Membalikkan Sindrom Down? Koneksi membalikkan defisit pembelajaran pada tikus dengan sifat trisomi 21

Bagi penderita trisomi 21 – yang lebih dikenal sebagai sindrom Down – mempelajari dan mengingat konsep-konsep penting mungkin merupakan perjuangan yang sulit, karena beberapa struktur otak mereka tidak berkembang sepenuhnya sebagaimana mestinya.

Namun kini para peneliti mungkin telah menemukan cara untuk membalikkan defisit pembelajaran yang terkait dengan sindrom Down, setelah menemukan senyawa yang secara signifikan dapat meningkatkan kognisi pada tikus dengan kondisi yang sangat mirip dengan trisomi 21.

Dalam sebuah studi baru yang diterbitkan dalam edisi 4 September Kedokteran Terjemahan Sainspara ilmuwan menyuntikkan molekul kecil yang dikenal sebagai agonis jalur landak sonik ke dalam otak tikus hasil rekayasa genetika pada hari kelahiran mereka. Perawatan ini memungkinkan otak kecil hewan pengerat itu tumbuh ke ukuran normal, sehingga mereka dapat bekerja sama baiknya dengan tikus yang tidak dimodifikasi dalam tes perilaku.

“Kami telah bekerja selama beberapa waktu untuk mengkarakterisasi dasar bagaimana orang dengan trisomi 21 berbeda secara perkembangan dari orang tanpa trisomi 21,” Roger Reeves, seorang profesor di Institut Kedokteran Genetik McKusick-Nathans di Fakultas Kedokteran Universitas Johns Hopkins Kedokteran, kepada FoxNews.com. “Salah satu hal awal yang kami lihat adalah bahwa orang-orang dengan sindrom Down memiliki otak kecil yang sangat kecil, yang melakukan lebih banyak hal daripada yang kita duga.”

Sindrom Down adalah suatu kondisi yang terjadi ketika orang menerima tiga salinan kromosom 21, bukan dua. Karena “trisomi” ini, pasien sindrom Down memiliki salinan tambahan lebih dari 300 gen yang terkandung dalam kromosom tersebut. Hal ini menyebabkan berbagai gejala, termasuk cacat intelektual ringan hingga sedang, ciri wajah yang berbeda, kelainan jantung, dan masalah kesehatan lainnya.

Melalui penelitian sebelumnya, Reeves menemukan ciri lain dari penderita Down Syndrome adalah otak kecil yang berukuran sekitar 60 persen dari ukuran normal. Agar wilayah otak yang penting ini dapat tumbuh dan terbentuk, sejumlah kecil sel di otak harus membelah dan berkembang biak dengan cepat segera setelah lahir. Populasi sel ini memerlukan faktor pertumbuhan spesifik yang dikenal sebagai jalur landak sonik untuk merangsang sel, sehingga menyebabkan sel membelah.

Namun, sel trisomik pada penderita sindrom Down tidak merespons dengan baik terhadap faktor pertumbuhan ini, sehingga menghambat perkembangan otak kecil – area otak yang terbukti penting dalam pemrosesan kognitif dan pengendalian emosi.

“Kami pikir jika kami bisa menstimulasi sel-sel ini sedikit saat lahir, kami bisa menutupi defisit tersebut,” kata Reeves.

Untuk menguji teori ini, Reeves dan tim penelitinya menciptakan serangkaian tikus hasil rekayasa genetika, yang semuanya memiliki salinan tambahan sekitar setengah gen yang ditemukan pada kromosom 21. Menurut Reeves, hal ini menyebabkan tikus memiliki banyak karakteristik yang sama. terlihat pada pasien dengan sindrom Down, seperti otak kecil yang lebih kecil dan kesulitan belajar.

Para peneliti kemudian menyuntik tikus dengan agonis jalur landak sonik, yang merangsang jalur faktor pertumbuhan yang diperlukan untuk mengaktifkan perkembangan otak kecil. Senyawa tersebut diberikan kepada tikus hanya sekali pada hari kelahirannya.

“Dari satu suntikan itu, kami dapat menormalkan pertumbuhan otak kecil, dan mereka kemudian memiliki struktur otak kecil yang normal seiring pertumbuhannya,” kata Reeves.

Untuk melangkah lebih jauh, para peneliti melakukan serangkaian tes perilaku pada tikus untuk lebih memahami bagaimana normalisasi struktur otak akan mempengaruhi kinerja mereka secara keseluruhan. Salah satu tes tersebut adalah tes labirin air Morris, sebuah eksperimen yang melibatkan penempatan tikus di genangan air dan melihat berapa lama waktu yang dibutuhkan mereka untuk melarikan diri menggunakan platform yang tersembunyi di bawah permukaan air. Tes ini mengukur kemampuan belajar spasial dan memori hewan pengerat, yang sebagian besar dikendalikan oleh hipokampus.

“Kami tidak berharap melihat hasil apa pun dari hal itu,” kata Reeves. “Kami tahu bahwa efek terkuat dari faktor pertumbuhan ada pada sel spesifik (di otak kecil) yang kami targetkan, namun ternyata tikus yang menerima satu suntikan agonis ini saat lahir, ketika mereka berusia tiga bulan kemudian. diuji, kinerja mereka sama baiknya dengan teman serasah mereka (yang tidak dimodifikasi) dalam pengujian labirin air.”

Agonis landak sonik belum terbukti efektif pada manusia dengan sindrom Down, dan penelitian di masa depan diperlukan untuk menentukan dengan tepat bagaimana suntikan meningkatkan kemampuan kognitif tikus dan apakah agonis tersebut memiliki efek samping atau tidak. Namun Reeves tetap berharap temuan ini memiliki potensi untuk diterjemahkan.

“Kita berada di ambang revolusi untuk memperluas potensi orang yang lahir dengan trisomi 21,” kata Reeves.