Peneliti di Johns Hopkins Medicine telah menemukan saluran nanotube mikroskopis di otak yang digunakan neuron untuk mentransfer molekul toksik, berpotensi menyebarkan protein berbahaya yang terkait dengan penyakit Alzheimer. Temuan ini, berdasarkan eksperimen dengan tikus yang dimodifikasi secara genetik, menunjukkan bahwa struktur ini meningkat di awal model penyakit. Studi ini menawarkan wawasan baru tentang gangguan neurodegeneratif dan target terapeutik potensial.
Para ilmuwan di Johns Hopkins Medicine telah mengungkap bagaimana otak mamalia membentuk jaringan rumit dari tabung kecil, yang disebut nanotube dendritik, untuk memindahkan racun masuk dan keluar dari neuron, mirip dengan tabung pneumatik di pabrik. Nanotube ini terutama membantu mengeluarkan molekul kecil toksik, seperti beta-amyloid, yang dapat membentuk plak lengket khas penyakit Alzheimer.
Penelitian ini, yang diterbitkan pada 2 Oktober 2025 di Science, menggunakan tikus yang dimodifikasi secara genetik dan alat pencitraan canggih, didanai oleh National Institutes of Health. Dengan mengamati sampel jaringan otak menggunakan mikroskopi resolusi tinggi dan pencitraan sel hidup, tim menyaksikan neuron memperpanjang koneksi panjang dan ramping antara dendrit untuk mengangkut bahan.
"Sel harus membuang molekul toksik, dan dengan memproduksi nanotube, mereka kemudian dapat mentransmisikan molekul toksik ini ke sel tetangga," kata penulis koresponden Hyungbae Kwon, profesor associate neurosains di Johns Hopkins University School of Medicine. "Sayangnya, ini juga menghasilkan penyebaran protein berbahaya ke area lain di otak."
Pada tikus yang direkayasa untuk mengembangkan penumpukan amyloid mirip Alzheimer, jumlah nanotube meningkat pada usia tiga bulan—ketika gejala belum ada—dibandingkan dengan tikus sehat pada usia yang sama. Pada enam bulan, jumlah nanotube menyamai antara kelompok. Struktur nanotube serupa diidentifikasi pada neuron manusia dari database mikroskopi elektron publik.
"Struktur panjang dan tipis seperti kolom dari nanotube dendritik ini membantu mentransfer informasi dengan cepat dari neuron ke neuron," tambah Kwon. Tim berencana eksperimen masa depan untuk mengeksplorasi jaringan nanotube pada jenis sel otak lainnya dan memanipulasi pembentukannya untuk pengobatan potensial. "Saat merancang pengobatan potensial berdasarkan pekerjaan ini, kita dapat menargetkan bagaimana nanotube diproduksi—baik dengan meningkatkan atau mengurangi pembentukannya—sesuai tahap penyakit," catat Kwon.
Kontributor tambahan termasuk Minhyeok Chang, Sarah Krüssel, Juhyun Kim, Daniel Lee, Alec Merodio, dan Jaeyoung Kwon dari Johns Hopkins, serta Laxmi Kumar Parajuli dan Shigeo Okabe dari University of Tokyo.