Aulanews.id – Para ilmuwan di Johns Hopkins Medicine yang mengatur agar 48 sampel jaringan jantung manusia hasil rekayasa biologis menghabiskan 30 hari di Stasiun Luar Angkasa Internasional melaporkan bukti bahwa kondisi gravitasi rendah di luar angkasa melemahkan jaringan dan mengganggu detak ritmis normalnya jika dibandingkan dengan sampel dari Bumi dari sumber yang sama.
Para ilmuwan mengatakan jaringan jantung “tidak dapat bertahan lama di luar angkasa,” dan seiring berjalannya waktu, jaringan di stasiun luar angkasa berdetak sekitar setengah dari kekuatan jaringan dari sumber yang sama yang disimpan di Bumi.
Temuan tersebut, kata mereka, memperluas pengetahuan ilmuwan tentang potensi dampak gravitasi rendah terhadap kelangsungan hidup dan kesehatan astronot selama misi luar angkasa yang panjang, dan dapat menjadi model untuk mempelajari penuaan otot jantung dan terapi di Bumi.
Laporan analisis jaringan para ilmuwan diterbitkan dalam Proceedings of the National Academy of Sciences .
Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa beberapa astronaut kembali ke Bumi dari luar angkasa dengan kondisi terkait usia, termasuk berkurangnya fungsi otot jantung dan aritmia (detak jantung tidak teratur), dan bahwa beberapa tetapi tidak semua efeknya menghilang seiring waktu setelah mereka kembali.
Namun, para ilmuwan telah mencari cara untuk mempelajari efek tersebut pada tingkat seluler dan molekuler dalam upaya menemukan cara untuk menjaga astronot tetap aman selama penerbangan luar angkasa yang panjang, kata Deok-Ho Kim, Ph.D., seorang profesor teknik biomedis dan kedokteran di Fakultas Kedokteran Universitas Johns Hopkins. Kim memimpin proyek untuk mengirim jaringan jantung ke stasiun luar angkasa.
Untuk menciptakan muatan jantung, ilmuwan Jonathan Tsui, Ph.D. membujuk sel punca pluripoten terinduksi manusia (iPSC) untuk berkembang menjadi sel otot jantung (kardiomiosit). Tsui, yang merupakan mahasiswa Ph.D. di laboratorium Kim di Universitas Washington, mendampingi Kim sebagai peneliti pascadoktoral saat Kim pindah ke Universitas Johns Hopkins pada tahun 2019. Mereka melanjutkan penelitian biologi luar angkasa di Johns Hopkins.
Tsui kemudian menempatkan jaringan tersebut dalam sebuah chip jaringan miniaturisasi hasil rekayasa hayati yang merangkai jaringan di antara dua tiang untuk mengumpulkan data tentang bagaimana jaringan berdetak (berkontraksi). Rumah sel 3D dirancang untuk meniru lingkungan jantung manusia dewasa dalam sebuah bilik yang berukuran setengah dari ponsel.
Untuk membawa jaringan ke misi SpaceX CRS-20, yang diluncurkan pada Maret 2020 menuju stasiun luar angkasa, Tsui mengatakan ia harus membawa sendiri ruang jaringan di pesawat menuju Florida, dan terus merawat jaringan tersebut selama sebulan di Kennedy Space Center. Tsui kini menjadi ilmuwan di Tenaya Therapeutics, sebuah perusahaan yang berfokus pada pencegahan dan pengobatan penyakit jantung.
Begitu jaringan berada di stasiun luar angkasa, para ilmuwan menerima data waktu nyata selama 10 detik setiap 30 menit tentang kekuatan kontraksi sel, yang dikenal sebagai gaya kedutan, dan pola denyut yang tidak teratur. Astronot Jessica Meir, Ph.D., MS mengganti nutrisi cair di sekitar jaringan seminggu sekali dan mengawetkan jaringan pada interval tertentu untuk pembacaan gen dan analisis pencitraan selanjutnya.
Tim peneliti menyimpan sekumpulan jaringan jantung yang dikembangkan dengan cara yang sama di Bumi, ditempatkan dalam jenis ruangan yang sama, untuk dibandingkan dengan jaringan di luar angkasa.
Ketika ruang jaringan kembali ke Bumi, Tsui terus memelihara dan mengumpulkan data dari jaringan tersebut.
“Sejumlah besar teknologi canggih di bidang rekayasa sel punca dan jaringan, biosensor dan bioelektronika, serta pembuatan mikro digunakan untuk memastikan kelangsungan hidup jaringan ini di luar angkasa,” kata Kim, yang timnya mengembangkan chip jaringan untuk proyek ini dan proyek-proyek berikutnya.
Devin Mair, Ph.D., mantan mahasiswa Ph.D. di laboratorium Kim dan sekarang menjadi peneliti pascadoktoral di Johns Hopkins, kemudian menganalisis kemampuan jaringan untuk berkontraksi.
Selain kehilangan kekuatan, jaringan otot jantung di luar angkasa mengalami detak yang tidak teratur (aritmia)—gangguan yang dapat menyebabkan jantung manusia gagal berfungsi. Biasanya, waktu antara satu detak jaringan jantung dan detak berikutnya adalah sekitar satu detik. Ukuran ini, pada jaringan di stasiun luar angkasa, tumbuh hampir lima kali lebih lama daripada di Bumi, meskipun waktu antara detak kembali hampir normal ketika jaringan kembali ke Bumi.
Para ilmuwan juga menemukan, pada jaringan yang dibawa ke luar angkasa, sarkomer—bundel protein dalam sel otot yang membantu otot berkontraksi—menjadi lebih pendek dan lebih tidak teratur, yang merupakan ciri khas penyakit jantung manusia.
Selain itu, mitokondria penghasil energi dalam sel-sel yang terikat ruang tumbuh lebih besar, lebih bulat dan kehilangan lipatan-lipatan khas yang membantu sel-sel menggunakan dan menghasilkan energi.
Terakhir, Mair, Eun Hyun Ahn, Ph.D.—asisten profesor riset teknik biomedis—dan Zhipeng Dong, mahasiswa Ph.D. Johns Hopkins, mempelajari hasil pembacaan gen pada jaringan yang ditempatkan di luar angkasa dan di Bumi. Jaringan di stasiun luar angkasa menunjukkan peningkatan produksi gen yang terlibat dalam peradangan dan kerusakan oksidatif , yang juga merupakan ciri khas penyakit jantung.
“Banyak dari penanda kerusakan oksidatif dan peradangan ini secara konsisten ditunjukkan dalam pemeriksaan pasca-penerbangan para astronaut,” kata Mair.
Laboratorium Kim mengirimkan gelombang kedua jaringan jantung hasil rekayasa 3D ke stasiun luar angkasa pada tahun 2023 untuk menyaring obat yang dapat melindungi sel dari efek gravitasi rendah. Penelitian ini masih berlangsung, dan menurut para ilmuwan, obat yang sama ini dapat membantu orang mempertahankan fungsi jantung seiring bertambahnya usia.
Para ilmuwan terus menyempurnakan sistem ” jaringan pada chip” mereka dan mempelajari efek radiasi pada jaringan jantung di Laboratorium Radiasi Antariksa NASA. Stasiun antariksa tersebut berada di orbit Bumi yang rendah, tempat medan magnet planet melindungi penghuninya dari sebagian besar efek radiasi antariksa. Dilansir dari Reuters.com pada hari Selasa (24/09/2024)
