Mesin Biologi Dari Otot Jantung Tikus

Cambridge - Para peneliti asal Amerika Serikat memberikan kehidupan pada benda mati. Mesin biologi pertama ini berupa ubur-ubur. Penemuan tersebut adalah suatu keberhasilan merekayasa bagian sel dari mahluk hidup yang merupakan benda mati yang bergerak berdasarkan stimulasi listrik. Seperti tubuh manusia dan hewan lainnya memang terdapat energi listrik. 

Diwartakan upi.com, para peneliti di Harvard University dan California Institute of Technology, AS mengklaim keberhasilannya ini merupakan bukti konsep untuk rekayasa balik ragam organ otot dan bentuk kehidupan sederhana.

klik!

Ubur-ubur yang dijuluki sebagai ‘Medusoid’ ini mampu bergerak sendiri di air dengan cara sama pada jantung manusia yang memompa darah ke seluruh tubuh.

“Pada 2007 saya mengalami kegagalan. Kemudian saya terus mencari organisme laut yang memompa dirinya untuk hidup. Kemudian saya melihat ubur-ubur dan segera mencatat kesamaan dan perbedaannya dengan jantung manusia,” kata ahli rekayasa bio, Profesor Kit Parker.

Para peneliti ini menggunakan lembaran yang terbuat dari jaringan otot tikus yang mampu berkontraksi saat distimulasi dengan listrik.

“Saya terkejut melihat ‘makhluk’ dari silikon ini bisa berenang layaknya ubur-ubur nyata,” katanya.

Para ahli biologi telah menciptakan ubur-ubur buatan menggunakan silikon dan sel-sel otot jantung tikus. Makhluk tiruan yang dijuluki dengan medusoid ini tampak seperti bunga dengan delapan kelopak. Saat ditempatkan dalam medan listrik, ubur-ubur ini berdenyut dan berenang persis seperti pasangan hidupnya.

"Secara morfologi, kami telah membentuk ubur-ubur. Secara fungsional, kami telah membangun ubur-ubur. Tapi, secara genetik, ini adalah tikus," kata Kit Parker selaku ahli biofisika di Universitas Harvard, Cambridge, Massachusetts, Amerika Serikat yang memimpin proyek ini. Laboratorium milik Parker menjalankan model buatan dari jaringan jantung manusia untuk memperbaharui dan menguji obat-obatan. Tim riset membuat medusoid sebagai cara memahami "hukum dasar pemompaan otot". Cara ini merupakan pendekatan seorang insinyur ilmu pengetahuan dasar dalam usaha membuktikan prinsip-prinsip yang tepat dengan membangun sesuatu yang serupa.


Pada tahun 2007, Parker mencari cara baru untuk mempelajari pemompaan otot jantung ketika ia mengunjungi New England Aquarium di Boston, Massachusetts. "Saya melihat tampilan ubur-ubur dan tersadar," katanya seperti dilansir dari Nature.com. "Saya yakin bisa membuat ini," tambahnya. Untuk merealisasikannya, parker merekrut John Dabiri, seorang ahli biologi yang mempelajari tenaga penggerak biologi di Institut Teknologi California (Caltech) di Pasadena.

Janna Nawroth, seorang mahasiswa pascasarjana di Caltech melakukan sebagian besar percobaan. Dia memulai dengan memetakan setiap sel dalam tubuh ubur-ubur remaja atau moon jellies  (Aurelia aurita) untuk memahami cara mereka berenang.

Sebuah payung atau bel moon jelly terdiri dari satu lapisan otot dengan serat yang erat selaras sekitar cincin pusat dan sepanjang delapan jari-jari. Untuk membuat detak bel ke bawah, sinyal listrik menyebar melalui otot dalam gelombang halus, seperti bila Anda menjatuhkan kerikil di dalam air. "Ini persis seperti yang Anda lihat di dalam jantung. Dugaan saya yakni untuk mendapatkan sebuah pompa berotot, aktivitas listrik harus menyebar sebagai sebuah gelombang," lanjutnya.

Bentuk dan Fungsi


Nawroth menciptakan struktur dengan sifat yang sama dengan jantung. Dia  menumbuhkan satu lapisan otot jantung tikus pada lembaran berpola dari sejenis silikon, polydimethylsiloxane (PDMS). Saat medan listrik diterapkan di seluruh struktur, otot mengkerut dengan cepat. Ini menekan medusoid dan meniru daya gerak ubur-ubur itu. Silikon elastis kemudian menarik kembali medusoid ke bentuk asli datar, dan siap untuk gerak berikutnya.


Ketika ditempatkan di antara dua elektroda dalam air, medusoid itu berenang seperti yang asli. Bahkan, ubur-ubur tiruan ini menghasilkan arus air mirip seperti mencuci partikel makanan ke dalam mulut ubur-ubur itu.

"Kami pikir jika kami benar-benar tepat dalam hal ini, kami akan menciptakan pusaran itu. Kami melakukannya. Kami mengambil tikus terpisah dan membangun tikus itu kembali sebagai ubur-ubur," kata Parker.

"Saya pikir ini hebat. Ini adalah demonstrasi yang kuat dari sistem rekayasa chimaeric (sejenis ikan tua) menggunakan komponen hidup dan komponen bukan hidup," kata Joseph Vacanti, seorang jaringan insinyur di Massachusetts General Hospital, Boston.

Parker mengatakan timnya mengembangkan tiruan biologi ke tingkat yang lebih lanjut. "Biasanya ketika kita berbicara tentang bentuk kehidupan tiruan, seseorang akan mengambil sel hidup dan meletakkan gen baru di dalamnya. Kami membuat binatang. Ini bukan hanya tentang gen, tapi tentang morfologi dan fungsi," ujar Parker.


Timnya saat ini berencana membangun medusoid menggunakan sel jantung manusia. Para peneliti telah mengajukan hak paten untuk menggunakan desain mereka, atau yang serupa. Medusoid ini bisa menjadi platform untuk pengujian obat jantung.


"Saya meletakkan obat jantung pada ubur-ubur saya. Ini akan memberitahu Anda jika obat dapat meningkatkan pemompaan," katanya.

Mereka juga berharap  membalikkan bentuk-bentuk kehidupan laut bersama para ahli lain. "Kami punya tangki barang besar di sana. Sebuah gurita sudah masuk dalam daftar pesanan," kata Parker. Proyek ini telah diterbitkan dalam jurnal Nature Biotechnology.