Para peneliti bertujuan menggunakan getaran untuk merangsang pertumbuhan tulang. Kini, sebuah penelitian baru membuka jalan untuk mengembangkan terapi baru yang suatu hari nanti mungkin bermanfaat bagi pasien yang menderita patah tulang dan pengeroposan tulang terkait usia.
Tulang tidak tumbuh begitu saja – sebaliknya, sel-sel tulang merespons kekuatan eksternal. Jika tulang terkena pembebanan mekanis yang ditargetkan saat penyembuhan setelah patah tulang, tulang berpotensi menjadi lebih besar, lebih padat, dan lebih stabil dibandingkan sebelum patah tulang terjadi. Efek ini ditunjukkan pada tikus tiga tahun lalu oleh para peneliti yang dipimpin oleh Ralph Müller, seorang Profesor di Departemen Ilmu dan Teknologi Kesehatan. Dalam penelitian tersebut, para ilmuwan menggunakan pelat khusus untuk memperbaiki patah tulang pada tempatnya, sehingga kedua bagian tulang yang sedang dalam masa penyembuhan dapat ditekan satu sama lain secara siklis selama beberapa menit beberapa kali seminggu dalam bentuk terapi getaran.
Namun, mekanisme bagaimana rangsangan mekanis mempengaruhi tulang masih sulit dipahami. “Hanya jika kita memahami mekanisme ini, kita dapat menggunakannya sebagai dasar untuk mengembangkan terapi baru,” kata Neashan Mathavan, peneliti di kelompok Müller dan penulis utama studi baru. Mathavan tidak hanya berbicara tentang penyembuhan patah tulang tetapi juga tentang bagaimana patah tulang dapat dicegah, khususnya pada orang lanjut usia. Pada usia tua, kepadatan tulang menurun dan tulang menjadi lebih rentan mengalami patah tulang. Idealnya, kita memerlukan pendekatan terapi baru untuk menunda kerusakan tulang di usia tua.
Aktivitas gen diuraikan poin demi poin
Mathavan, Müller dan rekan-rekan mereka kini telah melakukan penyelidikan yang sangat rinci tentang gen mana yang aktif dalam penyembuhan tulang. Para peneliti menentukan – dengan resolusi spasial tingkat tinggi – gen mana yang aktif di setiap titik di tulang, dan mana yang tidak. Mereka kemudian menggabungkan atlas aktivitas gen tiga dimensi ini dengan informasi tentang gaya yang bekerja di lokasi masing-masing, yang mereka hitung menggunakan simulasi komputer. “Untuk setiap titik di tulang, kita sekarang mengetahui kondisi mekanis apa yang ada di sana, di mana tulang terbentuk dan di mana tulang dipecah,” jelas profesor ETH Müller.
Pendekatan ini memungkinkan para peneliti untuk menunjukkan bahwa gen tertentu aktif khususnya di area tulang yang mengalami tekanan mekanis yang kuat. Gen-gen ini mencakup beberapa yang berkontribusi pada pembentukan matriks kolagen tulang dan beberapa yang mendorong mineralisasi tulang. Sebaliknya, gen yang menghambat pembentukan tulang tidak aktif di lokasi tersebut, melainkan di area yang tidak mengalami tekanan mekanis.
Para ilmuwan sekarang berencana menggunakan temuan mereka untuk mengusulkan pendekatan terapi baru yang memungkinkan patah tulang sembuh lebih baik dan tulang tetap kuat bahkan di usia tua. Dalam penelitian mereka pada tikus, mereka kini akan memberikan fokus khusus pada topik penuaan tulang.
Ada kemungkinan untuk menggunakan obat-obatan dengan cara yang ditargetkan untuk mengaktifkan atau menghambat gen yang diinginkan, namun Müller yakin terapi getaran atau kombinasi keduanya juga bisa dilakukan. “Kami akan melihat arah mana yang diperlukan,” kata peneliti tersebut, meskipun ia memperkirakan terapi getaran menawarkan keuntungan tertentu. “Kemungkinan terapi getaran akan menimbulkan efek samping yang lebih sedikit dibandingkan pengobatan menggunakan obat-obatan.”
Referensi
Mathavan N, Singh A, Correia Marques F, Günther D, Kuhn GA, Wehrle E, Müller R: Transkriptomik spasial dalam mekanika tulang: Menjelajahi mekanoregulasi penyembuhan patah tulang di era omics spasial. Kemajuan Sains, 1 Januari 2025: doi: 10.1126/sciadv.adp8496
