Sebuah studi mengungkapkan bahan kimia di balik komunikasi antar sel menggunakan sebuah metode baru yang berpeluang dalam memajukan berbagai aplikasi di masa depan mulai dari ilmu material hingga pengobatan nano.
Penelitian yang dipimpin oleh Virgil Percec dari Penn University, bersama dengan Temple and Aachen Universities, menghadirkan sebuah alat baru yang dapat mempelajari sel-sel sintetis dengan ketajaman pencitraan yang sangat luar biasa. Percec dan kelompoknya menunjukkan keuntungan dari metodenya dalam melihat bagaimana struktur sel menentukan kemampuannya untuk berkomunikasi dan berinteraksi dengan sel dan protein lainnya. Mereka menemukan bahwa molekul gula telah memainkan peran kunci dalam komunikasi antar seluler ini yang berfungsi sebagai sebuah “saluran” yang digunakan oleh sel dan protein untuk saling berbicara satu dengan yang lain. Mereka menerbitkan temuannya di jurnal Proceedings of National Academy of Sciences .
“Pada akhirnya, penelitian ini adalah tentang memahami bagaimana fungsi dari membran sel,” kata Percec. “Orang-orang mencoba memahami bagaimana fungsi sel manusia, tetapi sangat sulit dilakukan. Segala sesuatu di dalam sel itu seperti cairan, dan itu membuatnya sulit untuk menganalisanya dengan metode biasa. ”
Para ahli biologi sel secara historis telah menggunakan difraksi untuk mempelajari sel. Cara ini dilakukan dengan mengurai sel menjadi bagian-bagiannya dan mengambil gambar setiap bagiannya itu pada tingkat atom seperti protein. Namun, pendekatan dengan cara ini tidak memungkinkan untuk mempelajari sel secara keseluruhan. Metode yang lebih baru seperti mikroskop fluoresensi memungkinkan para peneliti untuk mempelajari sel secara keseluruhan, tetapi alat ini terlampau rumit dan tidak memberikan tampilan resolusi tinggi sebagaimana yang dapat dilakukan dengan cara difraksi.
Dengan menggunakan sel-sel sintetis yang direkayasa sebagai sistem model, penulis utama Cesar Rodriguez-Emmenegger, menemukan cara untuk secara langsung mempelajari membran sel menggunakan sebuah metode yang disebut dengan mikroskop kekuatan atom. Pendekatan ini menghasilkan pemindaian resolusi yang sangat tinggi sehingga dapat menampilkan bentuk dan struktur sel pada ukuran kurang dari satu nanometer, hampir 10.000 kali lebih kecil dari rambut manusia. Kelompok Percec kemudian membangun sebuah model yang menganalisa bagaimana hubungan antara tampilan dari gambar struktural dengan fungsi sel.
Penelitian ini adalah contoh pertama dari metode yang mirip difraksi yang dapat dilakukan pada keseluruhan sel sintetis. Dengan menggunakan metode baru ini, kelompok Percec menemukan bahwa gula dengan konsentrasi rendah yang terdapat pada permukaan membran sel, menyebabkan peningkatan reaktivitas dengan protein pada membran sel lainnya.
Salah satu tujuan Percec adalah untuk mengetahui cara mengontrol komunikasi sel-ke-sel dan fungsi sel, yang terkait dengan pekerjaan kelompoknya yang berkelanjutan dalam menciptakan sel hibrida yang terdiri dari bagian-bagian sel manusia dan bakteri. Sementara kelompoknya telah mempelajari bagaimana meniru membran sel dan sistem rekayasa sejak 2010, penemuan metode seperti difraksi baru ini, seperti yang dijelaskan Percec adalah sebuah kebetulan.
“Kami mendekati masalah yang orang lain katakan tidak ada solusi untuknya. Anda tidak bisa membuat terobosan besar dalam semalam,” kata Percec. “Semua orang di tim kami berbakat dan memiliki alat yang dibutuhkan untuk menyelesaikan berbagai masalah di sepanjang jalan yang menyatukan ceritanya.”
