Organ-organ yang di dalam tubuh kita terdiri dari berbagai sel. Salah satu cara dalam menjaga agar tubuh kita tetap sehat adalah dengan menggunakan protein pembawa pesan yang dikenal sebagai ligan, yang berikatan dengan reseptor pada permukaan sel untuk mengatur proses biologis kita. Ketika pesan-pesan yang harus disampaikan mengalami kekacauan, maka bisa membuat kita sakit dengan kemunculan berbagai penyakit.
Tim peneliti yang dipimpin oleh Jennifer Cochran dari Stanford University telah berhasil merekaysa salah satu ligan hingga mendapatkan dua manfaat yang sangat berbeda. Manfaat yang pertama dapat menyebabkan sel-sel saraf kembali beregenerasi. Sedangkan manfaat kedua, dapat menghambat pertumbuhan dari tumor paru-paru.
Eksperimen yang dilakukan terhadap tikus dengan memodelkan penyakit yang sebenarnya, hasilnya dijelaskan dalam Proceeding National Academy of Sciences.
“Semoga suatu hari nanti protein (yang direkayasa) ini dapat digunakan untuk mengobati berbagai penyakit neurodegeneratif, serta kanker dan gangguan lainnya seperti osteoporosis dan aterosklerosis,” kata Cochran.
Para peneliti mempelajari bagaimana ligan dan reseptornya bekerja sama untuk menyampaikan pesan kepada sel, dan bagaimana interaksi ini dapat direkayasa untuk membuat suatu agen terapeutik yang kuat. Seperti pada semua protein, ligan dan reseptornya terdiri dari sekian banyak asam amino berbeda yang dirangkai seperti mutiara dan dilipat menjadi sebuah bentuk berbeda pula dalam tiga dimensi. Bentuk menjadi sebuah konsep yang kritis. Ligan dengan bentuk yang tepat akan berkesesuaian dengan reseptornya. Ibarat sebuah kunci dengan anak kuncinya.
Dengan menggunakan teknik rekayasa molekuler yang canggih, para peneliti dapat mengubah susunan asam amino di dalam ligan. Di mana pada dasarnya ibarat membuat jutaan kunci yang selanjutnya disaring untuk mengetahui mana yang paling memungkinkan untuk membuka reseptor yang sesuai dengan beberapa cara yang diinginkan.
Kunci yang lebih cocok dan membuat kunci yang lebih efisien – ilmuwan menyebutnya superagonis – mungkin bisa mengirimkan pesan yang memerintahkan kepada sel-sel untuk tumbuh lebih kuat. Bioteknologi juga dapat digunakan untuk mengubah ligan yang berperan sebagai antagonis – kunci yang juga cocok dengan kunci reseptor, tetapi dengan sebuah cara yang dapat menghalangi sinyal dan dengan demikian dapat memperlambat suatu fungsi tertentu seperti pertumbuhan sel kanker.
Tahun lalu, Cochran berkolaborasi dengan peneliti kanker UC San Francisco Alejandro Sweet-Cordero untuk menerbitkan sebuah paper yang menunjukkan bagaimana versi rekayasa dari protein reseptor CNTFR, membantu menghentikan pertumbuhan tumor paru-paru pada tikus.
“Saya telah lama terpesona dengan bagaimana protein berfungsi sebagai mesin molekul alam, dan bagaimana alat-alat teknik memungkinkan kita untuk membentuk struktur dan fungsi protein dengan kreativitas seorang seniman, dalam hal ini menggunakan asam amino sebagai palet kami.” kata Cochran.
Eksperimen terbaru ini didasari dengan merekayasa ligan yang dikenal sebagai CLCF1 yang berikatan dengan reseptor CNTFR. Dengan membuat satu set asam amino dalam CLCF1 yang telah diubah, peneliti mengubah ligan menjadi superagonis. Ketika mereka menambahkan superagonis ini pada kultur jaringan sel-sel syaraf yang terluka, CLCF1 yang telah direkayasa meningkatkan sinyal pesan yang mempromosikan pertumbuhan akson, serat yang mengirimkan impuls saraf, menunjukkan bahwa ligan yang telah dimodifikasi ini menyebabkan neuron yang terluka untuk meregenerasi diri.
Sebaliknya, para penelti menunjukkan bahwa dengan memberlakukan beberapa perubahan asam amino tambahan untuk CLCF1, mereka dapat mengubah ligan ini menjadi antagonis yang kuat yang dapat menghambat pertumbuhan tumor paru-paru pada tikus, menunjukkan kemungkinan penggunaan obat yang berbeda untuk varian dari senyawa ini.
Beberapa senyawa yang ditemukan di laboratorium telah bergerak maju ke tahap pra-klinis tahap akhir, dengan terapi teranyarnya, pengobatan untuk kanker ovarium dan ginjal, yang saat ini sedang dalam uji coba pada manusia. Peneliti optimis bahwa rekayasa ligan dan reseptor akan terus terbukti menjadi sejenis obat yang menjanjikan untuk melawan berbagai penyakit dan menjaga kesehatan.
