Sumsum tulang belakang ibarat jalan raya super bagi sistem saraf tubuh. Cedera parsial, seperti penutupan jalur, menyebabkan lebih sedikit sinyal otak yang masuk, namun cedera tulang belakang total serupa dengan penutupan jalan raya. Tidak ada sinyal yang melintasi lokasi cedera ke sisi lain, sehingga melumpuhkan tubuh di bawah lokasi cedera.
Saat ini, tidak ada cara untuk memulihkan fungsi motorik – seperti kemampuan berjalan – di bawah lokasi cedera. A penelitian baru-baru ini diterbitkan di SainsNamun, penelitian ini menunjukkan bahwa kemampuan berjalan dapat dipulihkan bahkan setelah cedera tulang belakang total pada tikus. Namun, perlu waktu bertahun-tahun sebelum terapi tersebut dapat digunakan untuk mengobati manusia.
Bagaimana Cara Mengembalikan Fungsi Motorik?
Sebuah tim ilmuwan dari berbagai institusi – khususnya Institut Teknologi Federal Swiss (EPFL), pusat penelitian dan perawatan NeuroRestore, Pusat Bio dan Neuroengineering Wyss, dan Universitas California, Los Angeles – telah memulihkan kemampuan berjalan pada tikus dengan menggunakan terapi gen.
Mereka belajar bahwa kuncinya bukan hanya menyebabkan kegelisahan tumbuh melintasi cedera. Mereka mencapainya lima tahun lalu. Sebaliknya, elemen penting dalam memulihkan fungsi motorik adalah menghubungkan kembali saraf ke tempat alaminya di sisi lain cedera. Ketika mereka mencapai hal tersebut baru-baru ini – dengan menggunakan analogi jalan raya – mereka tidak hanya membangun jembatan melintasi jurang namun juga menyelaraskan jalur-jalur dengan benar.
Baca selengkapnya: Ilmuwan Mengungkap Wilayah Otak Mana yang Mengatur Gerakan
Urutan RNA dan Fungsi Motorik
Untuk melakukan hal ini, Mark Anderson, direktur regenerasi sistem saraf pusat di NeuroRestore dan rekannya di EPFL, merancang a pendekatan multi-cabang.
Pertama, mereka menggunakan pengurutan RNA sel tunggal untuk mengidentifikasi sel-sel saraf yang paling mungkin untuk beregenerasi dan memulihkan fungsi motorik. Kemudian mereka menelusuri koneksi (disebut akson) dari neuron tersebut untuk mengidentifikasi lokasi koneksi alaminya.
Ketika mereka melakukan hal tersebut, pekerjaan regenerasi dapat dimulai. Anderson dan timnya mengaktifkan kembali kemampuan neuron untuk beregenerasi, menyebabkan protein tertentu dalam tubuh membentuk matriks untuk mendukung sel-sel baru saat mereka tumbuh melalui jaringan tubuh, dan memberikan molekul lain untuk memandu serabut saraf regeneratif ke posisi alaminya di bawah. lesi di lokasi cedera.
Pendekatan ini mirip dengan mekanisme perbaikan alami tubuh dan menghasilkan “pemulihan substansial dalam berjalan setelah cedera tulang belakang total,” jelas mereka dalam makalah mereka.
Apa Tantangan Potensial dalam Regenerasi Sel Saraf?
“Kami tahu terapi ini efektif pada tikus, namun kami belum tahu apakah terapi ini akan sama efektifnya pada hewan yang lebih besar,” kata Anderson.
Potensi hambatan terbesarnya, katanya, adalah semakin besar hewan, semakin besar pula jarak yang harus ditempuh oleh sel-sel saraf yang beregenerasi “untuk mencapai daerah target yang relevan di sumsum tulang belakang hewan – atau manusia – berukuran besar.”
“Kami sedang mengerjakan teknologi dan metode untuk mencapai hal ini […] dan memperluas intervensi ini ke model cedera tulang belakang primata non-manusia,” lanjut Anderson. Misalnya, “Cara potensial untuk menjangkau jarak yang lebih jauh adalah dengan menggunakan gradien faktor pertumbuhan yang dapat digunakan untuk memandu akson.” Fase pengembangan tersebut kemungkinan akan memakan waktu tiga hingga lima tahun, setelah itu penelitian pada manusia dapat dimulai.
Baca selengkapnya: Obat untuk Kelumpuhan: Prediksi Seorang Ilmuwan Memberikan Hasil yang Beragam
Berapa Lama Sebelum Manusia Bisa Mengembalikan Fungsi Motorik?
Penelitian yang melibatkan tikus adalah praktik standar dalam pengobatan, namun keberhasilan pada tikus tidak selalu berkorelasi dengan keberhasilan pada manusia, atau bahkan pada hewan besar.
“Hewan besar hanya menunjukkan pemulihan fungsional minimal dengan terapi regeneratif dibandingkan dengan hewan pengerat yang menunjukkan pemulihan signifikan (setelah terapi),” kata Igor Lavrov, ahli saraf dan ilmuwan saraf di Mayo Clinic. Akibatnya, berbagai upaya untuk menerjemahkan terapi regeneratif yang berhasil pada tikus ke manusia telah gagal.
Ketika penelitian ini mencakup hewan yang semakin besar, para ilmuwan perlu menyempurnakan pekerjaan mereka untuk mengidentifikasi hubungan spesifik dan target mereka, berdasarkan potensi pemulihan fungsional, kata Lavrov.
Bisakah Terapi Gen Menyembuhkan Kelumpuhan?
Mereka juga harus menentukan apakah terapi gen saja sudah cukup untuk mengembalikan fungsi motorik normal. Saat ini, tikus yang mendapatkan kembali fungsi motoriknya setelah dirawat oleh tim EPFL dapat berjalan-jalan dan juga tikus yang mengalami cedera sebagian.
Untuk mengatasi tantangan itu, Pemulihan Saraf sedang mengembangkan a antarmuka otak-sumsum tulang belakang dan stimulasi tulang belakang epidural yang ditargetkan (disebut TESS).
Seperti yang dikatakan Gregoire Courtine, penulis studi tersebut dalam a rilis berita“Kami percaya bahwa solusi lengkap untuk menangani cedera tulang belakang memerlukan kedua pendekatan – terapi gen untuk menumbuhkan kembali serabut saraf yang relevan, dan stimulasi tulang belakang untuk memaksimalkan kemampuan serat ini dan sumsum tulang belakang di bawah cedera dalam pergerakan produk.”
Menguji terapi-terapi tersebut dengan terapi gen mungkin masih memerlukan waktu bertahun-tahun, namun diharapkan dapat bertindak secara sinergis, Jordan Squair, penulis utama studi tersebut, menambahkan. “Teknologi pelengkap ini akan mengintegrasikan regenerasi akson ke dalam sirkuit sumsum tulang belakang yang ada di bawah lesi, dan kemungkinan akan meningkatkan fungsi neurologis.”
Pekerjaan ini hanya terfokus pada pemulihan fungsi motorik. Memulihkan sensasi melibatkan serangkaian akson yang berbeda, kata Anderson. “Kami belum menargetkan ini untuk regenerasi.”
“Studi ini menambahkan komponen penting pada bidang regenerasi sumsum tulang belakang,” kata Lavrov. Faktanya, ia berspekulasi, “Memastikan sel-sel saraf tumbuh di area cedera dan membangun kembali koneksi di tempat yang ditentukan semula mungkin menjadi persyaratan untuk studi regenerasi di masa depan yang bertujuan memulihkan fungsi motorik.”
Baca selengkapnya: Temukan Berbagai Lobus Otak