Otak buatan (organoid) secara spontan mengembangkan struktur seperti mata, walaupun terlihat belum sempurna. Terbuat dari sel punca, otak berukuran kecil ini menggambarkan bagaimana embrio manusia mengembangan struktur matanya.
“Pekerjaan kami menyoroti kemampuan luar biasa dari organoid otak untuk menghasilkan struktur sensorik primitif yang peka terhadap cahaya dan menyimpan sejenis sel yang serupa dengan yang ditemukan di dalam tubuh,” kata ahli saraf Jay Gopalakrishnan dari University Hospital Düsseldorf di Jerman.
“Organoid ini dapat membantu mempelajari interaksi otak-mata selama perkembangan embrio, memodelkan kelainan retina bawaan, dan menghasilkan jenis sel retina khusus pasien untuk pengujian obat yang dipersonalisasi dan terapi transplantasi.”
Organoid otak tidak seperti otak yang sesungguhnya. Ini adalah sebuah struktur tiga dimensi berukuran kecil yang tumbuh dari sel punca pluripoten yang diinduksi. Yaitu, sel yang diambil dari manusia dewasa dan direkayasa ulang menjadi sel punca. Sel-sel ini memiliki potensi untuk tumbuh menjadi berbagai jenis jaringan.
Dalam hal ini, sel punca ini dibujuk untuk tumbuh menjadi gumpalan jaringan otak, tanpa apa pun yang menyerupai pikiran, emosi, atau kesadaran. ‘Otak mini’ semacam itu digunakan untuk tujuan penelitian di mana menggunakan otak yang sebenarnya, adalah sesuatu yang tidak memungkinkan.
Dalam penelitian sebelumnya, ilmuwan lain telah menggunakan sel induk embrionik untuk menumbuhkan cangkir optik, struktur yang berkembang menjadi hampir seluruh bola mata selama perkembangan embrio. Dan penelitian lain telah mengembangkan struktur seperti cangkir optik dari sel induk berpotensi majemuk yang diinduksi.
Alih-alih menumbuhkan struktur ini secara langsung, tim Gopalakrishnan ingin melihat apakah mereka dapat tumbuh sebagai bagian terintegrasi dari organoid otak. Ini akan menambah manfaat melihat bagaimana kedua jenis jaringan dapat tumbuh bersama, daripada hanya menumbuhkan struktur optik secara terpisah.
“Perkembangan mata adalah proses yang kompleks, dan memahaminya dapat memungkinkan mendasari dasar molekuler penyakit retina awal,” tulis para peneliti dalam makalah mereka .
“Jadi, sangat penting untuk mempelajari vesikel optik yang merupakan primordium mata yang ujung proksimalnya melekat pada otak depan, penting untuk pembentukan mata yang tepat.”
Pekerjaan sebelumnya dalam pengembangan organoid menunjukkan bukti sel retina, tetapi ini tidak mengembangkan struktur optik, sehingga tim mengubah protokol mereka. Mereka tidak berusaha untuk memaksa pengembangan sel saraf murni pada tahap awal diferensiasi saraf, dan menambahkan retinol asetat ke media kultur sebagai bantuan untuk perkembangan mata.
Ada implikasi lain juga. Cangkir optik berisi sejenis sel retina yang berbeda, yang diatur ke dalam jaringan saraf yang merespons cahaya, dan bahkan berisi lensa dan jaringan kornea. Akhirnya, struktur tersebut menunjukkan konektivitas retina ke daerah jaringan otak.
“Di otak mamalia, serabut saraf sel ganglion retina menjangkau untuk terhubung dengan target otak mereka, sebuah aspek yang belum pernah ditunjukkan sebelumnya dalam sistem in vitro,” kata Gopalakrishnan.
Dan itu dapat direproduksi. Dari 314 organoid otak yang tumbuh, 73 persen mengembangkan cangkir optik. Tim berharap untuk mengembangkan strategi untuk menjaga struktur ini bertahan pada skala waktu yang lebih lama untuk melakukan penelitian yang lebih mendalam dengan potensi besar, kata para peneliti.
“Organoid otak yang mengandung vesikel optik yang menampilkan sejenis sel saraf yang sangat khusus dapat dikembangkan, membuka jalan untuk menghasilkan organoid yang dipersonalisasi dan lembaran epitel pigmen retina untuk transplantasi,” tulis mereka dalam makalah mereka.
Penelitian ini telah dipublikasikan di Cell Stem Cell .
