih tanpa embrio sungguhan, para peneliti menciptakan “model embrio yang dapat diprogram” dan terorganisasi sendiri, atau embrioid, yang mereproduksi tahap-tahap kunci perkembangan awal di laboratorium. Karya ini diterbitkan di Cell Stem Cell.
“Kami ingin merekonstruksi dan bahkan memodifikasi fenomena alami dalam cawan, seperti pembentukan embrio, untuk memajukan penelitian gangguan perkembangan awal.”
—Ali Shariati, penulis korespondensi dan asisten profesor teknik biomolekuler di UC Santa Cruz
Memprogram sel punca dengan CRISPR
Studi ini dipimpin bersama oleh peneliti pascadoktoral Gerrald Lodewijk dan alumni Sayaka Kozuki, kini mahasiswa pascasarjana di Caltech, menggunakan sel punca tikus laboratorium. Sel punca seperti kanvas kosong dan secara teoretis dapat menjadi jenis sel apa pun, termasuk sel otak atau usus.
Tim menggunakan varian CRISPR yang lebih lembut, sistem aktivasi CRISPR (CRISPRa). Alih-alih memotong DNA, sistem ini mengatur dan mengaktifkan wilayah gen yang penting bagi perkembangan embrio. Aktivasi yang tepat ini mendorong sel punca menghasilkan berbagai jenis sel embrionik primitif.
“Alih-alih menambahkan rangsangan dari luar, kami mengaktifkan sakelar genetik yang sudah dimiliki sel dan membiarkan sel menentukan cara memulai perjalanan perkembangan,” jelas Lodewijk.
Lebih dari 80% sel punca secara spontan mengorganisasi diri dalam beberapa hari menjadi struktur yang menyerupai embrio awal dan memulai program ekspresi gen yang sangat sesuai dengan embrio alami.
“Pengorganisasian dirinya sangat sebanding. Sel-sel ini tampaknya tahu apa yang harus dilakukan; kami hanya perlu memberi sedikit dorongan.”
—Ali Shariati
Mengamati bagaimana kehidupan awal mengorganisasi diri
Sel embrioid menunjukkan perilaku kolektif dalam kultur, termasuk migrasi berputar yang digambarkan sebagai gerakan teratur seperti kawanan burung, yang pada akhirnya membentuk pola embrio awal yang mencolok.
Berbeda dengan metode sebelumnya yang menggunakan bahan kimia untuk memaksa produksi berbagai jenis sel, studi ini menekankan perkembangan bersama, yang lebih menyerupai perkembangan embrio alami di dalam tubuh.
“Kami tidak membuat sel satu per satu. Kami membiarkannya tumbuh bersama dan saling memengaruhi seperti dalam embrio sungguhan, dengan merekonstruksi memori biologis mereka sebagai sel-sel bertetangga.”
—Shariati
Model yang dapat diprogram dapat mengungkap penyebab cacat perkembangan
Keunggulan utama model embrio ini adalah tingkat keterprogramannya yang tinggi. Peneliti dapat mempelajari tahap paling awal kehidupan dan dengan sengaja mengaktifkan atau menonaktifkan gen untuk mengamati perubahan mana yang menyebabkan kegagalan pada jenis sel, organisasi jaringan, atau seluruh embrio.
Ini menyediakan platform yang kuat untuk memodelkan kelainan perkembangan tanpa menggunakan embrio sungguhan.
Teknologi ini pada akhirnya dapat diperluas ke spesies lain, termasuk manusia, sehingga membantu ilmuwan menyelidiki mengapa embrio manusia awal sering gagal berimplantasi atau berkembang. Shariati mengatakan: “Kini kami dapat melihat hambatan pada awal kehidupan dengan lebih jelas, yang sangat penting untuk meningkatkan keberhasilan reproduksi manusia.”
Sumber:
Dikumpulkan secara daring
Diterbitkan 2025-04-20
Artikel ini disusun dengan bantuan AI dan ditinjau oleh tim editorial sebelum diterbitkan.
Berita | Ilmuwan University of California merekonstruksi perkembangan awal dengan ‘model embrio yang dapat diprogram’, membuka jalan baru bagi penelitian kesuburan
Berita | Ilmuwan University of California merekonstruksi perkembangan awal dengan ‘model embrio yang dapat diprogram’, membuka jalan baru bagi penelitian kesuburan
Bagaimana satu sel menjadi organisme lengkap pada hari-hari pertama setelah pembuahan masih menjadi salah satu misteri terbesar dalam sains. Karena perkembangan mamalia awal berlangsung di dalam rahim, peneliti telah lama kesulitan mengamati atau melakukan intervensi secara langsung, sehingga membatasi pemahaman tentang alasan perkembangan embrio terkadang gagal.
Studi inovatif di University of California, Santa Cruz, mengatasi keterbatasan ini. Dengan menggunakan teknologi CRISPR canggih tanpa embrio sungguhan, para peneliti menciptakan “model embrio yang dapat diprogram” dan terorganisasi sendiri, atau embrioid, yang mereproduksi tahap-tahap kunci perkembangan awal di laboratorium. Karya ini diterbitkan di Cell Stem Cell.
“Kami ingin merekonstruksi dan bahkan memodifikasi fenomena alami dalam cawan, seperti pembentukan embrio, untuk memajukan penelitian gangguan perkembangan awal.”
—Ali Shariati, penulis korespondensi dan asisten profesor teknik biomolekuler di UC Santa Cruz
Memprogram sel punca dengan CRISPR
Studi ini dipimpin bersama oleh peneliti pascadoktoral Gerrald Lodewijk dan alumni Sayaka Kozuki, kini mahasiswa pascasarjana di Caltech, menggunakan sel punca tikus laboratorium. Sel punca seperti kanvas kosong dan secara teoretis dapat menjadi jenis sel apa pun, termasuk sel otak atau usus.
Tim menggunakan varian CRISPR yang lebih lembut, sistem aktivasi CRISPR (CRISPRa). Alih-alih memotong DNA, sistem ini mengatur dan mengaktifkan wilayah gen yang penting bagi perkembangan embrio. Aktivasi yang tepat ini mendorong sel punca menghasilkan berbagai jenis sel embrionik primitif.
“Alih-alih menambahkan rangsangan dari luar, kami mengaktifkan sakelar genetik yang sudah dimiliki sel dan membiarkan sel menentukan cara memulai perjalanan perkembangan,” jelas Lodewijk.
Lebih dari 80% sel punca secara spontan mengorganisasi diri dalam beberapa hari menjadi struktur yang menyerupai embrio awal dan memulai program ekspresi gen yang sangat sesuai dengan embrio alami.
“Pengorganisasian dirinya sangat sebanding. Sel-sel ini tampaknya tahu apa yang harus dilakukan; kami hanya perlu memberi sedikit dorongan.”
—Ali Shariati
Mengamati bagaimana kehidupan awal mengorganisasi diri
Sel embrioid menunjukkan perilaku kolektif dalam kultur, termasuk migrasi berputar yang digambarkan sebagai gerakan teratur seperti kawanan burung, yang pada akhirnya membentuk pola embrio awal yang mencolok.
Berbeda dengan metode sebelumnya yang menggunakan bahan kimia untuk memaksa produksi berbagai jenis sel, studi ini menekankan perkembangan bersama, yang lebih menyerupai perkembangan embrio alami di dalam tubuh.
“Kami tidak membuat sel satu per satu. Kami membiarkannya tumbuh bersama dan saling memengaruhi seperti dalam embrio sungguhan, dengan merekonstruksi memori biologis mereka sebagai sel-sel bertetangga.”
—Shariati
Model yang dapat diprogram dapat mengungkap penyebab cacat perkembangan
Keunggulan utama model embrio ini adalah tingkat keterprogramannya yang tinggi. Peneliti dapat mempelajari tahap paling awal kehidupan dan dengan sengaja mengaktifkan atau menonaktifkan gen untuk mengamati perubahan mana yang menyebabkan kegagalan pada jenis sel, organisasi jaringan, atau seluruh embrio.
Ini menyediakan platform yang kuat untuk memodelkan kelainan perkembangan tanpa menggunakan embrio sungguhan.
Teknologi ini pada akhirnya dapat diperluas ke spesies lain, termasuk manusia, sehingga membantu ilmuwan menyelidiki mengapa embrio manusia awal sering gagal berimplantasi atau berkembang. Shariati mengatakan: “Kini kami dapat melihat hambatan pada awal kehidupan dengan lebih jelas, yang sangat penting untuk meningkatkan keberhasilan reproduksi manusia.”
Sumber:
Dikumpulkan secara daring