Para ahli biologi molekuler dan ahli biologi di University of California San Diego telah mengungkap mekanisme kunci di balik misteri penuaan. Mereka merangkum dua buah jalur berbeda yang dilalui sel selama penuaannya, dan merekayasa sebuah cara baru untuk memprogram proses ini secara genetik untuk memperpanjang umur.
Penelitian ini diterbitkan di jurnal Science.
Para ahli biologi dan ahli biologi molekuler dari University of California San Diego yang menemukan dua jalur penuaan pada setiap sel, dan cara untuk merekayasa serta mengoptimalkannya. (Credit: University of California San Diego)
Jangka hidup kita sebagai manusia ditentukan oleh penuaan dari setiap sel yang ada pada tubuh kita. Untuk memahami apakah setiap sel memiliki tingkat penuaan yang sama dan dengan penyebab yang sama, para peneliti mempelajari penuaan pada ragi Saccharomyces cerevisiae yang sedang tumbuh. Ragi ini menjadi sebuah model yang dapat ditelusuri untuk menyelidiki mekanisme dari suatu penuaan, termasuk jalur penuaan pada kulit dan sel induk.
Para ilmuwan menemukan bahwa sel-sel dari bahan genetik yang sama dan dalam suatu lingkungan yang sama dapat menua dengan cara yang sangat berbeda, hal itu terungkap melalui lintasan molekul dan seluler yang berbeda.
Dengan menggunakan mikrofluida, pemodelan komputer dan teknik lainnya, mereka menemukan bahwa sekitar setengah dari penuaan sel terjadi melalui penurunan secara bertahap dalam stabilitas nukleolus – jalur pertama. Sementara, separuh lainnya disebabkan oleh disfungsi mitokondrianya – jalur kedua, bagian sel yang salah satu fungsinya untuk memproduksi energi.
Sel-sel memulai jalur nukleolus atau mitokondria di awal kehidupan, dan mengikuti “rute penuaan” ini sepanjang hidupnya melalui kerusakan dan kematian. Di pusat berbagai pengendalian, para peneliti menemukan sebuah sirkuit utama yang memandu proses penuaan ini.
“Untuk memahami bagaimana sel membuat keputusannya, kami mengidentifikasi sebuah proses molekuler yang mendasari setiap rute penuaan dan masing-masing keterkaitannya, mengungkapkan sebuah sirkuit molekul yang mengontrol penuaan sel, ibarat sirkuit listrik yang mengontrol peralatan rumah,” kata Nan Hao, penulis senior dari University of California San Diego.
Setelah mengembangkan sebuah lansekap model penuaan terbarunya, Hao dan rekan penulisnya menemukan bahwa mereka dapat memanipulasi bahkan mengoptimalkan proses dari penuaan.
Simulasi komputer membantu para peneliti dalam memprogram ulang sirkuit utama molekul dengan memodifikasi DNA-nya, memungkinkan mereka untuk secara genetik membuat sebuah rute penuaan baru yang memiki fitur memperanjang usia secara dramatis.
“Studi kami meningkatkan kemungkinan merancang berbagai terapi berbasis gen atau kimia secara rasional untuk memprogram ulang bagaimana sel-sel manusia menua, dengan tujuan memperlambat penuaan manusia secara efektif dan memperpanjang healthspan (berapa lama kita mungkin terbebas dari penyakit kronis seiring bertambahnya usia) manusia,” kata Hao.
Para peneliti sekarang akan menguji model baru mereka pada sel dan organisme yang lebih kompleks dan akhirnya pada sel manusia untuk mencari rute-rute penuaan yang serupa. Mereka juga berencana untuk menguji melalui teknik kimia dan mengevaluasi bagaimana kombinasi terapi dan “ramuan” obat dapat memandu rute perjalanan menuju umur panjang.
“Banyak pekerjaan yang ditampilkan dalam paper ini mendapat manfaat dari tim lintas disiplin yang kuat yang dibentuk,” kata Lorraine Pillus, salah satu penulis pendamping penelitian ini. “Salah satu aspek terhebat dari tim adalah bahwa kami tidak hanya melakukan pemodelan, tetapi kami kemudian melakukan berbagai eksperimen untuk menentukan apakah model itu benar atau tidak. Proses berulang ini sangat penting untuk pekerjaan yang kita lakukan.”
