Perawatan Kanker Inovatif Menggunakan Obat yang Diaktifkan Ultrasound untuk Menargetkan
Peneliti Caltech telah mengembangkan sistem pemberian obat yang diaktifkan dengan ultrasound untuk pengobatan kanker, menjanjikan terapi bertarget dengan efek samping minimal. Terobosan ini menggabungkan vesikel gas dan mekanofor untuk mengaktifkan obat secara tepat, sehingga mengurangi kerusakan pada jaringan sehat. Kredit: SciTechDaily.com
Perawatan kanker inovatif dari Caltech menggunakan obat-obatan yang diaktifkan USG untuk terapi yang ditargetkan, mengurangi efek samping dan meningkatkan efektivitas.
Kemoterapi sebagai pengobatan kanker adalah salah satu kisah sukses medis terbesar di abad ke-20, namun masih jauh dari sempurna. Siapa pun yang pernah menjalani kemoterapi atau teman atau orang terkasih yang menjalaninya pasti akrab dengan banyak efek sampingnya: rambut rontok, mual, melemahnya sistem kekebalan tubuh, dan bahkan infertilitas dan kerusakan saraf.
Ini karena obat kemoterapi bersifat racun. Obat-obatan tersebut dimaksudkan untuk membunuh sel-sel kanker dengan cara meracuninya, namun karena sel-sel kanker berasal dari sel-sel sehat dan secara substansial mirip dengan sel-sel tersebut, sulit untuk membuat obat yang dapat membunuh sel-sel tersebut tanpa juga merusak jaringan yang sehat.
Terobosan dalam Pengiriman Obat Bertarget
Namun kini sepasang tim peneliti Caltech telah menciptakan sistem pemberian obat yang benar-benar baru, yang menurut mereka pada akhirnya dapat memberikan kemampuan kepada dokter untuk mengobati kanker dengan cara yang lebih tepat sasaran. Sistem ini menggunakan obat-obatan yang diaktifkan melalui USG—dan hanya digunakan ketika obat tersebut dibutuhkan oleh tubuh.
Sistem ini dikembangkan di laboratorium Maxwell Robb, asisten profesor kimia, dan Mikhail Shapiro, Profesor Teknik Kimia dan Teknik Medis Max Delbrück dan penyelidik Howard Hughes Medical Institute. Dalam makalah yang diterbitkan di jurnal Prosiding National Academy of Sciences, para peneliti menunjukkan bagaimana mereka menggabungkan elemen dari masing-masing spesialisasi mereka untuk menciptakan platform.
Bekerja secara kolaboratif, kedua tim peneliti menggabungkan vesikel gas (kapsul protein berisi udara yang ditemukan pada beberapa bakteri) dan mechanophores (molekul yang mengalami perubahan kimia ketika terkena kekuatan fisik). Laboratorium Shapiro sebelumnya telah menggunakan vesikel gas bersama dengan ultrasound untuk menggambarkan sel-sel individual dan menggerakkan sel-sel secara tepat. Laboratorium Robb, pada bagiannya, telah menciptakan mechanophores yang berubah warna ketika diregangkan, membuatnya berguna untuk mendeteksi ketegangan dalam struktur, dan mechanophores lain yang dapat melepaskan molekul yang lebih kecil, termasuk obat, sebagai respons terhadap stimulus mekanis. Untuk penelitian baru ini, mereka menemukan cara untuk menggunakan gelombang ultrasonik sebagai stimulus.
Dengan adanya USG, vesikel gas pecah, dan dengan demikian, molekul-molekul yang dikenal sebagai mechanophores pecah dan melepaskan molekul yang lebih kecil dan diinginkan. Kredit: Caltech
Mekanofor yang Diaktifkan USG
“Kami telah memikirkan hal ini sejak lama,” kata Robb. “Ini dimulai ketika saya pertama kali datang ke Caltech dan Mikhail dan saya mulai berdiskusi tentang efek mekanis USG.”
Ketika mereka mulai meneliti kombinasi mechanophores dan USG, mereka menemukan masalah: USG dapat mengaktifkan mechanophores, tetapi hanya pada intensitas yang begitu kuat sehingga juga merusak jaringan di sekitarnya. Yang dibutuhkan para peneliti adalah cara memfokuskan energi USG tepat di tempat yang mereka inginkan. Ternyata teknologi vesikel gas Shapiro memberikan solusinya.
Vesikel gas dalam botol tampak putih dalam larutan dan menjadi transparan jika dipecah dengan USG. Kredit: Caltech
Dalam karya sebelumnya, Shapiro memanfaatkan kecenderungan vesikel untuk bergetar atau “berdering” seperti bel ketika dibombardir dengan gelombang ultrasonik. Namun dalam penelitian saat ini, vesikel tersebut dibunyikan dengan sangat keras hingga pecah, sehingga memfokuskan energi ultrasonik. Vesikel tersebut secara efektif menjadi bom kecil yang ledakannya mengaktifkan mechanophore.
“Penerapan kekuatan melalui USG biasanya bergantung pada kondisi yang sangat intens yang memicu ledakan gelembung gas kecil yang terlarut,” kata Molly McFadden (PhD ’23), rekan penulis studi. “Keruntuhannya adalah sumber kekuatan mekanis yang mengaktifkan mechanophore. Vesikel telah meningkatkan sensitivitas terhadap USG. Dengan menggunakannya, kami menemukan aktivasi mechanophore yang sama dapat dicapai dengan USG yang jauh lebih lemah.”
Potensi dan Implikasinya di Masa Depan
Yuxing Yao, peneliti pascadoktoral di laboratorium Shapiro, mengatakan ini adalah pertama kalinya USG terfokus mampu mengendalikan reaksi kimia tertentu dalam lingkungan biologis.
“Sebelumnya USG telah digunakan untuk mengganggu atau memindahkan sesuatu,” kata Yao. “Tapi sekarang ini membuka jalan baru bagi kita dalam menggunakan mekanokimia.”
Sejauh ini, platform tersebut hanya diuji dalam kondisi laboratorium terkendali, namun ke depan, para peneliti berencana mengujinya pada organisme hidup.
Referensi: “Pengendali jarak jauh reaksi mekanokimia dalam kondisi fisiologis menggunakan USG terfokus biokompatibel” oleh Yuxing Yao, Molly E. McFadden, Stella M. Luo, Ross W. Barber, Elin Kang, Avinoam Bar-Zion, Cameron AB Smith, Zhiyang Jin, Mark Legendre, Bill Ling, Dina Malounda, Andrea Torres, Tiba Hamza, Chelsea ER Edwards, Mikhail G. Shapiro dan Maxwell J. Robb, 19 September 2023, Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional.
DOI: 10.1073/pnas.2309822120
Rekan penulis tambahan adalah mahasiswa pascasarjana kimia Stella M. Luo dan Ross W. Barber (PhD ’23); Elin Kang (BS ’23); Avinoam Bar-Zion, sebelumnya di Caltech dan sekarang di Institut Teknologi Technion-Israel; Cameron AB Smith, peserta pelatihan beasiswa pascadoktoral di bidang teknik kimia; mahasiswa pascasarjana teknik kedokteran Zhiyang Jin (MS ’18); mahasiswa pascasarjana teknik kimia Mark Legendre; Bill Ling (PhD ’23), rekan peneliti pascadoktoral di bidang Teknik Kimia; Dina Malounda dari Institut Medis Howard Hughes; Mahasiswa sarjana Caltech Andrea Torres dan Tiba Hamza; dan Chelsea ER Edwards, sebelumnya dari Caltech, sekarang di UC Santa Barbara.
Pendanaan untuk penelitian ini disediakan oleh Arnold dan Mabel Beckman Foundation, David dan Lucile Packard Foundation, Resnick Sustainability Institute, Institute for
Bioteknologi Kolaboratif, dan Institut Nasional Ilmu Kedokteran Umum Institut Kesehatan Nasional.
Mikhail Shapiro adalah anggota fakultas yang berafiliasi dengan Institut Ilmu Saraf Tianqiao dan Chrissy Chen.
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
