Otak Mini ke Luar Angkasa, Apa yang Diteliti NASA?

NASA mengirim model jaringan otak mini dan jaringan jantung buatan ke Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) untuk meneliti bagaimana sel tubuh merespons lingkungan antariksa. Sampel itu menjadi bagian dari misi pasokan SpaceX CRS-35, bersama perangkat yang mendukung pembuatan retina buatan dalam kondisi mikrogravitasi.

Penelitian tersebut dirancang untuk membantu ilmuwan memahami perubahan biologis yang mungkin terjadi selama penerbangan antariksa. Hasilnya juga dapat memberi petunjuk mengenai risiko kesehatan yang dihadapi astronaut dalam misi berdurasi panjang. Namun, eksperimen ini bukan uji obat baru dan tidak menghasilkan organ pengganti yang siap digunakan pasien.

Otak mini bukan otak manusia utuh

Istilah “otak mini” merujuk pada brain organoids, yakni model jaringan tiga dimensi yang menyerupai bagian tertentu dari jaringan otak. Sampel tersebut dikembangkan di laboratorium menggunakan sel manusia. Model ini memungkinkan peneliti mengamati perubahan biologis pada tingkat sel dalam kondisi yang lebih terkontrol.

Salah satu penelitian melibatkan tim dari Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York. Mereka membawa model jaringan otak bernama miBrain, yang dikembangkan dari sel punca pluripoten terinduksi atau induced pluripotent stem cells (iPSCs).

Sel iPSC merupakan sel yang diprogram ulang agar kembali memiliki kemampuan untuk berkembang menjadi berbagai jenis sel tubuh. Dalam riset ini, sel tersebut digunakan untuk membentuk model jaringan otak yang dapat diamati tanpa melakukan eksperimen langsung pada otak manusia.

Karena berupa model laboratorium, jaringan itu tidak berpikir atau bekerja secara mandiri seperti otak manusia. Hasil pengamatan juga memiliki batas: temuan pada jaringan yang dikembangkan di laboratorium tidak serta-merta menggambarkan seluruh fungsi otak manusia.

Mikrogravitasi dan respons jaringan otak

Para peneliti ingin mengamati respons miBrain terhadap lingkungan penerbangan antariksa, termasuk mikrogravitasi dan paparan radiasi. Mereka juga berupaya mengenali penanda biologis yang dapat menunjukkan tekanan atau perubahan pada jaringan saraf.

Di Bumi, sel dan jaringan tubuh berkembang dalam pengaruh gravitasi. Di ISS, astronaut berada dalam kondisi mikrogravitasi, ketika efek gravitasi yang dirasakan jauh lebih kecil dibandingkan di permukaan Bumi. Perbedaan lingkungan ini memberi kesempatan bagi ilmuwan untuk mengamati respons biologis yang sulit diteliti dengan cara serupa di laboratorium biasa.

Eksperimen jaringan otak direncanakan berlangsung sekitar lima minggu. Sampel yang berada di orbit akan dibandingkan dengan model serupa yang tetap berada di Bumi. Dari perbandingan itu, peneliti dapat memeriksa perubahan pada tingkat sel dan menilai bagaimana lingkungan antariksa memengaruhi respons jaringan terhadap stres.

Pengetahuan tersebut berpotensi menjadi dasar bagi penelitian lanjutan tentang perlindungan kesehatan astronaut dalam perjalanan menuju Bulan atau tujuan yang lebih jauh. Meski begitu, riset ini belum dapat disebut sebagai terobosan pengobatan penyakit saraf seperti Alzheimer atau Parkinson. Fokusnya masih pada respons biologis dan kemungkinan arah penelitian berikutnya.

Jaringan jantung dan retina ikut diteliti

Muatan CRS-35 juga mencakup model jaringan kardiovaskular tiga dimensi yang dikembangkan dari sel manusia. Tim Mount Sinai turut meneliti fungsi jantung dan pembuluh darah dalam lingkungan antariksa. Seperti model jaringan otak, sampel ini digunakan sebagai perangkat penelitian, bukan sebagai jantung buatan lengkap untuk menggantikan organ pasien.

Selain jaringan otak dan kardiovaskular, misi tersebut membawa perangkat untuk mendukung pembuatan retina buatan dalam mikrogravitasi. Beragam eksperimen itu menunjukkan bahwa laboratorium orbit dapat digunakan untuk menguji respons jaringan manusia dalam lingkungan yang berbeda dari Bumi.

Roket Falcon 9 yang membawa kapsul kargo Dragon diluncurkan dari Cape Canaveral Space Force Station, Florida, dalam misi CRS-35. Kapsul tersebut membawa lebih dari 6.300 pon atau sekitar 2,86 ton pasokan, peralatan, dan bahan penelitian sebelum merapat ke ISS.

Untuk saat ini, nilai utama eksperimen tersebut terletak pada data yang dapat dikumpulkan, bukan pada hasil medis yang langsung bisa diterapkan. Perbandingan antara sampel di orbit dan di Bumi akan membantu peneliti menyusun pertanyaan lanjutan tentang dampak lingkungan antariksa. Pemahaman itu menjadi salah satu bekal penting ketika misi manusia ke luar angkasa berlangsung lebih lama dan menjangkau lebih jauh.