Sebuah studi inovatif mengungkap bagaimana neutrofil membentuk struktur nuklirnya yang unik, memecahkan misteri dari tahun 1880-an. Penemuan ini dapat merevolusi terapi kekebalan dengan memungkinkan rekayasa sel kekebalan dengan bentuk nuklir baru untuk meningkatkan kemampuan melawan penyakit.
Para ilmuwan mungkin dapat mengarahkan sel-sel kekebalan tubuh ke daerah yang sakit. Hampir 150 tahun yang lalu, para ilmuwan menemukan bahwa sel darah khusus berperan penting dalam perlindungan sistem kekebalan terhadap infeksi dan penyakit.
Kelompok tertentu dari sel darah putih ini, yang sekarang dikenal sebagai neutrofil, memiliki struktur inti yang sangat berbeda dari kebanyakan inti. Mayoritas sel memiliki inti berbentuk bulat atau oval yang kaku, tetapi neutrofil berbeda karena intinya mengadopsi beberapa struktur lobular yang mirip dengan susunan kelopak bunga.
Struktur Nuklir Unik
Bentuk nuklir yang unik ini memungkinkan neutrofil melakukan perjalanan ke seluruh tubuh untuk mengidentifikasi dan memerangi patogen yang menyerang. Meskipun banyak yang diketahui tentang peran neutrofil dalam memerangi infeksi, bagaimana struktur nuklir aneh tersebut terbentuk masih menjadi teka-teki sejak tahun 1880-an.
Neutrofil, sel darah yang berfungsi sebagai respon pertama terhadap serangan bakteri, mempunyai inti yang – bukan berbentuk bulat seperti kebanyakan sel lainnya – terbagi menjadi beberapa kelopak atau lobus, sehingga memungkinkan mereka bermigrasi ke jaringan yang padat penduduknya. Di sini mereka ditampilkan di sumsum tulang manusia (sel ungu) bersama banyak sel darah merah. Kredit: Dr. Huan-You Wang
Terobosan dalam Pemahaman
Melaporkan masuk AlamSarjana Pascadoktoral Fakultas Ilmu Biologi Universitas California San Diego, Indumathi Patta; Ming Hu di Cleveland Clinic Foundation, telah memecahkan teka-teki perubahan bentuk inti neutrofil.
“Kami sekarang mengetahui bagaimana bentuk-bentuk nuklir ini dirakit dan ini merupakan proses yang indah,” kata Murre, seorang profesor terkemuka di Departemen Biologi Molekuler.
Sarjana Postdoctoral Sekolah Ilmu Biologi UC Indumathi Patta. Kredit: UC San Diego
Mekanisme Diungkap
Dengan menggunakan kombinasi prosedur pewarnaan kuno yang dipadukan dengan teknik canggih, yang disebut studi penangkapan konformasi kromosom, para peneliti mengungkap bagaimana inti mirip bunga tersusun. Sedangkan kromosom sel berbentuk bulat terlipat menjadi kumpulan bertumpuk DNA loop, genom neutrofil tidak memiliki loop seperti itu. Hebatnya, ketika para peneliti menghilangkan loop kromatin, sel-sel nenek moyang dengan cepat mengubah bentuk inti bulat menjadi susunan kelopak bunga seperti yang ditemukan pada neutrofil. Konversi sederhana ini juga cukup untuk mengaktifkan ribuan gen yang terkait dengan program gen inflamasi yang memungkinkan neutrofil melawan bakteri yang menyerang.
Setelah mengungkap pertanyaan perakitan loop neutrofil, para peneliti kini yakin bahwa mereka memiliki instruksi untuk memandu pengembangan bentuk nuklir baru.
Sarjana Postdoctoral Sekolah Ilmu Biologi UC Indumathi Patta dan Profesor Cornelis Murre. Kredit: UC San Diego
Implikasi untuk Terapi Imun
“Hal ini berpotensi membuka babak baru yang menarik dalam terapi kekebalan karena secara teoritis, struktur inti sel kekebalan pembunuh dapat diubah sehingga mereka dapat lebih mudah menyerang lingkungan yang kompleks dan padat, seperti tumor,” kata Murre. “Pada dasarnya, hal ini dapat mengarah pada rekayasa bentuk nuklir baru pada sel imun efektor, yang merupakan konsep baru dalam pengembangan terapi.”
Referensi: “Morfologi nuklir dibentuk oleh program ekstrusi loop” 14 Februari 2024, Alam.
DOI: 10.1038/s41586-024-07086-9
Penulis penelitian ini meliputi: Indumathi Patta, Maryam Zand, Lindsay Lee, Shreya Mishra, Alexandra Bortnick, Hanbin Lu, Arpita Prusty, Sara McArdle, Zbigniew Mikulski, Huan-You Wang, Christine Cheng, Kathleen Fisch, Ming Hu dan Cornelis Murre .
