Individu mosaik genetik, yang mengandung sel-sel dari genotipe yang berbeda, muncul secara alami dalam organisme multiseluler. Pada manusia, perkembangan kanker — di mana satu sel mengalami mutasi yang memungkinkannya berkembang biak, sementara sel lainnya tidak — adalah contoh utama mosaikisme genetik. Tetapi sebaliknya, mosaikisme genetik dapat digunakan untuk mempelajari dan memahami perkembangan penyakit.
Kekhasan alam yang umum digunakan untuk memahami gen
Salah satu pendekatan mosaik genetik eksperimental disebut Analisis Mosaik dengan Penanda Ganda (MADM), di mana gen bermutasi dalam sel individu sementara, pada saat yang sama, sel yang bermutasi diberi label dalam warna fluoresen. “MADM adalah teknologi penandaan, di mana kami pada prinsipnya dapat menandai sel yang bisa menjadi mutan untuk gen apa pun yang kami minati, di organ mana pun yang kami minati,” jelas penulis utama Simon Hippenmeyer.
Dengan mengubah gen dalam satu sel, sambil menjaga sel-sel yang tersisa “normal”, para ilmuwan dapat mengikuti apa yang terjadi pada sel tunggal yang bermutasi dan mendapatkan wawasan tentang peran dan fungsi gen yang bermutasi. Pendekatan ini sangat berharga untuk gen esensial: Mutasi gen esensial di semua sel organisme akan mempengaruhi kesehatan dan kelangsungan hidup organisme.
Hingga saat ini, hanya sekitar 25 persen gen tikus yang dapat dimutasi dan diikuti dengan menggunakan teknik MADM, karena teknologi MADM terbatas pada tiga kromosom tikus. Sekarang, Hippenmeyer dan kelompoknya di IST Austria telah memperluas sumber daya ini secara dramatis. Kelompok tersebut telah berhasil menempatkan “kaset penandaan MADM” yang diperlukan untuk teknik MADM pada semua kromosom tikus (kecuali kromosom seks). Sekarang, lebih dari 96% gen dapat dimutasi dan diikuti pada tingkat sel tunggal menggunakan MADM. “Kami sekarang dapat dengan mudah memanipulasi hampir setiap gen tikus, dan menundukkan setiap gen pada analisis mosaik genetik fenotipik resolusi tinggi,” jelas Hippenmeyer.
Jalan baru untuk penelitian kanker
Hippenmeyer mengantisipasi bahwa sumber ini akan menjadi dorongan untuk mempelajari penyakit dan mekanisme umum perkembangan. “Sekarang, kami dapat mempelajari gen yang terkait dengan penyakit yang muncul dari satu sel bermutasi, di mana kanker adalah contoh utama. Dengan sumber daya kami, para peneliti dapat mempelajari secara sistematis setiap gen penekan tumor yang diketahui dan perannya dalam perkembangan dan evolusi kanker, termasuk dalam kombinasi dengan mutasi lainnya.” Dalam beberapa tahun terakhir, para peneliti telah menggunakan MADM dalam beberapa penelitian kanker, termasuk untuk skrining target obat. “Perpustakaan MADM kami bukan hanya cara untuk menganalisis perkembangan penyakit, tetapi juga menyediakan platform untuk penemuan obat dan target obat,” tambah Hippenmeyer. “Ini tidak terbatas pada kanker,
Dalam makalah mereka, Hippenmeyer dan kelompoknya menggunakan sumber daya baru untuk memperluas spektrum aplikasi MADM dan menjelaskan masalah yang menarik dalam biologi. Mereka menemukan bukti bahwa pemisahan kromosom selama pembelahan sel asimetris mengikuti pola non-acak. “Hasil kami menunjukkan untuk pertama kalinya secara in vivo, bahwa cara bagaimana kromosom orang tua memisahkan selama pembelahan sel induk dapat menginstruksikan nasib seluler sel anak yang dihasilkan.
Dalam konteks yang lebih luas, temuan ini relevan untuk pemahaman umum kami tentang biologi sel induk dan mungkin mekanisme perkembangan kanker” Di masa depan, Hippenmeyer, seorang ahli saraf, akan menggunakan kemampuan MADM yang diperluas untuk mempelajari perilaku sel induk selama perkembangan otak dan mekanisme yang memastikan bahwa otak berkembang ke ukuran yang benar.
Pada manusia, gangguan ukuran otak, seperti mikro dan makroensefali, berhubungan dengan epilepsi dan disabilitas intelektual. “Kami sekarang dapat menanyakan apa yang salah dalam sel induk, sehingga otak berkembang menjadi terlalu besar atau terlalu kecil. Kami mengantisipasi bahwa hasil kami di masa depan juga dapat memberikan dasar bagi perbaikan dan regenerasi otak prospektif berbasis sel induk.”
