Riset Korteks Tikus untuk Pengobatan Kerusakan Sel Otak Manusia

Sebuah tim insinyur dan ahli saraf telah menunjukkan bahwa organoid otak manusia yang ditanamkan pada tikus telah membentuk konektivitas fungsional ke korteks hewan dan merespons rangsangan sensorik eksternal. Riset ini bagus untuk pengobatan kerusakan sel otak manusia akibat stroke atau penyakit lain di masa depan.

Organoid otak manusia di dalam korteks tikus dapat bereaksi terhadap rangsangan visual dengan cara yang sama seperti jaringan di sekitarnya, sebuah pengamatan yang dapat dilakukan para peneliti secara real time selama beberapa bulan berkat pengaturan eksperimental inovatif yang menggabungkan susunan mikroelektroda graphene transparan dan pencitraan dua foton.

Tim yang dipimpin oleh Duygu Kuzum, seorang anggota fakultas di Departemen Teknik Elektro dan Komputer Universitas California San Diego, merinci temuan mereka dalam jurnal Nature Communications edisi 26 Desember 2022. Tim Kuzum berkolaborasi dengan peneliti dari lab Anna Devor di Universitas Boston; lab Alysson R. Muotri di UC San Diego; dan lab Fred H. Gage di Salk Institute.

Organoid otak manusia di dalam korteks tikus berasal dari sel induk berpotensi majemuk yang diinduksi manusia, yang biasanya berasal dari sel kulit. Organoid otak ini baru-baru ini muncul sebagai model yang menjanjikan untuk mempelajari perkembangan otak manusia, serta berbagai kondisi neurologis.

Para peneliti berharap bahwa kombinasi teknologi perekaman saraf inovatif untuk mempelajari organoid ini akan berfungsi sebagai platform unik untuk mengevaluasi organoid secara komprehensif sebagai model untuk pengobatan kerusakan sel otak dan penyakit dan menyelidiki penggunaannya sebagai prostetik saraf untuk mengembalikan fungsi sel otak yang hilang, merosot atau rusak akibat penyakit seperti stroke dan kanker otak.

Dengan menempatkan susunan elektroda atas organoid yang ditransplantasikan, para peneliti dapat merekam aktivitas saraf secara elektrik dari organoid yang ditanamkan dan korteks inang di sekitarnya secara real time. Menggunakan pencitraan dua foton, mereka juga mengamati bahwa pembuluh darah tikus tumbuh menjadi organoid yang menyediakan nutrisi dan oksigen yang diperlukan untuk implan saat pengobatan kerusakan sel otak manusia kedepannya.

Namun hingga saat ini, belum ada tim peneliti yang mampu menunjukkan bahwa organoid otak manusia yang ditanamkan di korteks tikus mampu berbagi sifat fungsional yang sama dan bereaksi terhadap rangsangan dengan cara yang sama. Hal ini karena teknologi yang digunakan untuk merekam fungsi otak terbatas dan umumnya tidak mampu merekam aktivitas yang berlangsung hanya beberapa milidetik.

Tim yang dipimpin UC San Diego mampu memecahkan masalah ini dengan mengembangkan percobaan yang menggabungkan susunan mikroelektroda yang terbuat dari graphene transparan, dan pencitraan dua foton, teknik mikroskop yang dapat mencitrakan jaringan hidup dengan ketebalan hingga satu milimeter.