Cara Meningkatkan Regenerasi Otot dan Membangun Kembali Jaringan

Studi dari ilmuan Salk Institute yang suatu hari nanti dapat membantu atlet serta orang dewasa yang menua meregenerasi jaringan secara lebih efektif, para ilmuwan meningkatkan regenerasi sel otot pada tikus dengan mengaktifkan prekursor sel otot.

Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan pada 25 Mei 2021, di Nature Communications, para peneliti menunjukkan bahwa menggunakan senyawa ini meningkatkan regenerasi sel otot pada tikus dengan mengaktifkan prekursor sel otot, yang disebut nenek moyang miogenik. Meskipun lebih banyak pekerjaan diperlukan sebelum pendekatan ini dapat diterapkan pada manusia, penelitian ini memberikan wawasan tentang mekanisme yang mendasari terkait dengan regenerasi dan pertumbuhan otot dan suatu hari nanti dapat membantu atlet serta orang dewasa yang menua meregenerasi jaringan secara lebih efektif.

“Hilangnya nenek moyang senyawa ini telah dikaitkan dengan degenerasi otot terkait usia,” kata Profesor Salk Juan Carlos Izpisua Belmonte, penulis senior makalah tersebut. “Studi kami mengungkap faktor-faktor spesifik yang mampu mempercepat regenerasi otot, serta mengungkap mekanisme terjadinya hal ini.”

Senyawa ini dinamakan faktor Yamanaka sesuai penemunya ilmuwan Jepang. Faktor Yamanaka adalah kombinasi protein (disebut faktor transkripsi) yang mengontrol bagaimana DNA disalin untuk diterjemahkan menjadi protein lain. Dalam penelitian laboratorium, mereka digunakan untuk mengubah sel khusus, seperti sel kulit, menjadi lebih mirip sel induk yang memiliki potensi majemuk, yang berarti mereka memiliki kemampuan untuk menjadi berbagai jenis sel.

“Laboratorium kami sebelumnya menunjukkan bahwa faktor-faktor ini dapat meremajakan sel dan meningkatkan regenerasi jaringan pada hewan hidup,” kata penulis pertama Chao Wang, peneliti pascadoktoral di lab Izpisua Belmonte. “Tapi bagaimana ini terjadi tidak diketahui sebelumnya.”

Regenerasi otot dimediasi oleh sel induk otot, juga disebut sel satelit. Sel satelit terletak di ceruk antara lapisan jaringan ikat (lamina basal) dan serabut otot (myofibers). Dalam studi ini, tim menggunakan dua model tikus yang berbeda untuk menunjukkan perubahan spesifik sel punca otot atau spesifik niche setelah penambahan faktor Yamanaka. Mereka memfokuskan pada tikus yang lebih muda untuk mempelajari efek dari faktor-faktor yang tidak bergantung pada usia.

Dalam model khusus myofiber, mereka menemukan bahwa menambahkan faktor Yamanaka mempercepat regenerasi otot pada tikus dengan mengurangi tingkat protein yang disebut Wnt4 di ceruk tersebut, yang pada gilirannya mengaktifkan sel satelit. Sebaliknya, dalam model spesifik sel satelit, faktor Yamanaka tidak mengaktifkan sel satelit dan tidak meningkatkan regenerasi otot, menunjukkan bahwa Wnt4 memainkan peran penting dalam regenerasi otot.

Menurut Izpisua Belmonte, yang menjabat sebagai Ketua Roger Guillemin, pengamatan dari penelitian ini pada akhirnya dapat mengarah pada pengobatan baru dengan menargetkan Wnt4.

“Laboratorium kami baru-baru ini mengembangkan teknologi pengeditan gen baru yang dapat digunakan untuk mempercepat pemulihan otot setelah cedera dan meningkatkan fungsi otot,” katanya. “Kami berpotensi menggunakan teknologi ini untuk secara langsung mengurangi tingkat Wnt4 di otot rangka atau untuk memblokir komunikasi antara Wnt4 dan sel induk otot.”

Para peneliti juga mempelajari cara lain untuk meremajakan sel, termasuk menggunakan mRNA dan rekayasa genetika. Teknik-teknik ini pada akhirnya dapat mengarah pada pendekatan baru untuk meningkatkan regenerasi jaringan dan organ.

Pekerjaan ini didanai oleh NIH-NCI CCSG: P30 014195, Helmsley Trust, Fundacion Ramon Areces, Asociacion de Futbolistas Espanoles (AFE), Fundacion Pedro Guillen, Universidad Catolica San Antonio de Murcia (UCAM), Moxie Foundation dan CIRM (GC1R -06673-B).

Jurnal Referensi:

• Chao Wang, Ruben Rabadan Ros, Zaijun Ma, Lei Shi, Paloma Martinez-Redondo,Yuan Xue, Isabel Guillen-Guillen, Ling Huang, Hsin-Kai Liao, Estrella Nuñez Delicado, Concepcion Rodriguez Esteban, Tomoaki Hishida,Pedro Guillen-Garcia, Pradeep Reddy, Juan Carlos Izpisua Belmonte. 2021. In vivo partial reprogramming of myofibers promotes muscle regeneration by remodeling the stem cell niche. Nature Communications, 2021; 12 (1) DOI: 10.1038/s41467-021-23353-z