Bhataramedia.com – Tim peneliti di IRCM yang dipimpin oleh Frédéric Charron, Ph.D., bekerja sama dengan bioengineers di McGill University, menemukan jenis baru dari sinergi di dalam pengembangan sistem saraf, yang menjelaskan mekanisme penting yang diperlukan sirkuit saraf untuk terbentuk secara benar. Terobosan mereka yang diterbitkan hari ini di jurnal ilmiah PLoS Biology, pada akhirnya dapat membantu mengembangkan alat untuk memperbaiki sel-sel saraf berikut cedera pada sistem saraf (seperti otak dan sumsum tulang belakang).
Para peneliti di laboratorium Dr. Charron, mempelajari sel-sel saraf yang membentuk sistem saraf pusat, serta ekstensi panjang sel saraf yang dikenal sebagai akson. Di dalam perkembangannya, akson harus mengikuti jalur tertentu di dalam sistem saraf untuk secara benar membentuk sirkuit saraf dan memungkinkan neuron untuk berkomunikasi satu sama lain. Peneliti IRCM sedang mempelajari proses yang disebut “bimbingan akson” untuk lebih memahami bagaimana akson berhasil mengikuti jalur yang benar.
“Agar dapat mencapai target, akson tumbuh dengan mengandalkan molekul yang dikenal sebagai guidance cues, yang menginstruksikan arah yang harus diambil akson, dengan memukul mundur atau menarik akson ke tujuan mereka,” papar Dr .Charron, Direktur Biologi Molekuler di Neural Development research unit, IRCM.
Selama beberapa dekade terakhir, komunitas ilmiah telah berjuang untuk memahami mengapa lebih dari satu molekul isyarat bimbingan akan diperlukan untuk akson mencapai target yang tepat. Di dalam tulisan ini, para ilmuwan IRCM menemukan bagaimana akson menggunakan informasi dari berbagai molekul isyarat bimbingan untuk membuat keputusan jalur mereka. Untuk melakukannya, akson mempelajari perubahan relatif di dalam konsentrasi molekul isyarat bimbingan di dalam lingkungan neuron, yang disebut sebagai kecuraman gradien.
“Kami menemukan bahwa kecuraman gradien merupakan faktor penting untuk bimbingan akson, semakin curam gradien, semakin baik akson menanggapi isyarat bimbingan,” kata Tyler FW Sloan, mahasiswa Ph.D. di laboratorium Dr. Charron dan penulis pertama studi tersebut . “Selain itu, kami menunjukkan bahwa gradien dari satu bimbingan isyarat kemungkinan tidak cukup curam untuk orientasi akson. Kami mengungkapkan bahwa kombinasi dari isyarat bimbingan dapat berperilaku saling bersinergi satu sama lain untuk membantu akson menafsirkan arah gradien. ”
Di dalam kerjasama dengan Program Neuroengineering di McGill University, tim Dr. Charron mengembangkan sebuah teknik inovatif untuk menciptakan gradien konsentrasi isyarat bimbingan secara in vitro, sehingga mereka dapat mempelajari perkembangan akson di luar konteks biologisnya.
“Metode baru ini memberikan kita beberapa keuntungan bila dibandingkan dengan teknik sebelumnya dan memungkinkan kita untuk mensimulasikan kondisi lebih realistis yang dihadapi di dalam embrio yang sedang berkembang, melakukan percobaan jangka panjang untuk mengamati seluruh proses bimbingan akson dan memperoleh data kuantitatif yang sangat berguna,” tambah Sloan. “Hal ini menggabungkan pengetahuan dari bidang mikrofluida, yang menggunakan cairan pada skala mikroskopis untuk miniaturirasi eksperimen biologi, dengan studi seluler dan biologi molekuler yang kami lakukan di laboratorium.”
“Berkat program unik ini, kami bekerja sama dengan bioengineers McGill dan ahli pemodelan mikofluida serta matematika untuk membuat perangkat yang diperlukan untuk penelitian kami,” kata Dr. Charron, seperti dilansir Institut de recherches cliniques de Montreal (31/03/2015).
“Terobosan ilmiah ini dapat membawa kita lebih dekat pada perbaikan sel-sel saraf yang rusak menyusul cedera pada sistem saraf pusat,” ungkap Dr. Charron. “Pemahaman yang lebih baik mengenai mekanisme yang terlibat di dalam bimbingan akson akan menawarkan kemungkinan baru untuk mengembangkan teknik untuk mengobati lesi akibat cedera tulang belakang dan bahkan mungkin penyakit neurodegeneratif.”
Cedera pada sistem saraf pusat mempengaruhi ribuan orang Kanada setiap tahunnya dan dapat menyebabkan cacat seumur hidup. Paling sering disebabkan oleh kecelakaan, stroke atau penyakit, cedera ini saat ini sangat sulit untuk diperbaiki. Oleh karena itu, diperlukan penelitian untuk pengembangan alat-alat baru yang dapat memperbaiki kerusakan pada sistem saraf pusat.
