RADAR BANYUWANGI — Otak manusia yang selama ini dipahami sebagai satu organ ternyata memiliki dua asal perkembangan yang berbeda. Penelitian terbaru Stanford Medicine menunjukkan bagian depan otak dan bagian belakang otak berkembang dari dua kelompok sel prekursor yang terpisah sejak tahap sangat awal pembentukan embrio.
Temuan yang dipublikasikan dalam jurnal Nature Neuroscience pada 18 September 2026 itu sekaligus mengguncang pemahaman lama bahwa seluruh otak berasal dari satu sel prekursor yang sama. Peneliti menemukan kelompok sel yang ditandai gen Otx2 berkembang menjadi otak depan dan otak tengah, sedangkan sel dengan penanda Gbx2 membentuk otak belakang atau hindbrain.
Yang membuat temuan ini penting bukan sekadar soal bagaimana otak terbentuk. Jalur perkembangan yang berbeda tersebut ternyata dapat menjelaskan mengapa para ilmuwan selama bertahun-tahun kesulitan membuat jenis neuron tertentu dari sel punca manusia di laboratorium.
Dua jalur, dua nasib
Penelitian dipimpin Kyle Loh, profesor madya biologi perkembangan di Stanford Medicine, bersama Carolyn Dundes dan Rayyan Jokhai sebagai penulis pertama bersama.
Tim menelusuri perkembangan embrio pada fase gastrulasi, periode ketika tubuh mulai membentuk struktur dasarnya. Dari pengamatan tersebut, peneliti menemukan dua populasi sel prekursor saraf.
Kelompok pertama mengekspresikan Otx2 dan menjadi cikal bakal otak depan serta otak tengah. Kelompok kedua mengekspresikan Gbx2 dan berkembang menjadi otak belakang.
Kedua populasi itu tidak saling bercampur. Bahkan sejak fase awal perkembangan, keduanya menunjukkan pola kromatin yang berbeda. Kromatin merupakan struktur yang mengatur bagian DNA mana yang dapat diakses sel untuk menjalankan program genetik tertentu.
Perbedaan tersebut membuat masing-masing kelompok sel seperti sudah memiliki jalur perkembangan sendiri.
Dengan kata lain, sel yang ditakdirkan menjadi bagian depan otak tidak begitu saja dapat diarahkan menjadi bagian belakang otak.
“Penemuan kami untuk pertama kalinya menunjukkan bahwa bagian depan otak berasal dari sel prekursor yang sama sekali berbeda dengan bagian belakang otak,” kata Loh, sebagaimana dikutip Stanford Medicine.
Menjawab teka-teki neuron otak belakang
Temuan tersebut juga memberikan jawaban terhadap persoalan yang selama ini dihadapi penelitian sel punca.
Para ilmuwan sebelumnya berusaha menghasilkan neuron hindbrain dengan mengarahkan sel prekursor bagian depan otak agar berubah menjadi sel bagian belakang. Strategi itu ternyata bertentangan dengan program perkembangan alami sel.
“Upaya sebelumnya kemungkinan mencoba mengarahkan prekursor otak depan dan tengah menjadi sel otak belakang,” kata Jokhai.
Setelah mengetahui jalur perkembangan yang sebenarnya, tim Stanford menggunakan informasi mengenai Otx2 dan Gbx2 untuk mengarahkan sel punca pluripoten manusia menjadi neuron motorik hindbrain.
Hasilnya, untuk pertama kalinya, mereka berhasil menghasilkan neuron motorik otak belakang manusia yang berfungsi di laboratorium.
Neuron tersebut menunjukkan aktivitas listrik berupa action potentials dan menghasilkan protein yang menjadi ciri bagian otak belakang yang berkaitan dengan pengendalian otot wajah serta fungsi menelan.
Harapan untuk penelitian ALS dan SMA
Kemampuan menghasilkan neuron otak belakang secara lebih autentik membuka peluang baru untuk mempelajari penyakit yang menyerang sistem saraf tersebut.
Salah satunya adalah amyotrophic lateral sclerosis (ALS) dan spinal muscular atrophy (SMA).
Otak belakang, termasuk struktur yang terkait dengan batang otak, mengendalikan sejumlah fungsi otomatis yang sangat penting bagi kehidupan, seperti pernapasan. Neuron di kawasan tersebut juga berperan dalam mengendalikan otot wajah, lidah dan tenggorokan, termasuk proses menelan.
Selama ini, keterbatasan memperoleh jaringan otak belakang manusia hidup membuat mekanisme kerusakan neuron tersebut sulit dipelajari secara langsung.
Model neuron yang dibuat dari sel punca kini memberikan alternatif. Para peneliti dapat mengamati bagaimana neuron berkembang, bagaimana penyakit merusaknya, sekaligus menguji kemungkinan pendekatan terapi dalam sistem laboratorium.
Namun, hasil penelitian tersebut belum berarti pengobatan ALS atau SMA sudah tersedia. Peneliti masih perlu memahami mekanisme penyakit dan menguji calon terapi lebih lanjut.
Jejaknya bahkan lebih tua dari manusia
Menariknya, penelitian tidak berhenti pada perkembangan embrio manusia.
Tim Stanford juga menelusuri pola perkembangan sistem saraf dalam rentang evolusi sekitar 550 juta tahun. Pola dua asal perkembangan tersebut ditemukan pada sejumlah spesies, termasuk ayam, ikan zebra dan cacing biji ek (acorn worm).
Temuan tersebut mendukung gagasan bahwa dua sistem saraf yang berbeda kemungkinan telah ada sejak sejarah evolusi yang sangat jauh, kemudian berkembang dan terintegrasi secara spasial menjadi struktur yang kini dikenal sebagai otak.
Karena itu, istilah “otak” sebagai satu organ tidak sepenuhnya menggambarkan sejarah perkembangannya.
Meski demikian, peneliti memberikan catatan penting. Mereka belum sepenuhnya dapat menyingkirkan kemungkinan adanya periode yang sangat singkat ketika kedua jalur tersebut memiliki prekursor bersama.
Penelitian berikutnya akan diarahkan untuk mengetahui lebih jauh asal-usul sumsum tulang belakang serta bagaimana penyakit seperti ALS dan SMA mengganggu fungsi neuron otak belakang.
Bagi ilmu saraf, temuan ini menggeser pertanyaan dari sekadar “bagaimana membuat neuron?” menjadi pertanyaan yang lebih mendasar: dari sel mana neuron itu seharusnya berasal sejak awal?
Jawabannya, menurut penelitian terbaru ini, bisa menentukan apakah sel tersebut benar-benar memiliki identitas dan fungsi yang sesuai dengan neuron manusia yang terbentuk secara alami. (*)
Editor : Ali SodiqinSumber : Stanford Medicine, Nature Neuroscience