Epitel gigi (permukaan sel; kuning) dan mesenkim (permukaan sel; magenta). Sel-sel yang berproliferasi (cyan) memperluas jaringan, menghasilkan tekanan mekanis pada pusat jaringan yang mendorong pembentukan pusat atau pengatur sinyal gigi utama, yaitu simpul email. Kredit: Neha Pincha Shroff & Pengfei Xu
Menemukan jalan melalui jalan-jalan berliku di kota-kota tertentu bisa menjadi tantangan nyata tanpa peta. Untuk mengorientasikan diri, kita mengandalkan berbagai informasi, termasuk peta digital di ponsel, serta toko dan landmark yang dapat dikenali. Sel-sel di tubuh kita menghadapi masalah serupa ketika membangun organ selama embriogenesis. Mereka memerlukan instruksi tentang ke mana harus pergi dan bagaimana berperilaku. Untungnya, seperti menara telepon seluler di kota, embrio memiliki sel-sel khusus di lokasi tertentu, yang dikenal sebagai organisator, yang mengirimkan sinyal ke sel lain dan membantu mereka berorganisasi untuk membangun organ kompleks kita.
Beberapa dari sinyal ini adalah molekul yang dikirim dari organisator, sebuah pusat sinyal istimewa. Sel-sel di sekitarnya menerima sinyal yang lebih kuat atau lebih lemah tergantung pada lokasinya, dan mereka mengambil keputusan sesuai dengan itu. Kesalahan lokasi pusat pesan ini di jaringan menyebabkan malformasi embrio yang bisa berakibat fatal. Para ilmuwan telah mengetahui relevansi pusat sinyal ini sejak lama, namun bagaimana pusat sinyal ini muncul di lokasi tertentu masih sulit dipahami.
Penemuan Melalui Kolaborasi Internasional
Dibutuhkan kolaborasi fisikawan dan biologi internasional untuk menemukan jawabannya. Beberapa tahun lalu, laboratorium Prof. Ophir Klein di Cedars-Sinai Guerin Children’s dan University of California, San Francisco (UCSF), dan Prof. Otger Campàs di Physics of Life Excellence Cluster TU Dresden dan University of California, Santa Barbara (UCSB), mempunyai petunjuk bagaimana cara kerjanya dan bergabung. Bersama-sama, mereka menemukan bahwa tekanan mekanis di dalam jaringan yang sedang tumbuhlah yang menentukan di mana pusat sinyal akan muncul.
“Penelitian kami menunjukkan bahwa tekanan mekanis dan sinyal molekuler berperan dalam perkembangan organ,” kata Ophir Klein, MD, PhD, Direktur Eksekutif Cedars-Sinai Guerin Children’s, di mana ia juga menjabat sebagai David dan Meredith Kaplan Distinguished Chair bidang Kesehatan Anak , dan rekan penulis studi tersebut.
Tekanan Mekanik dalam Pengorganisasian Sel
Penelitian yang dipublikasikan di Biologi Sel Alam, menunjukkan bahwa ketika sel-sel tumbuh di gigi seri embrio, mereka merasakan tekanan yang semakin besar dan menggunakan informasi ini untuk mengatur diri mereka sendiri. “Ini seperti mainan yang menyerap air dan bertambah besar,” kata Neha Pincha Shroff, PhD, seorang sarjana pascadoktoral di Fakultas Kedokteran Gigi di UCSF, dan salah satu penulis pertama studi tersebut. “Bayangkan saja hal itu terjadi di ruang terbatas. Apa yang terjadi pada simpul gigi seri adalah sel-sel berkembang biak dalam jumlah yang tetap dan ini menyebabkan tekanan menumpuk di pusatnya, yang kemudian menjadi sekelompok sel-sel khusus.” Seperti orang-orang di bar yang ramai, sel-sel di jaringan mulai merasakan tekanan dari rekan-rekan mereka. Para peneliti menemukan bahwa sel-sel yang merasakan tekanan yang lebih kuat berhenti tumbuh dan mulai mengirimkan sinyal untuk mengatur sel-sel lain di sekitar gigi. Mereka benar-benar ditekan untuk menjadi pengatur gigi.
“Kami dapat menggunakan teknik mikrodroplet yang sebelumnya dikembangkan laboratorium kami untuk mengetahui bagaimana penumpukan tekanan mekanis mempengaruhi pembentukan organ,” kata salah satu penulis studi Otger Campàs, Ph.D., yang saat ini menjabat sebagai Managing Director, Profesor dan Ketua Dinamika Jaringan di Cluster Keunggulan Fisika Kehidupan TU Dresden, dan mantan Profesor Madya Teknik Mesin di UCSB. “Sangat menarik bahwa tekanan jaringan berperan dalam membangun pusat sinyal. Akan menarik untuk melihat apakah atau bagaimana tekanan mekanis mempengaruhi proses perkembangan penting lainnya.”
Embrio menggunakan beberapa pusat sinyal ini untuk memandu sel ketika mereka membentuk jaringan dan organ. Seperti membangun gedung pencakar langit atau jembatan, membentuk organ tubuh kita memerlukan perencanaan yang ketat, banyak koordinasi, dan mekanisme struktur yang tepat. Kegagalan dalam salah satu proses ini bisa menjadi bencana besar dalam membangun jembatan, dan juga bisa berdampak buruk bagi kita saat bertumbuh di dalam rahim.
“Dengan memahami bagaimana embrio membentuk organ, kita bisa mulai bertanya tentang apa yang salah pada anak yang lahir dengan kelainan bawaan,” kata Ophir Klein. “Pekerjaan ini mungkin mengarah pada penelitian tambahan tentang bagaimana cacat lahir terbentuk dan dapat dicegah.”
Referensi: “Kompresi mekanis yang didorong oleh proliferasi menginduksi pembentukan pusat sinyal selama perkembangan organ mamalia” oleh Neha Pincha Shroff, Pengfei Xu, Sangwoo Kim, Elijah R. Shelton, Ben J. Gross, Yucen Liu, Carlos O. Gomez, Qianlin Ye, Tingsheng Yu Drennon, Jimmy K.Hu, Jeremy BA Green, Otger Campàs dan Ophir D.Klein, 3 April 2024, Biologi Sel Alam.
DOI: 10.1038/s41556-024-01380-4
Penelitian ini didanai oleh Institut Nasional Penelitian Gigi dan Kraniofasial (OK dan OC) di AS, Deutsche Forschungsgemeinschaft di bawah Strategi Keunggulan Jerman, dan Cluster of Excellence Physics of Life of TU Dresden (OC).
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
