Transplantasi sumsum tulang muda dapat membalikkan gejala penyakit Alzheimer

Dalam studi terbaru yang dipublikasikan dalam Science Advances, tim peneliti Tiongkok menggunakan model tikus untuk mempelajari kemungkinan peremajaan sistem imun melalui transplantasi sumsum tulang pada tikus muda untuk memperlambat penuaan imun dan berpotensi menggunakannya sebagai strategi terapeutik melawan penyakit Alzheimer.

Semakin banyak penelitian menunjukkan peran disfungsi sistem imun dalam patogenesis penyakit Alzheimer. Telah diamati bahwa sekitar 50% gen yang terkait dengan penyakit Alzheimer, seperti BIN1 (pengkodean protein adaptor 1), CD33 (pengkodean antigen permukaan myeloid) dan reseptor yang diekspresikan pada sel myeloid 2 (TREM2), terlibat dalam proses sistem imun.

Penurunan fungsi sistem imun yang berkaitan dengan usia mengakibatkan penurunan produksi sel imun, penurunan keragaman repertoar imun, dan akumulasi sel imun yang tidak berfungsi—fenomena yang dikenal sebagai penuaan imun. Penuaan imun dianggap sebagai pendorong penuaan sistemik, termasuk penuaan otak, dan meningkatkan kerentanan terhadap penyakit degeneratif yang berkaitan dengan usia seperti penyakit Alzheimer. Oleh karena itu, dapat diasumsikan bahwa peremajaan sel imun dapat memberikan efek positif dalam memperlambat perkembangan penyakit Alzheimer.

Dalam penelitian saat ini, para peneliti menggunakan tikus Alzheimer transgenik berusia sembilan bulan dan mentransplantasikan sumsum tulang belakang tikus Alzheimer yang lebih muda (berusia dua bulan) ke dalam tikus tersebut. Pada kelompok kontrol, tikus ditransplantasikan dengan sumsum tulang belakang tikus berusia sembilan bulan yang serupa.

Para peneliti telah menyarankan bahwa sel induk hematopoietik, yang menghasilkan sel imun perifer, di sumsum tulang tikus muda dapat meremajakan sel imun yang menua dan memberikan strategi terapi yang potensial terhadap penyakit Alzheimer. Sel mononuklear darah tepi (PBMC) dikarakterisasi untuk menentukan perubahan ekspresi gen sel imun perifer.

Penelitian menunjukkan bahwa sel limfohematopoietik perifer pulih sekitar tiga minggu setelah transplantasi sumsum tulang. Oleh karena itu, para peneliti berasumsi bahwa efek anti-Alzheimer akan terjadi setelah tiga minggu, dan mereka melakukan tes perilaku seperti labirin Y dan tes lapangan terbuka untuk menilai fungsi otak.

PBMC dianalisis untuk mengevaluasi efek sumsum tulang tua dan muda terhadap komposisi sel kekebalan pada tikus. Proporsi sel B, sel T helper, sel T sitotoksik, monosit, makrofag, sel dendritik, neutrofil, basofil, dan sel pembunuh alami ditentukan.

Selain itu, tes seperti fagositosis amiloid β dan fagositosis puing-puing seluler dilakukan untuk mengevaluasi fungsi monosit. Bagian otak dari tikus yang di-eutanasia diwarnai untuk analisis imunokimia dan tes imunohistokimia. Bagian otak diwarnai untuk mencari plak amiloid β dan degenerasi saraf berdasarkan apoptosis neuron serta hilangnya dan degenerasi neurit.

Bagian otak juga digunakan untuk analisis volume otak dan Western blotting untuk mendeteksi amiloid β dan protein prekursor amiloid lengkap. Faktor inflamasi seperti interleukin-10, interferon-γ dan tumor necrosis factor-α dinilai menggunakan metode enzim-linked immunosorbent assay.

Total asam ribonukleat (RNA) yang diekstraksi dari monosit digunakan untuk reaksi rantai transkripsi-polimerase terbalik kuantitatif (qRT-PCR), sedangkan mikroglia digunakan untuk pengurutan RNA massal. Selain itu, proteom plasma dinilai menggunakan kromatografi cair-spektrometri massa tandem.

Data pengurutan RNA tingkat sel tunggal dianalisis untuk mengidentifikasi jenis sel dan ekspresi gen diferensial, analisis jaringan pengatur faktor transkripsi, penilaian komunikasi sel, dan pengayaan jalur.

Studi ini menemukan bahwa transplantasi sumsum tulang muda secara signifikan mengurangi degenerasi saraf, beban plak amiloid, dan peradangan saraf, serta memperbaiki defisit perilaku yang diamati pada model tikus tua yang mengidap penyakit Alzheimer. Peningkatan pembersihan amiloid β juga berkontribusi terhadap perbaikan amiloidosis serebral.

Data pengurutan RNA sel tunggal menunjukkan bahwa ekspresi berbagai gen yang terkait dengan penyakit Alzheimer dan penuaan dipulihkan pada berbagai jenis sel kekebalan setelah transplantasi sumsum tulang muda. Selain itu, tingkat sirkulasi protein sekretorik yang terkait dengan penuaan lebih rendah setelah transplantasi sumsum tulang.

Para peneliti menemukan bahwa di antara gen yang diekspresikan secara berbeda terkait dengan penuaan, gen risiko penyakit Alzheimer menunjukkan ekspresi tertinggi pada monosit. Karena monosit yang bersirkulasi dapat membersihkan amiloid β, gangguan fagositosis amiloid β oleh monosit yang berkaitan dengan usia dapat mempercepat pembentukan plak. Oleh karena itu, peremajaan monosit dan sel kekebalan lainnya melalui transplantasi sumsum tulang muda merupakan strategi terapi yang menjanjikan.

Sebagai kesimpulan, hasil penelitian ini mendukung efektivitas transplantasi sumsum tulang muda untuk meremajakan sel kekebalan yang menua, yang mengakibatkan berkurangnya degenerasi saraf pada model tikus yang menderita penyakit Alzheimer. Peningkatan fungsi monosit mengakibatkan peningkatan pembersihan amiloid β dan penurunan peradangan saraf.

Defisit perilaku yang diamati pada model tikus tua yang mengidap penyakit Alzheimer juga membaik setelah transplantasi sumsum tulang dari tikus muda. Secara keseluruhan, hasil ini menunjukkan bahwa transplantasi sumsum tulang muda merupakan strategi yang menjanjikan untuk pengobatan penyakit Alzheimer.