Ilmuwan Ciptakan "Ikan" dari Sel Jantung Manusia, Apa Itu?

KOMPAS.com - Para ilmuwan di Universitas Harvard dan Emory membuat ikan sintetis, biohibrida, dari sel jantung manusia. Ikan ini bergerak cepat dalam larutan garam dan glukosa, menggunakan kekuatan yang sama dengan detak jantung manusia.

Sistem peredaran darah mini ini dapat terus berenang mengikuti irama selama lebih dari 100 hari. Para penemu berharap besar atas ikan sintetis biohibrida yang terdiri dari sel-sel otot jantung hidup (kardiomiosit) yang tumbuh dari sel induk manusia.

Penciptaan ikan biohibrida berfokus pada dua fitur pengaturan utama hati manusia, yaitu kemampuan fungsi secara spontan tanpa input sadar (otomatisitas) dan pesan yang diprakarsai oleh gerakan mekanis (sinyal mekanikal).

Wawasan yang dipelajari dari penelitian ini diharapkan akan memungkinkan para peneliti untuk memahami lebih dekat aspek-aspek tersebut pada penyakit jantung.

“Tujuan utama kami membangun jantung buatan untuk menggantikan jantung yang cacat pada seorang anak,” ujar Bioengineer Universitas Harvard Kevin Kita Parker seperti dikutip dari Science Alert, Jumat (11/2/2022).

Meskipun cukup mudah menciptakan sesuatu yang mungkin terlihat seperti hati, tapi membuatnya benar-benar berfungsi sama dengan organ tersebut menjadi tantangan yang jauh lebih sulit.

Baca juga: Ilmuwan Israel Ajari Ikan Mas Cara Berkendara di Darat, Seperti Apa?

Fishbot atau robot ikan ini yang menggeliat dalam penelitian mengenai sel jantung manusia ini menjadi langkah besar menuju hal itu, membangun pekerjaan sebelumnya yang menggunakan otot jantung tikus untuk membuat pompa biohibrid ubur-ubur dan ikan pari cyborg.

“Anda dapat menumbuhkan beberapa sel tumor acak dalam cawan sampai mengental menjadi gumpalan berdenyut yang disebut organoid jantung. Tak satu pun dari upaya itu akan merekapitulasi fisika sistem yang berdetak lebih dari satu miliar kali selama seumur hidup sekaligus membangun kembali sel-selnya dengan cepat. Itulah tantangannya,” ujar Parker.

Ikan biohibrida dari sel jantung

Dengan dua lapisan kardiomiosit di setiap sisi sirip ekor, ikan sintetis dari sel jantung manusia ini dibangun untuk menjadi otonom, dapat mengabadikan gerakannya sendiri.

Saat satu sisi mengencang, sisi lainnya meregang. Ini menggerakkan mekanisme umpan balik yang menyebabkan sisi yang diregangkan berkontraksi, kemudian memicu mekanisme yang sama di sisi lain dalam siklus yang berkelanjutan.

Dalam sistem kontraksi otot sinkron pada ikan dari sel jantung manusia ini, didasarkan pada otot terbang serangga.

Baca juga: Ikan Langka Berkepala Mohawk Akhirnya Resmi Punah, Kok Bisa?

Pembengkokan fisik merupakan gerakan mekanis yang mengaktifkan sinyal listrik membentuk saluran ion di otot. Saluran ion ini memicu otot untuk aktif dan berkontraksi.

Mengekspos sistem ke streptomisin dan gadolinium, yang diketahui mengganggu saluran ion di otot.

Akhirnya menurunkan kecepatan renang dan memutuskan hubungan antara peregangan mekanis dan pemicu kontraksi selanjutnya di sisi yang lain. Hal ini menegaskan saluran ion memang terlibat dengan kontraksi yang berirama.

“Dengan memanfaatkan sinyal mekano-listrik jantung di antara dua lapisan otot, kami menciptakan kembali siklus di mana setiap kontraksi dihasilkan secara otomatis sebagai respons terhadap peregangan di sisi yang berlawanan,” ujar Bioengineer Universitas Harvard Keel Yong Lee.

“Hasilnya menyoroti peran mekanisme umpan balik dalam pompa otot seperti jantung,” lanjut dia.

Baca juga: Ikan Anglerfish Menggigit Perut Betina dan Menempel seperti Parasit Saat Kawin

Dalam penelitian yang telah dipublikasikan di Science, Parker dan rekannya juga mengintegrasikan sistem seperti alat pacu jantung ke dalam biohibrida, sekelompok sel terisolasi yang mengontrol frekuensi dan koordinasi gerakan ini.

“Dikarenakan dua mekanisme internal, ikan bisa hidup lebih lama, bergerak lebih cepat, dan berenang lebih efisien dibandingkan pekerjaan sebelumnya," jelas peneliti biofisika Sung-Jin Park, salah satu penulis studi tersebut.

Kontraksi jaringan yang luas dari ikan biohibrida sebanding dengan ikan zebra yang dimodelkan oleh biohibrida, lebih efisien mendorong perangkat kecil di sekitar daripada sistem robot mekanis.

"Daripada menggunakan pencitraan jantung, kami mengidentifikasi prinsip-prinsip biofisik utama yang membuat jantung bekerja, menggunakannya sebagai kriteria desain dan mereplikasinya dalam suatu sistem, ikan yang hidup dan berenang, di mana jauh lebih mudah untuk melihat apakah kami berhasil," pungkas Parker.

Baca juga: Ikan Arapaima Raksasa yang Ditemukan di Lhokseumawe Aceh Berbahaya dan Dilarang