Para Ilmuwan Mengungkap Heart-on-a-Chip Baru

REPUBLIKA.CO.ID, JAKARTA -- Jantung adalah simbol cinta yang hampir universal dan salah satu organ paling vital dalam tubuh. Kini, untuk lebih memahami cara-cara kerja jantung, para ilmuwan telah menciptakan kembali biologi organ dalam perangkat seukuran kartu kredit. 

Perangkat “heart-on-a-chip” baru, yang dikembangkan oleh Tim dari National Institute of Standards and Technology (NIST), meniru interaksi sel di dalam jantung manusia. Para peneliti mengatakan teknologi ini dapat digunakan untuk mempelajari jantung, yang merupakan penyebab utama kematian di Amerika Serikat (AS). 

Dilansir Live Science, Kamis (15/2/2024), para ilmuwan telah mengembangkan model-model heart-on-a-chip, khususnya, untuk mempelajari bagaimana jantung pulih setelah cedera, dan penyakit jantung, serta untuk membantu penemuan obat. Heart-on-a-chip bahkan telah dikirim ke luar angkasa untuk mempelajari efek gaya berat mikro pada jantung. 

Dalam sebuah pernyataan yang dirilis pada 6 Februari, tim di NIST mengatakan teknologi semacam ini, yang mencakup model heart-on-a-chip baru mereka, dapat menyederhanakan pengembangan obat, menjadikannya lebih cepat, lebih aman, dan tepat. Yang penting, model-model ini tidak akan menggantikan uji klinis pada manusia.

Model ini diharapkan akan mengurangi atau menggantikan pengujian pada hewan yang diperlukan sebelum uji coba pada manusia dimulai. 

“Sistem ini dapat dipertimbangkan untuk biomanufaktur dan pengobatan regeneratif jantung dan organ-organ lain pada chip,” Darwin Reyes, insinyur biomedis di NIST yang memimpin pengembangan chip baru, mengatakan kepada Livescience melalui email. 

Chip ini khususnya memiliki penutup transparan atau semitransparan, dan dengan mengintip ke dalamnya, peneliti dapat melihat cairan mengalir melalui saluran kecil yang saling berhubungan seperti aliran air. Dalam kasus chip NIST, saluran ini meniru pembuluh-pembuluh darah di jantung.

Ilmuwan menumbuhkan sel....

Para ilmuwan menumbuhkan sel-sel jantung manusia di dalam saluran-saluran ini dan dapat mempelajari bagaimana sel-sel  bereaksi terhadap penambahan obat-obatan yang berbeda ke dalam sistem.

Tidak seperti model-model heart-on-a-chip yang ada, sel-sel dalam model NIST baru dapat disusun pada sisi berlawanan dari membran berpori, yang berarti bahwa mereka dapat berkomunikasi satu sama lain melalui molekul-molekul pemberi sinyal, kata Reyes. Langkah selanjutnya yang dilakukan tim adalah menilai bagaimana sel-sel jantung ini berperilaku dalam kondisi-kondisi normal dan akibat stres, katanya.

Chip-chip organ yang berbeda juga dapat dihubungkan bersama , misalnya, chip hati dapat dihubungkan dengan chip jantung, yang memungkinkan para ilmuwan mempelajari bagaimana kedua organ ini berinteraksi setelah terpapar obat tertentu.

Dalam tinjauan terbaru mengenai teknologi-teknologi ini, yang diterbitkan pada 6 Februari di jurnal Lab on a Chip, Reyes dan rekannya menekankan bahwa “pekerjaan signifikan” diperlukan sebelum model-model organ-on-a-chip dapat digunakan dalam tes-tes obat praklinis. Misalnya, sel-sel jantung yang digunakan dalam perangkat ini berasal dari sel-sel induk dan seringkali belum matang sepenuhnya. Jadi, alih-alih menyerupai sel-sel dewasa, mereka menyerupai sel-sel  yang ditemukan pada janin yang sedang berkembang.

Bahan-bahan tertentu yang digunakan dalam model heart-on-a-chip juga perlu disempurnakan. Polydimethylsiloxane, misalnya, adalah polimer yang biasa digunakan untuk membuat chip, namun harganya "relatif mahal" dan mudah menyerap molekul-molekul kecil. Penyerapan yang mudah ini dapat mengganggu tes-tes obat yang dilakukan para ilmuwan, membuat mereka berpikir bahwa suatu zat mempunyai efek tertentu atau tidak memiliki tanda-tanda toksisitas, padahal sebenarnya tidak demikian, tulis para penulis.

Namun demikian, dengan penyempurnaan lebih lanjut, model-model organ-on-a-chip dapat menyebabkan “pergeseran paradigma” dalam cara obat-obatan baru dikembangkan dan diuji, kata tim tersebut. Potensi perangkat-perangkat ini telah diakui oleh Badan Pengawas Obat dan Makanan (FDA) tahun lalu, ketika badan tersebut memutuskan bahwa perangkat tersebut dapat digunakan sebagai pengganti pengujian hewan tradisional, selama data yang dihasilkan cukup kuat.