• Senin, 15 Agustus 2022

"Komputer" Nano Ini Mampu Mengontrol Fungsi Protein

- Rabu, 17 November 2021 | 11:24 WIB
Ilustrasi molekul protein.
Ilustrasi molekul protein.

JAKARTA - Pembuatan komputer nano yang digunakan untuk presisi perawatan kesehatan telah lama menjadi impian banyak ilmuwan dan penyedia layanan kesehatan. Sekarang, untuk pertama kalinya, para peneliti di Penn State telah menghasilkan komputer nano yang dapat mengontrol fungsi protein tertentu yang terlibat dalam pergerakan sel dan metastasis kanker. Penelitian ini membuka jalan bagi pembangunan komputer nano yang kompleks untuk pencegahan dan pengobatan kanker dan penyakit lainnya.

Nikolay Dokholyan, Profesor G. Thomas Passananti, Penn State College of Medicine, dan rekan-rekannya—termasuk Yashavantha Vishweshwaraiah, sarjana pascadoktoral di bidang farmakologi, Penn State—menciptakan 'gerbang logika' seperti transistor, yang merupakan jenis operasi komputasi di mana beberapa input mengontrol output.

"Gerbang logika kami hanyalah awal dari apa yang Anda sebut komputasi seluler, tetapi ini adalah tonggak utama karena menunjukkan kemampuan untuk menanamkan operasi bersyarat dalam protein dan mengontrol fungsinya," kata Dokholyan. "Ini memungkinkan kami untuk mendapatkan pemahaman yang lebih dalam tentang biologi dan penyakit manusia dan memperkenalkan kemungkinan untuk pengembangan terapi presisi."

Gerbang logika tim terdiri dari dua domain sensor yang dirancang untuk merespons dua input—cahaya dan obat rapamycin. Tim menargetkan protein focal adhesion kinase (FAK) karena terlibat dalam adhesi dan pergerakan sel, yang merupakan langkah awal dalam perkembangan kanker metastatik, seperti dikutip dari Pennsylvania State University, Rabu (17/11/2021).

"Pertama, kami memperkenalkan domain sensitif rapamycin, yang disebut uniRapr, yang sebelumnya telah dirancang dan dipelajari oleh lab, ke dalam gen yang mengkodekan FAK," kata Vishweshwaraiah. "Selanjutnya, kami memperkenalkan domain, LOV2, yang sensitif terhadap cahaya. Setelah kami mengoptimalkan kedua domain, kami menggabungkannya menjadi satu desain gerbang logika akhir."

Tim memasukkan gen yang dimodifikasi ke dalam sel kanker HeLa dan, menggunakan mikroskop confocal, mengamati sel secara in vitro. Mereka mempelajari efek dari masing-masing input secara terpisah, serta efek gabungan dari input, pada perilaku sel.

Mereka menemukan bahwa tidak hanya mereka dapat dengan cepat mengaktifkan FAK menggunakan cahaya dan rapamycin, tetapi juga bahwa aktivasi ini mengakibatkan sel-sel mengalami perubahan internal yang meningkatkan kemampuan perekat mereka, yang pada akhirnya menurunkan motilitas mereka.

Temuan mereka dipublikasikan Selasa (16 November) di jurnal Nature Communications. "Kami menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa kami dapat membangun agen komputasi nano yang berfungsi di dalam sel hidup yang dapat mengontrol perilaku sel," kata Vishweshwaraiah. "Kami juga menemukan beberapa fitur menarik dari protein FAK, seperti perubahan yang dipicunya dalam sel ketika diaktifkan."

Dokholyan mencatat bahwa tim berharap untuk akhirnya menguji agen komputasi nano in vivo ini dalam organisme hidup. (E-4)

Halaman:

Editor: editor4

Tags

Terkini

X