Para peneliti telah berhasil merekayasa struktur otak mini, yang dikenal sebagai organoid kortikal, dengan jaringan pembuluh darah yang berfungsi mirip dengan yang ditemukan pada otak manusia yang sedang berkembang. Terobosan ini mengatasi keterbatasan kritis dari “otak mini” yang dikembangkan di laboratorium sebelumnya – yaitu kecenderungan otak mini tersebut untuk mati setelah beberapa bulan karena kekurangan nutrisi. Organoid baru, yang dikembangkan oleh Ethan Winkler dan timnya di Universitas California, San Francisco, menunjukkan sistem pembuluh darah dengan pusat berongga (lumen) yang sebanding dengan pembuluh darah alami, menandai langkah signifikan menuju model otak yang lebih realistis dan tahan lama.
Masalah dengan Otak Mini
Organoid otak, pertama kali dibuat pada tahun 2013, telah menjadi alat berharga untuk mempelajari kondisi neurologis seperti autisme, skizofrenia, dan demensia. Namun, umur mereka yang terbatas telah menghambat penelitian lebih lanjut. Otak berukuran penuh bergantung pada jaringan pembuluh darah yang rumit untuk menyalurkan oksigen dan nutrisi, sementara organoid sebelumnya tidak memiliki infrastruktur penting ini. Sel-sel di inti struktur ini akan cepat kelaparan tanpa sirkulasi yang baik.
Pendekatan Baru pada Vaskularisasi
Tim Winkler mengatasi masalah ini dengan menumbuhkan organoid kortikal (mereplikasi korteks serebral) di samping organoid pembuluh darah yang terpisah. Mereka kemudian mengintegrasikan keduanya, memungkinkan jaringan pembuluh darah menyebar secara merata ke seluruh miniatur otak selama beberapa minggu. Struktur yang dihasilkan menunjukkan kemiripan yang luar biasa dengan pembuluh darah otak yang sebenarnya, termasuk lumen berongga – sebuah detail yang hilang dalam upaya sebelumnya.
Mengapa Ini Penting
Peningkatan vaskularisasi menawarkan beberapa manfaat:
- Peningkatan Kelangsungan Hidup: Pengiriman nutrisi yang lebih baik akan memperpanjang umur organoid, sehingga memungkinkan penelitian jangka panjang.
- Pemodelan Realistis: Kehadiran pembuluh darah yang berfungsi memungkinkan replikasi penghalang darah-otak yang lebih akurat, sebuah mekanisme perlindungan yang penting.
- Penelitian Tingkat Lanjut: Organoid ini dapat mempercepat penelitian dalam perkembangan otak, pemodelan penyakit, dan pengujian obat.
Tantangan di Masa Depan Masih Ada
Meskipun ini merupakan kemajuan besar, mereplikasi sepenuhnya sistem peredaran darah otak masih merupakan tujuan yang jauh. Sistem yang ada saat ini tidak memiliki mekanisme pemompaan aktif seperti jantung untuk memastikan aliran darah yang terus menerus dan terarah. Para peneliti masih perlu menemukan cara untuk mensimulasikan sirkulasi dinamis yang menjaga fungsi otak sebenarnya.
Meskipun demikian, Madeline Lancaster dari Universitas Cambridge menyebut jaringan pembuluh darah dengan lumens “mengesankan” dan “sebuah langkah besar”.
Penciptaan organoid otak yang sangat vaskularisasi ini membawa para peneliti lebih dekat untuk membangun model yang lebih kompleks dan berumur panjang untuk memahami dan menangani kondisi neurologis.
