Bayangkan sebuah gigi yang gagal terbentuk sempurna bukan karena kuman, bukan karena trauma, melainkan karena satu gen yang berhenti bekerja. Itulah pertanyaan yang mendorong drg. Anrizandy Narwidina, MDSc, Sp.KGA, Ph.D, bersama tim peneliti lintas institusi di Jepang untuk menyelami lapisan paling fundamental dari perkembangan gigi: mekanisme molekuler yang mengendalikan sel-sel pembentuk dentin.
Hasilnya, yang dipublikasikan dalam jurnal Biochemical and Biophysical Research Communications pada Februari 2023, mengungkap sesuatu yang belum pernah dilaporkan sebelumnya. Gen bernama Iroquois homeobox 3 atau Irx3, selama ini lebih dikenal perannya dalam sistem saraf dan jantung, ternyata menjadi penentu kritis bagi proliferasi dan diferensiasi odontoblas — sel-sel mesenkimal yang bertanggung jawab membangun dentin, komponen keras utama penyusun gigi.
Satu Gen, Dua Dunia Sel yang Berbeda
Penelitian ini dimulai dari pertanyaan sederhana: dari enam anggota keluarga gen Irx yang ada (Irx1 hingga Irx6), mana yang aktif di jaringan gigi? Tim mengekstrak jaringan gigi dari tikus pascalahir hari pertama (P1), lalu menganalisis ekspresi mRNA-nya menggunakan RT-PCR. Hasilnya menunjukkan lima dari enam gen — Irx1, Irx2, Irx3, Irx5, dan Irx6 — terdeteksi di jaringan gigi, sementara Irx4 tidak.
Yang menarik bukan sekadar kehadiran gen-gen itu, melainkan pola distribusinya. Ketika analisis dipersempit ke dua lini sel odontogenik, yaitu sel epitel dental M3H1 dan sel mesenkimal dental mDP, hanya Irx3 yang diekspresikan di keduanya. Sel M3H1 mengandung Irx1, Irx2, dan Irx3, sedangkan sel mDP hanya mengandung Irx3 dan Irx5. Satu-satunya gen yang hadir di kedua sisi — epitel dan mesenkimal — adalah Irx3.
Konfirmasi visual melalui imunostaining pada embrio gigi stadium E13.5 mempertegas temuan ini: protein IRX3 terdeteksi di sel epitel dental sekaligus di area kondensasi mesenkimal dental. Posisi strategis ini memberi sinyal kuat bahwa Irx3 memainkan peran di persimpangan dua dunia sel yang saling berkomunikasi dalam proses odontogenesis.
Ketika Gen Dibungkam, Sel Berhenti Berkembang
Untuk membuktikan fungsi Irx3, tim menggunakan pendekatan knockdown dengan siRNA — teknik yang secara selektif membungkam ekspresi gen target. Saat Irx3 dipadamkan pada sel mDP, efeknya dramatis. Jumlah sel turun signifikan dalam 24 hingga 48 jam pertama, menandakan proliferasi yang terhambat. Lebih jauh lagi, kemampuan sel untuk berdiferensiasi menjadi odontoblas pun ikut terganggu: pembentukan nodul termineralisasi yang dinilai dengan pewarnaan Alizarin Red S menurun tajam dibandingkan sel kontrol.
“Hasil ini menunjukkan bahwa Irx3 berperan penting sebagian melalui regulasi ekspresi Wnt5a selama proliferasi dan diferensiasi odontoblas.” — Anrizandy Narwidina dan rekan-rekan, Biochemical and Biophysical Research Communications, 2023
Eksperimen dengan tiga sekuens siRNA berbeda, yang dirancang untuk menghindari efek off-target, semuanya menghasilkan kesimpulan serupa: tanpa Irx3, proses mineralisasi sel mDP terhenti.
Irx3 Bekerja Lewat Wnt5a
Pertanyaan berikutnya adalah bagaimana Irx3 menjalankan fungsinya. Tim mengevaluasi ekspresi berbagai faktor pertumbuhan yang diketahui terlibat dalam diferensiasi odontoblas, termasuk beberapa anggota keluarga Wnt dan Bmp. Dari analisis quantitative PCR, tiga molekul paling kuat diekspresikan di sel mDP: Wnt3a, Wnt5a, dan Bmp4.
Namun ketika Irx3 dibungkam, hanya Wnt5a yang mengalami supresi signifikan. Ekspresi Wnt3a dan Bmp4 tidak terpengaruh. Temuan ini menunjukkan bahwa jalur kerja Irx3 dalam odontogenesis bersifat spesifik: ia mengatur diferensiasi sel dental mesenkimal setidaknya sebagian melalui kendali atas ekspresi Wnt5a — molekul yang sebelumnya diketahui berperan dalam pembentukan nodul termineralisasi dan induksi gen-gen terkait mineralisasi seperti dentine matrix protein-1.
Hubungan antara Irx3 dan Wnt5a ini bukan sesuatu yang muncul tiba-tiba. Di ginjal, Irx3 berinteraksi dengan Wnt5a dalam proses maturasi tubular. Pada model tumor Wilms, sel yang kekurangan Irx3 menunjukkan penurunan ekspresi WNT5A. Kini, pola serupa terkonfirmasi juga di jaringan dental — memperkuat hipotesis bahwa hubungan Irx3–Wnt5a merupakan sumbu regulasi yang dipertahankan lintas jaringan.
Dari Laboratorium ke Pemahaman Anomali Gigi
Temuan ini bukan sekadar pencapaian biologi molekuler. Memahami bagaimana Irx3 mengatur proliferasi dan diferensiasi odontoblas membuka jendela baru untuk menjelaskan kasus-kasus anomali perkembangan gigi yang selama ini belum terpecahkan secara mekanistik. Kelainan pada gen-gen keluarga Irx sebelumnya telah dikaitkan dengan Hamamy syndrome, kondisi genetik langka yang mencakup hipodontia dan dismorfisme kraniofasial.
Penelitian drg. Anrizandy Narwidina dan tim ini mengisi celah pengetahuan yang selama ini kosong: bagaimana tepatnya sel-sel papila dental mendapat “instruksi” untuk berproliferasi, berdiferensiasi, dan akhirnya membentuk dentin yang menjadi tulang punggung struktur gigi. Jawabannya, paling tidak sebagian, ada pada satu gen yang bekerja diam-diam di persimpangan dua dunia sel — dan kini tidak lagi tersembunyi.
Sumber DOI : https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2023.02.004
Penulis : Nanda Ayu , drg. Achmad Zam Zam Aghasy, M.Kes.
Foto : Pexels
