5 hours ago
5
Ilustrasi lansia.(Dok. Magnific)
PARA ilmuwan berhasil mengungkap perubahan besar dalam cara otak manusia mengontrol dan mengatur genomnya yang dimulai pada usia paruh baya. Temuan ini memberikan petunjuk baru mengapa penuaan secara tajam meningkatkan risiko penyakit Alzheimer dan gangguan neurodegeneratif lainnya.
Salah satu pergeseran terbesar ditemukan terjadi antara usia 50 hingga 75 tahun. Pada periode ini, banyak sel imun asli otak mengalami penurunan jumlah dan digantikan oleh sel-sel dengan karakteristik yang lebih inflamasi (memicu peradangan). Selain itu, peneliti menemukan pelemahan sel yang menjaga penghalang darah-otak (blood-brain barrier) serta kerusakan luas pada organisasi tiga dimensi genom.
Pergeseran Besar Sel Imun Otak di Paruh Baya
Dalam studi yang diterbitkan di jurnal Science, para peneliti menggunakan metode sel tunggal tingkat lanjut untuk memeriksa regulasi gen dan organisasi genom 3D pada sel individu di hipokampus manusia—wilayah otak yang penting untuk pembelajaran dan memori. Dengan menganalisis sampel dari orang dewasa di berbagai rentang usia, tim menciptakan gambaran paling detail tentang bagaimana regulasi genom bergeser seiring bertambahnya usia otak.
Perubahan paling mencolok muncul pada mikrogia, sel imun yang membantu memelihara dan melindungi otak. Antara usia 50 dan 75 tahun, terjadi penurunan tajam pada mikrogia yang berasal dari perkembangan embrionik. Secara bersamaan, sel-sel tersebut digantikan oleh sel yang fitur molekulernya menyerupai sel imun yang ditemukan dalam darah.
Hasil ini menantang asumsi lama bahwa mikrogia yang terbentuk sejak awal perkembangan tetap berada di otak sepanjang hidup seseorang. Sel pengganti yang menyerupai mikrogia ini menunjukkan tanda-tanda inflamasi yang lebih kuat, sehingga berpotensi berkontribusi pada peradangan kronis di otak yang menua.
"Mikrogia sangat penting untuk menjaga homeostasis otak," ujar Bing Ren, PhD, salah satu penulis koresponden studi tersebut sekaligus Direktur Ilmiah dan CEO New York Genome Center. "Ketika sel-sel ini gagal menjalankan tugas pemeliharaannya, bahan beracun akan menumpuk dan memicu proses inflamasi yang dapat berkontribusi pada penyakit neurodegenerasi."
Kerusakan Struktur 3D Genom
Perubahan tidak hanya terbatas pada sel imun. Di berbagai jenis sel otak, peneliti mengamati erosi luas pada arsitektur genom tiga dimensi. Di dalam sel, DNA tidak hanya dikemas secara acak, melainkan dilipat menjadi struktur 3D yang sangat terorganisir untuk mengontrol gen mana yang aktif atau nonaktif.
Penelitian menemukan bahwa organisasi ini menjadi kurang teratur seiring bertambahnya usia. Hal ini menunjukkan bahwa penurunan struktur genom bisa menjadi fitur mendasar dari penuaan otak.
"Karya ini merupakan langkah maju yang besar dalam memahami bagaimana penuaan membentuk kembali genom manusia dalam sel otak," kata Nathan Zemke, Direktur Genomik Sel Tunggal di Center for Epigenomics, UC San Diego.
Remodeling Terkoordinasi dalam Penuaan
Temuan ini menunjukkan bahwa penuaan otak lebih kompleks daripada sekadar penurunan fungsi yang stabil. Sebaliknya, beberapa sistem tampak berubah secara bersamaan, termasuk sel imun, pembuluh darah, neuron, dan organisasi genom.
Xiangmin Xu, PhD, Direktur Center for Neural Circuit Mapping di University of California, Irvine, menekankan bahwa studi ini mengungkapkan penuaan melibatkan remodeling dinamis yang terkoordinasi antara sistem imun, vaskular, dan neuronal. Temuan ini membuka pintu untuk mengidentifikasi target terapi baru guna menjaga integritas sirkuit dan fungsi otak sepanjang masa hidup.
Penelitian ini merupakan bagian dari upaya pemetaan genom selama satu dekade melalui program 4D Nucleome (4DN) Common Fund dari National Institutes of Health (NIH), yang bertujuan memetakan bagaimana genom diatur dalam ruang dan waktu. (Sciencedaily/H-3)
