Peneliti Berhasil Kembangkan Teknologi Baru untuk Lacak Kematian Sel pada Otak

Majalah Farmasaetika – Para peneliti telah mengembangkan teknologi baru yang dapat melacak kapan sel-sel otak mati setelah suatu rangkaian aktivitas. Teknologi yang melacak proses ini, yang disebut inhibisi, memberikan metode baru untuk memeriksa baik fungsi normal otak maupun bagaimana “sakelar mati” otak dapat mengalami gangguan selama perilaku normal serta penyakit dan gangguan seperti depresi, gangguan stres pasca-trauma, dan penyakit Alzheimer.

“Umumnya disepakati bahwa inhibisi dari neuron adalah cara utama otak mengatur aktivitas,” kata penulis senior Li Ye, PhD, profesor dan pemegang kursi Abide-Vividion di Scripps Research, dalam rilis pers. “Para ilmuwan telah mencari cara untuk melihat inhibisi secara lebih dapat dilacak, dan hingga sekarang, sedikit yang menemukannya.”

Para peneliti mengamati perbedaan antara sel-sel otak ketika mereka aktif menyampaikan muatan listrik untuk berkomunikasi dengan tetangganya dibandingkan dengan saat tidak aktif. Peneliti tersebut secara berulang mengaktifkan dan menghentikan sel-sel menggunakan optogenetika sebelum mengukur tingkat dan karakteristik berbagai protein serta modifikasinya. Menurut para penulis, sebuah protein yang disebut pyruvate dehydrogenase (PDH) berubah dengan cepat segera setelah sel-sel otak diinhibisi.

“Ketika neuron sedang aktif, Anda memerlukan banyak energi, dan protein PDH ini terlibat dalam memproduksi energi itu,” kata Ye dalam rilis pers. “Tetapi otak benar-benar ingin menghemat energi, jadi ketika sel selesai beraktivitas, kami menemukan bahwa otak dengan cepat mematikan protein PDH ini. Ini terjadi jauh lebih cepat daripada yang kami lihat dalam ekspresi gen lainnya.”

Lebih lanjut, para peneliti menemukan bahwa untuk mematikan PDH, sel menambahkan tag molekuler yang disebut fosfat ke protein tersebut, dan antibodi ditemukan mengenali bentuk fosforilasi tidak aktif dari PDH (pPDH). Para penulis studi menguji apakah tingkat pPDH dapat digunakan sebagai pengganti inhibisi sel otak dengan menggunakan antibodi untuk mengukur pPDH pada tikus yang diberikan anestesi.

Selain itu, para penulis studi memeriksa tingkat pPDH ketika hewan terpapar cahaya terang yang kemudian dimatikan. Sel-sel otak di korteks visual menunjukkan tingkat pPDH rendah ketika terpapar cahaya terang karena bentuk aktif PDH diperlukan untuk memberikan energi pada sel-sel ini; namun, tingkat tinggi protein yang terfosforilasi meningkat segera setelah cahaya dimatikan.

Para penulis studi juga mengevaluasi bagaimana otak mematikan rasa lapar setelah makan menggunakan teknik baru ini. Temuan ini dapat membantu memahami lebih baik nafsu makan serta mekanisme obesitas dan obat penurun berat badan. Selain itu, antibodi pPDH dapat digunakan untuk membandingkan tingkat inhibisi sel otak pada orang dengan dan tanpa penyakit otak dan metabolik.

Para penulis studi mencatat bahwa mereka terus melakukan penelitian dengan menyempurnakan penggunaan pPDH. “Ada banyak pertanyaan yang dapat membantu kita menjawab teknologi ini,” kata Ye dalam rilis pers. “Jika otak tidak dapat mematikan sel, atau jika mereka dimatikan lebih cepat atau lebih lambat dari biasanya, apa yang terjadi? Bagaimana inhibisi dari neuron memainkan peran dalam berbagai penyakit?”

Referensi

Scripps Research Institute. New technology lets researchers track brain cells’ “off switches”. News release. January 23, 2024. Accessed January 30, 2024. https://www.eurekalert.org/news-releases/1032036