Para ilmuwan menumbuhkan paru-paru tikus di laboratorium

WASHINGTON – Ini adalah langkah awal menuju pembangunan paru-paru baru suatu hari nanti: Peneliti Universitas Yale mengambil paru-paru tikus dan menumbuhkannya kembali, kemudian mentransplantasikannya dan mengamatinya bernapas.

Paru-paru hanya bertahan di tempatnya selama satu atau dua jam ketika para ilmuwan mengukurnya dengan pertukaran oksigen dan karbon dioksida, seperti paru-paru normal – tetapi juga mencatat beberapa masalah yang memerlukan penelitian lebih lanjut untuk menyelesaikannya.

Namun, penelitian ini merupakan sebuah langkah dalam pencarian cara untuk memperbaiki paru-paru yang rusak – meskipun peneliti utama Dr. Laura Niklason memperingatkan bahwa mungkin diperlukan waktu 20 atau 25 tahun sebelum pendekatan pembuatan organ baru siap dilakukan manusia.

Pekerjaan ini dilaporkan secara online pada hari Kamis di jurnal Science.

Hampir 400.000 orang meninggal setiap tahun akibat penyakit paru-paru di AS saja, menurut American Lung Association, dan transplantasi paru-paru terlalu jarang untuk memberikan banyak bantuan.

Tapi bagaimana cara meniru organ spons ini? Tim Niklason mengupas paru-paru tikus dewasa hingga ke sistem pendukung struktural dasarnya—perancahnya—untuk melihat apakah mungkin untuk membangun kembali daripada memulai sepenuhnya dari awal.

Pertama, mereka pada dasarnya membersihkan berbagai jenis sel yang melapisi paru-paru. Secara bertahap memudar dari struktur merah sehat menjadi putih yang sebagian besar terdiri dari kolagen dan jaringan ikat lainnya yang mempertahankan bentuk dan elastisitas paru-paru asli, bahkan saluran tempat saluran udara berada.

Perancah ini seperti donor universal yang tidak boleh menimbulkan masalah penolakan, Niklason berkata: “Kolagen Anda dan kolagen saya identik.”

Para peneliti menempatkan perancah paru-paru ke dalam bioreaktor, sebuah wadah bergaya inkubator yang dirancang untuk meniru lingkungan di mana paru-paru janin berkembang, dengan cairan yang dipompa melaluinya.

Kemudian mereka menyuntikkan campuran sel paru-paru berbeda yang diambil dari tikus yang baru lahir. Di dalam bioreaktor, sel-sel tersebut entah bagaimana bermigrasi ke tempat yang tepat dan menumbuhkan kantung udara, saluran udara, dan pembuluh darah.

Dalam implan jangka pendek pada empat tikus berbeda, paru-paru yang direkayasa menggantikan salah satu paru-paru asli hewan tersebut dan 95 persen lebih efisien dalam pertukaran oksigen dan karbon dioksida, kata Niklason.

Namun, di antara masalah yang dia perhatikan adalah gumpalan kecil yang terbentuk di paru-paru yang direkayasa, sebuah tanda bahwa sel-sel baru tersebut tidak memiliki lapisan yang cukup tebal di beberapa tempat.

Tantangan terbesarnya: Agar pendekatan ini berhasil tanpa tubuh seseorang menolak jaringan baru, para ilmuwan harus menggunakan sel penerimanya sendiri, jelas Niklason. Namun belum ada cara untuk mendapatkan jenis sel induk pribadi yang diperlukan, yang berarti penelitian sel induk harus ditingkatkan terlebih dahulu, katanya.

Pendekatan keseluruhan ini juga berhasil dalam eksperimen Universitas Minnesota tahun 2008 yang menumbuhkan jantung tikus yang berdetak, dan peneliti Minnesota Dr. Doris Taylor menyambut baik penelitian paru-paru Yale.

Secara terpisah di Science, tim dari Universitas Harvard melapisi chip fleksibel dengan lapisan sel paru-paru hidup, menciptakan instrumen laboratorium yang meniru beberapa tindakan paru-paru manusia. Tujuannya: Untuk menggantikan beberapa penelitian pada hewan yang diperlukan untuk menguji bagaimana paru-paru merespons racun lingkungan atau zat yang dihirup.