Sebagian besar dari kita tahu bahwa neuron dan sel-sel lain dalam sistem saraf menggunakan listrik untuk berkomunikasi. Tetapi apa yang telah dipelajari para ilmuwan dalam beberapa dekade terakhir adalah bahwa semua sel dalam tubuh melakukan ini, menggunakan listrik untuk "berbicara" satu sama lain dan membuat keputusan tentang pertumbuhan dan perkembangan.
Konten terkait
- Cacing Yang Dipenggal Ini Menumbuhkan Kembali Kenangan Lama Bersama Kepala Baru
Sekarang, para peneliti di Tufts University telah menemukan bahwa memanipulasi muatan listrik sel dapat meningkatkan kemampuan organisme untuk melawan infeksi. Sementara penelitian itu pada embrio kecebong, jika fenomena itu berlaku pada manusia itu bisa menjadi cara baru untuk memerangi penyakit. Ini juga memiliki potensi untuk mengarah pada cara-cara baru untuk memperbaiki cedera, bahkan, suatu hari, membantu meregenerasi bagian-bagian tubuh.
"Bioelectricity adalah arah baru yang luar biasa dalam bidang kedokteran yang jauh melampaui infeksi, " kata Michael Levin, seorang profesor biologi di Tufts yang memimpin penelitian.
Setiap sel dalam tubuh makhluk hidup mengandung muatan listrik yang sangat kecil, yang didefinisikan sebagai perbedaan antara atom bermuatan di kedua sisi membran sel. Levin, yang telah mempelajari tuduhan ini selama bertahun-tahun, berhipotesis bahwa mendepolarisasi sel — mengurangi perbedaan muatan antara bagian dalam dan luar sel — dapat membantu tubuh melawan infeksi.
Dalam studi yang dipublikasikan hari ini di npj Regenerative Medicine, para peneliti menggunakan obat untuk mendepolarisasi sel-sel embrio kecebong. Mereka kemudian menginfeksi embrio dengan E. coli . Sementara 50 hingga 70 persen kecebong biasa yang terinfeksi E. coli meninggal, hanya 32 persen kecebong dengan sel-sel yang terdepolarisasi.
Tetapi para peneliti masih perlu memastikan bahwa obat-obatan benar-benar mengubah muatan listrik sel-sel berudu, tidak hanya membunuh E. coli secara langsung. Jadi mereka menyuntikkan sel-sel kecebong dengan messenger RNA (mRNA) yang dikodekan dengan informasi untuk mendepolarisasi sel-sel kecebong secara langsung. Pendekatan ini bekerja mirip dengan pengobatan obat, menunjukkan itu adalah depolarisasi dan bukan obat yang melawan infeksi.
"Efeknya bukan pada bakteri, itu pada host, " kata Levin.
Ada dua jenis sistem kekebalan yang ada di semua vertebrata, dari berudu hingga manusia. Ada sistem imun adaptif, yang bekerja dengan terpapar patogen tertentu. Setelah Anda mendapatkan vaksin, sistem kekebalan adaptif “mengingat” patogen dan dapat melawannya jika Anda terpapar lagi. Hal yang sama berlaku jika Anda terpapar patogen di alam, seperti jika Anda terkena cacar air. Sistem imun adaptif tahu cara melawannya, jadi Anda jauh lebih kecil kemungkinannya untuk mendapatkannya lagi. Tetapi sistem imun adaptif hanya bekerja pada patogen yang dikenali, sehingga tidak dapat membantu jika Anda terpapar pada sesuatu yang sama sekali baru. Lalu ada sistem kekebalan tubuh bawaan, yang berkembang di saat-saat awal Anda sebagai telur yang dibuahi. Ini menyerang semua patogen menggunakan sel darah khusus dan mediator kimia.
Depolarisasi bekerja dengan sistem kekebalan tubuh bawaan, membantunya menyusun lebih banyak kekuatan, seperti makrofag (sejenis sel darah putih penangkal infeksi), yang diperlukan untuk memerangi infeksi. Belum jelas mengapa ini bekerja, tetapi kemungkinan ada hubungannya dengan memanipulasi jalur yang digunakan untuk berkomunikasi dengan sistem kekebalan tubuh bawaan.
Juga diketahui bahwa sistem kekebalan tubuh bawaan juga membantu organisme meregenerasi dan memperbaiki jaringan. Levin dan timnya tahu bahwa berudu yang ekornya diamputasi menunjukkan depolarisasi dalam sel mereka. Jadi, dengan menyatukan petunjuk, mereka bertanya-tanya apakah berudu yang terluka karenanya dapat melawan infeksi dengan lebih baik. Jadi mereka mengamputasi ekor berudu dan menginfeksi E. coli . Bahkan, berudu itu lebih mampu melawan infeksi.
Kecebong ini belum terinfeksi oleh E. coli. Ini memiliki tingkat leukosit yang melawan infeksi yang relatif rendah (berwarna merah). (Jumbai) 
Kecebong ini telah terinfeksi E. coli setelah depolarisasi sel-selnya. Ini memiliki tingkat leukosit yang melawan infeksi yang relatif tinggi (berwarna merah). (Jumbai) Tetapi apakah teknik manipulasi bioelektrik ini bekerja pada manusia?
"Teknologi utama yang kami gunakan, yaitu menggunakan obat-obatan dan juga saluran ion mRNA untuk mendepolarisasi sel-sel itu, yang dapat digunakan pada makhluk apa pun, " kata Levin. "Sebenarnya kita sudah melakukannya di organisme termasuk sel manusia."
Beberapa obat yang dapat digunakan untuk mendepolarisasi sel sudah disetujui untuk manusia. Mereka termasuk anti-parasitics dan obat-obatan untuk aritmia jantung dan kejang. Levin menyebut obat ini "ionoceutics, " karena mereka mengubah polarisasi sel.
Tim ini bergerak ke model hewan pengerat. Jika itu berhasil, pengujian manusia bisa jadi jalan.
Tetapi mungkin ada tantangan dalam menerapkan metode yang bekerja pada berudu embrio untuk yang bekerja pada hewan non-embrionik. Jalur hadir selama perkembangan embrionik yang memungkinkan sel untuk didepolarisasi dan mengaktifkan sistem kekebalan mungkin tidak ada setelah lahir.
"Apakah kita dapat mengaktifkannya kembali atau tidak tanpa efek samping tanpa diketahui, " kata Jean-François Paré, rekan peneliti di lab Levin dan penulis pertama di koran.
Selain mempelajari efek depolarisasi pada infeksi, lab Levin juga melihat bagaimana memanipulasi bioelektrik dapat membantu melawan kanker, memperbaiki cacat lahir dan bahkan meregenerasi organ atau anggota badan. Tim berhipotesis bahwa mungkin untuk mengubah cara sel secara elektris mengomunikasikan keputusan mereka tentang pertumbuhan dan perkembangan, mengarahkan mereka ke dalam "memutuskan" untuk menumbuhkan kembali, katakanlah, jari yang hilang.
"Kami sedang berupaya meningkatkan kemampuan regeneratif, " kata Levin. “Pada akhirnya tujuannya adalah untuk dapat meregenerasi organ apa pun yang telah rusak. Kedengarannya seperti sci-fi, tetapi pada titik tertentu kita akan dapat menumbuhkan hal-hal ini kembali. "
