Bisakah 'kualitas' sel β menentukan apakah Anda terkena diabetes?

Jika tampaknya semakin banyak orang yang Anda kenal menderita diabetes, Anda benar. Epidemi diabetes disebut epidemi bukan tanpa alasan: Menurut Asosiasi Diabetes Amerika, lebih dari 10% populasi AS — sekitar 38,4 juta orang — menderita diabetes pada tahun 2021, dengan tambahan 1,2 juta orang didiagnosis setiap tahunnya.

Diabetes tipe 2 berkembang ketika tubuh menjadi resisten terhadap insulin, hormon yang membantu mengatur kadar glukosa darah. Insulin diproduksi oleh sel-sel β pankreas, dan pada diabetes tipe 2, sel-sel tersebut meningkatkan produksi insulin untuk menormalkan kadar gula darah, tetapi hal ini pun tidak cukup, dan sel-sel β akhirnya akan kelelahan. Karena peran kuncinya, massa fungsional sel-sel β—yaitu jumlah total dan kemampuannya untuk berfungsi—menentukan risiko terkena diabetes.

Namun, sel-sel β tidak seragam bahkan pada orang yang sama – mereka terbagi menjadi beberapa subtipe, yang masing-masing berbeda dalam aktivitas sekresi, kelangsungan hidup, dan kemampuan membelah. Dengan kata lain, setiap subtipe sel β memiliki "tingkat kebugaran" yang berbeda – dan semakin tinggi, semakin baik. Seiring perkembangan diabetes, proporsi beberapa subtipe sel β berubah. Namun pertanyaan kuncinya tetap: apakah diabetes mengubah komposisi dan kondisi sel β, atau justru perubahan inilah yang menyebabkan penyakit?

Di sinilah peran ilmuwan Guoqiang Gu, Emily Hodges, dan Ken Lau dari Universitas Vanderbilt. Penelitian terbaru mereka, yang diterbitkan dalam jurnal Nature Communications, merupakan langkah maju dalam memahami apakah massa fungsional sel β dapat ditingkatkan untuk mengurangi risiko diabetes tipe 2. Gu dan Lau adalah profesor biologi sel dan perkembangan, sementara Hodges adalah asisten profesor biokimia.

Mempelajari subtipe sel β bukanlah tugas yang mudah. Metode yang paling umum digunakan adalah "analisis terminal sampel pada tingkat sel tunggal", yang berarti para ilmuwan hanya dapat mempelajari sel β spesifik sekali saja — dan hanya ketika sel tersebut telah berkembang sepenuhnya. Hal ini tidak memungkinkan kita untuk melacak perkembangan subtipe sel yang sama pada berbagai tahap: diferensiasi, pematangan, pembelahan, penuaan, kematian, dll. Kemampuan untuk mengamati sel-sel tersebut pada semua tahap akan memberikan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana keadaan sel berubah seiring waktu atau dalam kondisi fisiologis yang berbeda.

Untuk mengatasi keterbatasan ini, Gu, Hodges, dan Lau mengembangkan metode untuk menandai sel-sel progenitor secara permanen yang menghasilkan sel-sel β dengan kombinasi ekspresi gen yang berbeda. Penandaan ini memungkinkan para peneliti untuk melacak subtipe sel β yang sama pada berbagai tahap perkembangan, dan menjawab pertanyaan-pertanyaan mendasar dengan keyakinan yang lebih tinggi.

Penelitian mereka menghasilkan tiga temuan utama:

1. Sel progenitor yang membentuk sel β dengan penanda genetik berbeda pada embrio tikus menghasilkan subtipe sel β dengan tingkat "kebugaran" yang berbeda pada tikus dewasa. Hal ini membantu memahami bagaimana subtipe terbentuk dan bagaimana proses ini dapat dimanipulasi di masa mendatang untuk meningkatkan proporsi sel β yang "sehat" dan mengurangi risiko diabetes.
2. Pola makan tikus betina selama kehamilan secara langsung memengaruhi rasio sel-β yang berfungsi tinggi dan yang berfungsi rendah pada keturunannya. Misalnya, jika induk tikus diberi pola makan tinggi lemak dan mengalami obesitas, keturunannya akan memiliki lebih sedikit sel-β penginderaan glukosa. Model ini menegaskan bahwa obesitas pada ibu meningkatkan risiko diabetes pada keturunannya. Hal ini memberikan pemahaman yang lebih baik kepada dokter dan peneliti tentang peran faktor keturunan dan kesehatan ibu.
3. Subtipe sel β yang diidentifikasi pada tikus memiliki analog di pankreas manusia. Lebih lanjut, subtipe yang memiliki kebugaran tertinggi pada manusia berkurang pada pasien diabetes tipe 2. Meskipun tidak semua temuan pada hewan dapat diterapkan secara langsung pada manusia, hasilnya menunjukkan bahwa model tikus mungkin berguna untuk memahami biologi manusia dan diabetes.

Para peneliti sekarang berencana untuk mempelajari bagaimana tepatnya pola epigenetik (penanda ekspresi gen yang disebutkan di atas) terbentuk dan dipertahankan dalam berbagai subtipe sel β dan bagaimana gangguannya memengaruhi fungsi seluler.

"Dengan penelitian ini dan penelitian lainnya, mungkin saja di masa depan dapat dikembangkan suplemen makanan untuk ibu hamil yang dapat mengurangi risiko diabetes pada anak," kata Gu.

Pertanyaan penting lainnya masih tersisa: mungkinkah, misalnya, meningkatkan kualitas fungsional sel mirip-β yang berasal dari sel punca embrionik manusia dengan memodulasi metilasi DNA (salah satu penanda epigenetik)? Jika demikian, dapatkah sel-β tersebut digunakan dalam terapi transplantasi, di mana pasien diabetes tipe 2 ditransplantasikan dengan sel-β dengan tingkat kebugaran yang tinggi?

Jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini masih harus ditemukan.