Penjelasan Singkat tentang Koordinasi Aktivasi Neural Stem Cell

Pada semua vertebrata dewasa, sel induk saraf dapat direkrut untuk menghasilkan neuron baru di otak. Namun, sedikit yang diketahui tentang apa yang disebut proses "aktivasi" ini.

Para ilmuwan di Institut Pasteur, CNRS, dan Universitas Tel Aviv yang bekerja sama dengan École Polytechnique dan INRAE ​​telah berhasil melakukan visualisasi 3D dan analisis distribusi spasial dan temporal dari aktivasi sel induk saraf di otak dewasa model vertebrata ikan zebra.

Temuan mereka menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa peristiwa aktivasi untuk sel-sel ini terkoordinasi dalam ruang dan waktu. Secara khusus, hasil ini dapat membantu meningkatkan pemahaman kita tentang proses regulasi yang dipicu selama pembentukan tumor otak. Temuan ini dipublikasikan dalam jurnal Cell Stem Cell edisi 5 April 2021 .

Sel induk, yang ditemukan di banyak organ dewasa pada vertebrata termasuk manusia, mampu berkembang biak dan berdiferensiasi untuk menghasilkan sel fungsional baru. Misalnya, sel punca di otak (sel punca saraf) menghasilkan neuron baru di masa dewasa. Seringkali, sel induk saraf berada dalam keadaan tidak aktif yang dikenal sebagai "ketenangan". Untuk menghasilkan neuron, mereka harus mengaktifkan dan kemudian membelah terlebih dahulu. Tahap aktivasi ini sangat penting: ini merupakan prasyarat untuk perekrutan sel induk dan juga penting untuk kelangsungan hidupnya (sel yang aktif secara berlebihan menjadi cepat habis) dan untuk posisi dan jenis neuron yang terbentuk.

Dalam relung mereka, sel punca saraf mengaktifkan dan kembali ke keadaan tidak aktif dalam urutan acak dan tidak sinkron, menunjukkan bahwa peristiwa ini dapat dikoordinasikan pada tingkat populasi sel. Para ilmuwan di Unit Neurogenetika Ikan Zebra di Institut Pasteur memilih ikan zebra untuk menguji hipotesis ini, karena otak ikan zebra dewasa mengandung sejumlah besar sel induk saraf, atau mirip dengan sel induk mamalia. Melalui pencitraan dua foton intravital (non-invasif) pada ikan dewasa, mereka dapat memfilmkan sel induk di ceruknya selama beberapa minggu dan mempelajari pola aktivasi setiap sel dalam kaitannya dengan sel tetangga secara real time.

Analisis dan pemodelan statistik spasial yang dilakukan baik dalam waktu nyata maupun dalam simulasi komputasi jangka panjang menunjukkan adanya interaksi penghambatan yang dihasilkan oleh sel yang diaktifkan,menunda aktivasi sel punca lain yang berdekatan selama beberapa hari. Dengan pemberian molekul farmakologis in vivo, para ilmuwan juga mengidentifikasi jalur molekuler yang terlibat, yang dikenal sebagai jalur pensinyalan Notch. Akhirnya, mereka menunjukkan bahwa interaksi ini memungkinkan produksi saraf yang stabil dalam ruang dan waktu.

"Ini adalah pencitraan waktu nyata dan jangka panjang pertama dari seluruh populasi sel induk saraf di otak vertebrata dewasa. Penemuan ini menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa peristiwa aktivasi sel induk saraf di otak vertebrata terkoordinasi dalam waktu dan waktu. ruang di dalam ceruk, "komentar Laure Bally-Cuif, ilmuwan CNRS, penulis utama studi tersebut, dan Kepala Zebrafish Neurogenetics Unit1 di Institut Pasteur. Tanpa diduga, penelitian ini juga menunjukkan bahwa sel punca sendiri terlibat dalam koordinasi ini. Oleh karena itu, penelitian ini telah mendorong munculnya konsep baru di mana populasi sel punca mengatur dirinya sendiri sebagai sistem dinamis yang memungkinkan koordinasi spasiotemporal dari perilaku masing-masing sel individu.

Regulasi semacam itu dapat terjadi pada massa tumor yang mengandung sel induk kanker, di mana sel induk dalam berbagai keadaan diam atau aktif telah diamati. Kemungkinan juga regulasi seperti itu terjadi pada populasi sel punca dari organ dewasa lainnya di mana sel punca ditemukan di relung padat, seperti epitel.

Tautkan ke video yang menunjukkan sel induk yang menutupi salah satu belahan otak ikan dewasa. Sel induk dipantau selama 23 hari untuk menganalisis posisi, peristiwa aktivasi, dan diferensiasinya. Ikan dibius dan difilmkan menggunakan mikroskop dua foton setiap 3 hari. Titik-titik menunjukkan pusat setiap sel dan panah menunjukkan sel induk yang membelah. [Sciencedaily, wapseru.biz]