Inovasi Terbaru dari Penn State: Sel Penuh Cahaya Biru Membunuh Tumor Padat

31 Oktober 2024 17:38
Penulis: Alamsyah, lifestyle
Dengan menggunakan pemodelan komputasi, tim ini merancang dan menguji versi septin-7 yang dikontrol oleh cahaya, sebuah protein internal yang penting untuk menjaga sitoskeleton sel – struktur yang mempertahankan bentuk dan organisasi sel.

Sahabat.com - Terapi imun yang memanfaatkan sistem kekebalan tubuh pasien untuk melawan kanker telah menjadi pilar dalam pengobatan. Meskipun terapi ini, termasuk terapi sel CAR T, menunjukkan hasil yang baik dalam pengobatan kanker darah seperti leukemia dan limfoma, hasilnya kurang memuaskan untuk tumor padat.

Tim peneliti yang dipimpin oleh para ilmuwan dari Penn State College of Medicine telah merancang ulang sel-sel kekebalan agar mampu menembus dan membunuh tumor padat yang dibudidayakan di laboratorium. Mereka menciptakan saklar yang diaktifkan oleh cahaya yang mengontrol fungsi protein terkait struktur dan bentuk sel, dan mengintegrasikannya ke dalam sel pembunuh alami (natural killer cells) – jenis sel kekebalan yang melawan infeksi dan tumor.

Ketika terpapar cahaya biru, sel-sel ini berubah bentuk dan dapat bergerak masuk ke dalam spheroid tumor – tumor 3D yang dibudidayakan dari garis sel manusia atau tikus – dan membunuh sel-sel tumor. Pendekatan inovatif ini berpotensi meningkatkan terapi imun berbasis sel, kata para peneliti.

Temuan ini dipublikasikan dalam Proceedings of the National Academy of Sciences. Para peneliti juga telah mengajukan aplikasi paten sementara untuk teknologi yang dijelaskan dalam makalah tersebut.

"Teknologi ini benar-benar unik. Ini mirip dengan terapi sel CAR T, tetapi di sini, prinsip utamanya adalah kemampuan sel untuk menyusup ke dalam tumor," kata penulis senior Nikolay Dokholyan, Profesor G. Thomas Passananti di Penn State College of Medicine. "Saya tidak mengetahui pendekatan lain yang sebanding dengan ini."

Terapi sel CAR T pertama kali disetujui oleh Badan Pengawas Obat dan Makanan AS (FDA) pada tahun 2017, dan sejak itu, menunjukkan hasil yang menjanjikan untuk beberapa jenis kanker, terutama kanker darah. Sel T, yang merupakan sel darah putih dalam sistem kekebalan, diambil dari pasien dan direkayasa ulang untuk memproduksi protein di permukaannya yang mengikat protein target spesifik pada sel kanker. Ketika sel CAR T ini disuntikkan kembali ke dalam pasien, mereka membunuh sel-sel kanker yang memiliki protein target tersebut.

Namun, terapi CAR T kurang berhasil dalam mengobati tumor padat, yang menyumbang sekitar 90% kanker pada orang dewasa dan 40% kanker pada anak-anak, kata Dokholyan. Sel-sel kekebalan tidak dapat menembus jaringan padat yang dikelilingi oleh protein dan sel lain, sementara lingkungan yang agresif menghambat kemampuan mereka untuk melawan tumor.

Keberagaman yang sangat besar di antara tumor padat juga membuat sulit untuk menemukan protein target spesifik untuk diserang. Untuk meningkatkan terapi imun berbasis sel untuk tumor padat, Dokholyan mengatakan bahwa sel-sel kekebalan perlu dapat melewati pertahanan tumor padat.

Dengan menggunakan pemodelan komputasi, tim ini merancang dan menguji versi septin-7 yang dikontrol oleh cahaya, sebuah protein internal yang penting untuk menjaga sitoskeleton sel – struktur yang mempertahankan bentuk dan organisasi sel. Mereka memasukkan domain sensitif cahaya ke dalam septin-7 untuk menciptakan apa yang disebut Dokholyan sebagai "regulator alosterik."

Bagian sensitif cahaya dari protein ini terletak jauh dari situs aktif protein dan tidak mengganggu struktur dan fungsi protein hingga diaktifkan. Domain ini diaktifkan oleh cahaya biru, yang menghidupkan dan mematikan fungsi protein.

Selanjutnya, mereka merekayasa ulang sel-sel kekebalan pembunuh alami manusia dengan protein septin-7 yang sensitif cahaya. Dalam kehadiran cahaya biru, para peneliti mengamati bahwa fungsi normal septin-7 terganggu. Sel-sel juga menunjukkan bentuk yang lebih memanjang dan proyeksi yang lebih besar, yang membantu sel berinteraksi dengan lingkungan dan bergerak dari satu lokasi ke lokasi lain.

"Meskipun sel pembunuh alami berukuran kecil, sekitar 10 mikrometer, setelah aktivasi protein ini dengan cahaya biru, sel-sel kekebalan berubah bentuk dan dapat menyusup ke celah-celah kecil sekitar tiga mikrometer. Itu cukup untuk menembus spheroid tumor dan membunuhnya dari dalam," kata Dokholyan.

Para peneliti menguji sel-sel kekebalan pembunuh alami yang telah direkayasa ulang ini dengan dua jenis spheroid tumor padat, satu yang dibuat menggunakan sel kanker payudara manusia dan satu lagi dengan sel kanker serviks manusia. Dalam waktu tujuh hari, mereka membunuh sel-sel tumor.

Sebaliknya, sel pembunuh alami yang tidak direkayasa ulang menyerang spheroid tumor dari luar tetapi tidak dapat menembus tumor tersebut, yang pada akhirnya terus tumbuh. Mereka juga merekayasa ulang sel-sel kekebalan dari tikus dan mengujinya dengan spheroid tumor yang dibuat dari sel melanoma tikus.

Meskipun hasilnya menjanjikan, Dokholyan menekankan bahwa penelitian ini masih dalam tahap awal dan lebih banyak penelitian diperlukan untuk mengevaluasi teknologi ini untuk penggunaan terapeutik. Dia juga berharap untuk mengeksplorasi sinyal aktivasi lain yang dapat memodulasi fungsi protein dan perilaku seluler.

Penulis lain dari Penn State yang terlibat dalam makalah ini termasuk Todd Schell, profesor mikrobiologi dan imunologi; Brianna Hnath, kandidat doktor dalam rekayasa biomedis; Congzhou Mike Sha, mahasiswa program gabungan MD/Ph.D.; dan Lynne Beidler, teknolog penelitian. Penulis utama, Jiaxing Chen, adalah kandidat doktor saat penelitian dilakukan dan saat ini merupakan peneliti pascadoktoral di Universitas Pennsylvania.

0 Komentar

Berita Terkait

Leave a comment