Temuan Utama: Sebuah penelitian inovatif mengungkapkan bahwa sisa-sisa infeksi virus kuno yang tertanam dalam genom tikus sangat penting untuk tahap awal perkembangan embrio. DNA virus ini, yang dikenal sebagai MERVL, bekerja dengan protein yang disebut Dux untuk mengaktifkan gen yang memungkinkan sel menjadi tipe apa pun di dalam tubuh. Penelitian ini juga menjelaskan mengapa mekanisme yang sama dapat menyebabkan penyakit pengecilan otot yang parah jika tidak ditangani.
Peran DNA Virus dalam Pembangunan
Selama beberapa dekade, para ilmuwan bingung dengan “DNA sampah”—bagian genom yang tidak memiliki fungsi yang jelas. Kawasan-kawasan ini kini semakin terbukti tidak berguna. Pada tikus, rangkaian DNA yang berasal dari infeksi retroviral kuno (MERVL) kini dianggap penting untuk perkembangan awal embrio. Ketika diaktifkan oleh faktor transkripsi Dux, MERVL mengaktifkan gen yang memberi sel kemampuan untuk menjadi jenis sel apa pun, suatu sifat yang disebut totipotensi. Hal ini penting untuk membentuk organisme lengkap dari satu sel telur yang telah dibuahi.
Namun proses ini harus diatur secara hati-hati. Aktivasi Dux yang berkepanjangan menyebabkan kematian sel, mencerminkan patologi distrofi otot facioscapulohumeral (FSHD) pada manusia—penyakit pengecilan otot yang melemahkan yang disebabkan oleh protein serupa, DUX4, yang tetap aktif terlalu lama. Penelitian ini penting karena memperjelas bagaimana peran DNA virus dan fungsi Dux yang tampaknya kontradiktif.
CRISPR Mengungkapkan Mekanismenya
Para peneliti menggunakan aktivasi CRISPR (CRISPRa), sebuah teknik pengeditan gen yang meningkatkan aktivitas gen tanpa mengubah urutan DNA yang mendasarinya, untuk membedah hubungan antara Dux dan MERVL. Dengan mengaktifkan secara selektif setiap faktor dalam sel induk embrio tikus, mereka menemukan bahwa meskipun MERVL saja memberikan totipotensi sel, ia tidak memiliki ciri-ciri perkembangan utama. Namun, Dux sendiri menghasilkan sel-sel yang sangat mirip dengan sel-sel embrio awal alami, sehingga menunjukkan bahwa hal itu mendorong kaskade perkembangan awal.
Penyelidikan lebih lanjut mengungkapkan bahwa Dux memicu kematian sel dengan mengaktifkan gen NOXA, yang menghasilkan protein yang membunuh sel. Menghapus NOXA secara signifikan mengurangi kerusakan akibat Dux. Penemuan ini penting: MERVL tidak secara langsung berkontribusi terhadap toksisitas yang diamati pada penyakit pengecilan otot. Sebaliknya, NOXA adalah penyebab utamanya.
Implikasi Terapi
Mengingat kadar NOXA meningkat pada FSHD, penelitian menunjukkan bahwa menghambat protein ini dapat mencegah kematian sel otot dan berpotensi mengobati penyakit tersebut. Penulis senior Michelle Percharde mencatat bahwa FSHD itu kompleks, dengan hanya sebagian sel yang mengaktifkan DUX4, meskipun semua sel membawa perubahan genetik. Memahami mengapa hal ini terjadi sangat penting untuk penelitian di masa depan.
Pertanyaan Terbuka dan Relevansi Manusia
Khususnya, MERVL tidak ada dalam genom manusia. Namun, para ilmuwan menduga bahwa bagian lain dari DNA virus purba pada manusia mungkin memiliki fungsi serupa pada tahap awal perkembangan. Apakah embrio manusia menggunakan mekanisme yang sama seperti tikus masih belum diketahui.
Para peneliti sekarang berencana untuk menyelidiki bagaimana MERVL mengontrol gen di dekatnya dan kapan MERVL dinonaktifkan selama perkembangan embrio tikus. Membandingkan mouse Dux dan DUX4 manusia juga akan bermanfaat. Menjawab pertanyaan-pertanyaan ini dapat memperjelas perbedaan spesifik spesies dalam regulasi perkembangan awal.
Penelitian ini menggarisbawahi bahwa apa yang dahulu dianggap sebagai “DNA sampah” sebenarnya merupakan komponen penting dalam perkembangan embrio. Memahami sisa-sisa virus kuno ini dapat membuka kunci pengobatan baru untuk penyakit genetik dan memperdalam pemahaman kita tentang tahap-tahap awal kehidupan.
