Sensor kecil ini dapat mendeteksi kanker sejak dini
Penelitian baru menggunakan sensor nano untuk mendeteksi interaksi protein-ke-protein yang mungkin menandakan kanker. Penemuan ini mungkin terbukti sangat berguna untuk mengidentifikasi leukemia limfositik jauh lebih awal.
Kanker adalah salah satu penyebab utama kematian baik di Amerika Serikat maupun di seluruh dunia. Menurut National Cancer Institute, ada lebih dari 8 juta kematian terkait kanker di seluruh dunia pada tahun 2012, dan lebih dari 600.000 orang di AS mungkin meninggal akibat penyakit tersebut pada tahun 2018.
Deteksi dini penyakit yang mengancam jiwa ini sangat penting, dan para ilmuwan medis bekerja keras untuk menemukan cara yang lebih baru dan lebih efektif untuk mendiagnosis kanker sesegera mungkin.
Sekarang, penelitian baru menggunakan sensor kecil untuk mendeteksi perubahan molekul kecil yang mungkin menjadi indikasi kanker.
Liviu Movileanu, seorang profesor fisika di Sekolah Tinggi Seni dan Sains di Syracuse University di New York, bersama dengan Avinash Kumar Thakur, seorang peneliti doktoral fisika di Syracuse, merinci peran sensor nano ini dalam makalah yang muncul di jurnal Bioteknologi Alam.
Seperti yang dijelaskan oleh Prof. Movileanu, sensor nano mungkin sangat membantu untuk mendeteksi leukemia limfositik, suatu bentuk kanker yang dimulai di sumsum tulang dan menyebar ke dalam darah.
Di A.S., hampir 21.000 kasus baru leukemia limfositik kemungkinan terjadi pada tahun 2018, dan lebih dari 4.500 orang mungkin meninggal sebagai akibatnya.
Bagaimana sensor nano bekerja
Sensor nano yang berasal dari laboratorium Prof. Movileanu dapat mendeteksi apa yang disebut interaksi protein-ke-protein (PPI), yaitu proses yang penting untuk perkembangan sel.
Yang disebut interaksionom mengacu pada "peta lengkap interaksi protein yang dapat terjadi dalam organisme hidup." Interaktomik - atau pemetaan interaksionom, menggunakan teknologi mutakhir dan teknik komputasi - adalah subbidang biofisika yang sedang berkembang yang mempelajari konsekuensi dari interaksi ini.
PPI bergantung pada berbagai faktor, seperti jenis sel, tahap perkembangannya, dan kondisi lingkungan. Beberapa PPI stabil, tetapi yang lainnya bersifat sementara.
Misalnya, interaksi yang diperlukan untuk mengaktifkan ekspresi gen atau interaksi yang memengaruhi pensinyalan sel dan perkembangan sel kanker bersifat sementara, artinya interaksi tersebut hanya berlangsung sekitar satu milidetik.
Sifat PPI yang cepat berlalu ini membuat PPI sulit dideteksi dengan metode yang saat ini tersedia.
Namun, sensor nano yang berasal dari lab Prof. Movileanu melewati hambatan ini dengan membuat lubang kecil di membran sel yang dilalui arus listrik.
Ketika protein melewati lubang kecil atau pori-pori nano ini, mereka mengubah intensitas arus listrik. Perubahan ini mengungkap identitas dan sifat masing-masing protein.
“Data yang dikumpulkan dari satu sampel protein sangat banyak,” kata Prof. Movileanu, yang memperoleh gelar Ph.D. dalam fisika eksperimental dari Universitas Bukares di Rumania dan saat ini menjadi anggota kelompok penelitian biofisika dan biomaterial di Departemen Fisika di Syracuse.
"Struktur nano kami memungkinkan kami untuk mengamati peristiwa biokimia secara sensitif, spesifik, dan kuantitatif," lanjut peneliti. "Setelah itu, kita dapat membuat penilaian yang solid tentang satu sampel protein."
“Pengetahuan rinci tentang genom manusia telah membuka batas baru untuk identifikasi banyak protein fungsional yang terlibat dalam asosiasi fisik singkat dengan protein lain,” lanjut peneliti.
“Gangguan besar pada kekuatan PPI ini menyebabkan kondisi penyakit. Karena interaksi ini bersifat sementara, diperlukan metode baru untuk menilai interaksi tersebut. "
Fisikawan itu juga menjelaskan bagaimana mekanisme deteksi nanosensor yang disetel dengan cermat dapat membantu melawan kanker.
“Jika kita mengetahui bagaimana masing-masing bagian dari sebuah sel berfungsi, kita dapat mengetahui mengapa sel menyimpang dari fungsi normal menuju keadaan seperti tumor […] Sensor kecil kita dapat melakukan hal-hal besar untuk skrining biomarker, profil protein, dan sensor besar- studi skala protein [dikenal sebagai proteomik]. "
Prof. Liviu Movileanu
Prof. Movileanu berharap sensor nano-nya akan sangat berguna untuk mendeteksi leukemia limfositik, suatu kondisi di mana sel darah tidak matang dan mati seperti biasa, tetapi "menumpuk di sumsum tulang dan mengeluarkan sel normal yang sehat".
