Transplantasi sumsum tulang muda dapat membalikkan gejala penyakit Alzheimer

Dalam studi terbaru yang diterbitkan dalam jurnal Science Advances, tim peneliti Tiongkok menggunakan model tikus untuk mengeksplorasi kemungkinan peremajaan sistem kekebalan tubuh melalui transplantasi sumsum tulang dari tikus muda untuk memperlambat penuaan kekebalan tubuh dan berpotensi menggunakan ini sebagai strategi terapi 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 (pengkode protein adaptor 1), CD33 (pengkode antigen permukaan myeloid) dan reseptor yang diekspresikan pada sel myeloid 2 (TREM2), terlibat dalam proses sistem imun.

Penurunan fungsi 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 dibayangkan bahwa peremajaan sel imun dapat memiliki efek positif dalam memperlambat perkembangan penyakit Alzheimer.

Dalam penelitian terkini, para peneliti menggunakan tikus Alzheimer transgenik berusia sembilan bulan dan mentransplantasikan sumsum tulang dari tikus Alzheimer yang lebih muda (berusia dua bulan) ke tikus tersebut. Dalam kelompok kontrol, tikus ditransplantasikan dengan sumsum tulang dari tikus berusia sembilan bulan yang memiliki kondisi serupa.

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

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

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

Selain itu, uji seperti fagositosis amiloid β dan fagositosis serpihan sel dilakukan untuk mengevaluasi fungsi monosit. Potongan otak dari tikus yang di-eutanasia diwarnai untuk analisis imunokimia dan uji imunohistokimia. Potongan otak diwarnai untuk plak amiloid β dan neurodegenerasi berdasarkan apoptosis neuronal dan hilangnya serta degenerasi neurit.

Potongan otak juga digunakan untuk analisis volume otak dan Western blotting untuk amiloid β dan total protein prekursor amiloid. Faktor inflamasi seperti interleukin-10, interferon-γ, dan tumor necrosis factor-α dinilai menggunakan enzim immunoassay.

Total asam ribonukleat (RNA) yang diekstrak dari monosit digunakan untuk reaksi berantai polimerase transkripsi balik kuantitatif (qRT-PCR), sementara mikroglia digunakan untuk sekuensing RNA massal. Selain itu, proteom plasma dinilai menggunakan kromatografi cair-spektrometri massa tandem.

Data RNA-seq sel tunggal dianalisis untuk identifikasi jenis sel dan ekspresi gen diferensial, analisis jaringan pengatur faktor transkripsi, penilaian komunikasi seluler, dan pengayaan jalur.

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

Data sekuensing RNA sel tunggal menunjukkan bahwa ekspresi berbagai gen yang terkait dengan penyakit Alzheimer dan penuaan dipulihkan dalam berbagai jenis sel imun setelah transplantasi sumsum tulang muda. Selain itu, kadar protein sekretori terkait penuaan yang beredar lebih rendah setelah transplantasi sumsum tulang.

Para peneliti menemukan bahwa di antara gen-gen yang diekspresikan secara berbeda yang 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. Dengan demikian, peremajaan monosit bersama dengan sel-sel imun lainnya melalui transplantasi sumsum tulang muda merupakan strategi terapi yang menjanjikan.

Sebagai kesimpulan, hasil penelitian mendukung kemanjuran transplantasi sumsum tulang muda dalam meremajakan sel-sel imun yang menua, yang mengakibatkan berkurangnya neurodegenerasi pada model tikus penyakit Alzheimer. Fungsi monosit yang lebih baik mengakibatkan peningkatan pembersihan amiloid β dan berkurangnya neuroinflamasi.

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 mengobati penyakit Alzheimer.