BEIJING - Para ilmuwan di Tiongkok telah memanipulasi sel induk embrionik untuk menciptakan tikus laboratorium dengan dua induk jantan yang berhasil hidup hingga dewasa - meskipun dengan kelainan perkembangan yang signifikan. Mereka menyebut hasil ini sebagai pencapaian penting dalam rekayasa genetika mamalia.

Jika disempurnakan lebih lanjut, penelitian ini dapat terbukti berharga, menurut para ilmuwan, dalam upaya potensial di masa mendatang untuk mencegah kepunahan spesies yang sangat terancam punah dan dapat menginformasikan bidang pengobatan regeneratif, yang melibatkan penggantian jaringan atau organ yang rusak akibat penyakit atau faktor lainnya.

Penelitian yang dipublikasikan dalam jurnal Cell Stem Cell, membuka tab baru, melibatkan penargetan serangkaian gen tertentu yang digunakan dalam reproduksi untuk menciptakan apa yang disebut keturunan bipaternal, dengan dua induk jantan biologis, bukan induk betina dan jantan. Ini disebut reproduksi uniseksual.

Sementara mamalia diketahui bereproduksi hanya melalui reproduksi seksual, vertebrata tertentu lainnya termasuk beberapa reptil, amfibi, burung, dan ikan telah menghasilkan keturunan menggunakan reproduksi uniseksual. Ini melibatkan fenomena yang disebut partenogenesis di mana embrio terbentuk dari telur tanpa pembuahan.

Dalam studi baru tersebut, tikus diciptakan melalui penyuntingan genetik sel induk embrionik tikus yang menargetkan kelas gen khusus mamalia yang dikenal sebagai gen tercetak, yang jumlahnya sekitar 200, kata para peneliti.

Sel induk adalah sel yang dapat berkembang menjadi berbagai jaringan tubuh. Sel induk embrionik, yang ada dalam embrio tahap awal, memiliki kemampuan berkembang menjadi semua jenis sel janin yang sedang berkembang.

Sebagian besar jenis sel induk kurang serbaguna dan dapat membantu mempertahankan dan memulihkan hanya jaringan dan organ tempat mereka berada.

Ilmuwan di Massachusetts Institute of Technology (MIT) sedang mengembangkan serangga robotik canggih yang dapat mengubah pertanian.

Para peneliti mengatakan mereka memodifikasi 20 gen pencetak dan menggunakan teknologi kloning untuk menciptakan tikus bipaternal.

"Secara umum, gen pencetak dianggap berfungsi sebagai `pengunci` yang mencegah mamalia menjalani reproduksi uniseksual.

Namun, hipotesis yang diterima secara luas ini belum terbukti secara meyakinkan sebelumnya," kata ahli biologi perkembangan Wei Li dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, yang membantu memimpin penelitian tersebut.

"Ini adalah penelitian sains mendasar yang difokuskan pada model hewan. Tidak ada rencana untuk memperluas jenis eksperimen ini ke manusia," tambahnya.

Para peneliti menciptakan 1.081 embrio. Dari jumlah tersebut, sekitar 12% bertahan hidup hingga lahir, jauh lebih rendah dari biasanya.

Sebanyak 84 anak tikus jantan dan 50 anak tikus betina lahir. Lebih dari setengahnya mati sebelum mencapai usia dewasa.

Mereka yang mencapai usia dewasa semuanya memiliki cacat perkembangan, mengalami masa hidup yang lebih pendek, dan mandul.

"Tikus bipaternal menunjukkan kelainan perkembangan, termasuk kelainan kraniofasial, di mana rasio lebar-panjang wajah mereka lebih lebar dibandingkan dengan tikus normal. Mereka juga mengalami kesulitan menyusu," kata ahli biologi perkembangan dan rekan penulis studi Guan-Zheng Luo dari Universitas Sun Yat-sen.

Para peneliti merancang cara untuk meringankan kedua cacat tersebut secara signifikan dengan menonaktifkan gen perkembangan tertentu.

"Namun, tikus tersebut masih menunjukkan kelainan perilaku, seperti kecenderungan untuk memasuki bagian tengah uji lapangan terbuka, yang bertentangan dengan perilaku naluriah hewan pengerat, yang biasanya lebih suka tinggal di dekat tepi. Kemandulan tikus bipaternal mungkin disebabkan oleh modifikasi berlebihan gen yang tercetak, karena wilayah ini memainkan berbagai peran dalam perkembangan," tambah Luo.

Ini adalah penelitian terbaru yang melibatkan tikus laboratorium bipaternal.

Sebuah tim ilmuwan yang dipimpin oleh ahli biologi perkembangan Katsuhiko Hayashi dari Universitas Osaka di Jepang menggunakan teknik yang berbeda dalam penelitian, membuka tab baru yang diterbitkan pada tahun 2023 untuk menciptakan tikus bipaternal dengan mengubah sel-sel kulit menjadi apa yang disebut sel induk pluripoten yang diinduksi, yang dapat berubah menjadi jenis sel apa pun.

"Perbedaan utama antara pekerjaan mereka dan pekerjaan kami," kata Hayashi tentang penelitian baru tersebut, "terletak pada penggunaan penyuntingan genom untuk menghasilkan keturunan ng."

Hayashi mengatakan metode timnya tidak melibatkan penyuntingan genom, kecuali dalam cara yang kecil, dan semua anakan yang berasal dari teknik ini telah tumbuh menjadi dewasa tanpa kematian dini.

"Dengan demikian, laporan ini memberikan kontribusi yang signifikan terhadap pemahaman yang lebih mendalam tentang fungsi pencetakan genom dalam perkembangan mamalia dan teknologi reproduksi," kata Hayashi.

Ahli biologi perkembangan Zhi-kun Li dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, penulis pertama studi baru tersebut, mengatakan bahwa hal itu merupakan "pencapaian penting dalam rekayasa genetika mamalia."

Ia mengatakan teknik yang digunakan dalam studi ini meningkatkan pluripotensi - kemampuan untuk berkembang menjadi berbagai jenis sel - dari sel induk embrionik, yang katanya memainkan peran penting dalam pengobatan regeneratif.

"Untuk spesies yang terancam punah, teknik ini menyediakan metode potensial untuk menghasilkan keturunan melalui reproduksi uniseksual, tanpa bergantung pada proses diferensiasi sel induk yang kompleks," tambahnya.