Sebuah tim peneliti yang terdiri dari Profesor Dong Sung Kim, Profesor Anna Lee, dan Dr. Jaeseung Youn dari Departemen Teknik Mesin di POSTECH telah berhasil mereplikasi struktur kerutan pada jaringan biologis secara in vitro, mengungkap mekanisme di balik pembentukannya. Temuan mereka dipublikasikan pada 19 Agustus di jurnal Nature Communications .
Meskipun kerutan sering dikaitkan dengan penuaan kulit, banyak organ dan jaringan, termasuk otak, lambung, dan usus, juga memiliki pola kerutan yang berbeda. Struktur-struktur ini memainkan peran kunci dalam mengatur keadaan dan diferensiasi sel, berkontribusi pada fungsi fisiologis setiap organ.
Memahami bagaimana jaringan biologis melipat dan membentuk kerutan sangat penting untuk memahami kompleksitas organisme hidup di luar sekadar masalah kosmetik. Pengetahuan ini dapat menjadi kunci untuk memajukan penelitian di bidang-bidang seperti penuaan kulit, terapi regeneratif, dan embriologi.
Terlepas dari pentingnya struktur kerutan biologis, sebagian besar penelitian di bidang ini bergantung pada model hewan termasuk lalat buah , tikus, dan ayam, karena keterbatasan dalam mereplikasi pembentukan kerutan secara in vitro. Akibatnya, proses rinci di balik pembentukan kerutan pada jaringan hidup sebagian besar masih belum diketahui.
Tim Profesor Dong Sung Kim mengatasi keterbatasan ini dengan mengembangkan model jaringan epitel yang terdiri sepenuhnya dari sel epitel manusia dan matriks ekstraseluler (ECM). Dengan menggabungkan model ini dengan perangkat yang mampu menerapkan gaya tekan yang tepat, mereka berhasil menciptakan kembali dan mengamati struktur kerutan secara in vitro yang biasanya terlihat di usus, kulit, dan jaringan lain secara in vivo.
Terobosan ini memungkinkan mereka, untuk pertama kalinya, mereplikasi baik deformasi hierarkis dari satu kerutan dalam yang disebabkan oleh gaya tekan yang kuat maupun pembentukan banyak kerutan kecil di bawah tekanan yang lebih ringan.
Tim tersebut juga menemukan bahwa faktor-faktor seperti struktur berpori dari ECM yang mendasarinya, dehidrasi, dan gaya tekan yang diterapkan pada lapisan epitel sangat penting untuk proses pembentukan kerutan. Eksperimen mereka mengungkapkan bahwa gaya tekan yang mengubah bentuk lapisan sel epitel menyebabkan ketidakstabilan mekanis di dalam lapisan ECM, yang mengakibatkan pembentukan kerutan .
Selain itu, mereka menemukan bahwa dehidrasi lapisan ECM merupakan faktor kunci dalam proses pembentukan kerutan. Pengamatan ini sangat mirip dengan efek yang terlihat pada kulit yang menua, di mana dehidrasi lapisan jaringan di bawahnya menyebabkan perkembangan kerutan, sehingga memberikan model mekanobiologis untuk memahami pembentukan kerutan.
Profesor Dong Sung Kim mengatakan, “Kami telah mengembangkan platform yang dapat mereplikasi berbagai struktur kerutan pada jaringan hidup tanpa perlu pengujian pada hewan. Platform ini memungkinkan pencitraan waktu nyata dan pengamatan detail pembentukan kerutan pada tingkat seluler dan jaringan , proses yang sulit ditangkap dalam model hewan tradisional. Platform ini memiliki aplikasi yang luas di berbagai bidang seperti embriologi, teknik biomedis , kosmetik, dan banyak lagi.”