'DNA origami' menangani sel kanker yang resisten terhadap berbagai obat
Alat DNA yang menggabungkan terapi gen dengan kemoterapi bisa menjadi cara baru yang menjanjikan untuk mengalahkan sel kanker yang resisten terhadap berbagai obat.
Alat tersebut adalah "platform nano DNA yang disesuaikan" yang dapat membawa obat kemoterapi ke dalam sel kanker yang ditargetkan, sekaligus membungkam gen resistensi obat dari sel tersebut.
Teknik tersebut merupakan hasil karya ilmuwan di National Center for Nanoscience and Technology di Beijing, China.
Makalah terbaru di jurnal Angewandte Chemie Edisi Internasional memberikan penjelasan rinci tentang bagaimana tim mengembangkan dan menguji platform nano DNA.
Perawatan obat telah secara signifikan meningkatkan tingkat kelangsungan hidup dan kualitas hidup penderita kanker.
Namun, ada banyak kasus di mana kanker merespons pengobatan dengan baik pada awalnya, tetapi kemudian kambuh atau kembali lagi karena resistensi obat.
Penghapusan obat
Para ilmuwan telah mengidentifikasi beberapa mekanisme sel yang mengaktifkan atau meningkatkan resistensi obat pada kanker.
Salah satunya adalah "pengeluaran obat", suatu proses di mana protein transporter memompa obat keluar dari tubuh sel melalui membrannya. Mekanisme keluarnya cairan ada "di semua sel hidup", bukan hanya sel kanker.
Misalnya, sel-sel di dinding usus memiliki banyak protein transporter yang memompa obat-obatan dan agen berbahaya lainnya kembali ke saluran pencernaan.
Berkat penelitian ekstensif, para ilmuwan sekarang mengetahui banyak tentang peran mekanisme pembuangan dan protein transporter dalam mengembangkan resistensi obat pada kanker.
Salah satu protein transporter pertama yang mereka identifikasi adalah yang dikodekan oleh Multi-Drug Resistance Gene 1 (MDR1).
Penelitian juga mengungkapkan bahwa ketika organ tertentu menjadi kanker, jaringannya mulai berkembang MDR1 lebih kuat.
Satu studi, secara khusus, menemukan bahwa pengobatan dengan obat antikanker kuat doxorubicin sangat meningkatkan ekspresi MDR1 dalam sel kanker tetapi bukan sel paru-paru yang sehat.
Penargetan sel dan pembungkaman gen
Oleh karena itu, meskipun obat mungkin sangat baik dalam membunuh sel kanker, jika sel menjadi lebih baik dalam mengeluarkannya, pada akhirnya, obat tersebut tidak akan berada di dalam sel cukup lama untuk diterapkan.
Untuk mengatasi masalah ini, para peneliti kanker sedang mencari cara untuk mematikan gen yang mendorong pengeluaran obat dalam sel tumor.
Salah satu pendekatan untuk mematikan pompa limbah adalah teknik pembungkaman gen yang disebut interferensi RNA (RNAi). Ini menggunakan molekul yang disebut templat transkripsi RNA untuk mengganggu ekspresi gen dalam sel.
Namun, agar pengobatan efektif, templat transkripsi RNA harus dilepaskan di dalam tubuh sel, atau sitoplasma. Kedua, ini harus dilakukan bersamaan dengan pemberian obat yang membunuh sel. Dan ketiga, sel sehat harus tetap tidak tersentuh.
Platform nano DNA yang baru memenuhi ketiga persyaratan - secara khusus menargetkan sel kanker, mengirimkan obat antikanker ke bagian dalamnya, dan mematikan gen yang menggerakkan pompa pembuangannya untuk memberi waktu obat untuk bekerja.
Tim menggunakan teknik "origami DNA" untuk membuat platform yang mencakup semua komponen yang diperlukan agar hal ini terjadi.
Dengan menggunakan pendekatan mapan, para ilmuwan dapat membuat platform DNA yang terdiri dari bentuk molekul sederhana dan rumit yang cukup kecil untuk bekerja di tingkat sel.
Dalam hal ini, tim membuat struktur sederhana yang tersusun sendiri menjadi platform nano DNA segitiga. Platform ini memiliki beberapa situs yang dapat terikat ke berbagai "unit fungsional".
'Strategi baru untuk tumor yang resisten terhadap berbagai obat'
Para peneliti menguji kemampuan platform DNA untuk secara selektif mengirimkan templat transkripsi RNA dan obat kemoterapi doxorubicin terlebih dahulu dalam kultur sel dan kemudian pada tikus dengan tumor yang resistan terhadap beberapa obat.
Mereka menggunakan "dua templat transkripsi RNA jepit rambut kecil linier". Salah satunya menangani pembungkaman gen, dan yang lainnya menangani pengenalan dan penyisipan sel.
Hasilnya menunjukkan bahwa "platform DNA yang disesuaikan" sangat efektif baik pada pengiriman selektif maupun pelepasan kedua item tersebut. Ini juga menghasilkan tingkat pembunuhan tumor yang sangat selektif.
Tim tersebut mengatakan bahwa penelitian tersebut mendemonstrasikan cara membuat struktur nano yang memberikan kemoterapi secara selektif ke sel kanker sekaligus menekan resistensi obat menggunakan pembungkaman gen tanpa merusak jaringan sehat.
Mereka menyarankan bahwa mungkin juga untuk menyesuaikan platform DNA untuk digunakan dalam berbagai perawatan dengan mengubah target, muatan, dan strategi pengiriman.
Penulis menyimpulkan:
“Platform nano DNA yang disesuaikan ini, yang menggabungkan terapi RNAi dan kemoterapi, memberikan strategi baru untuk pengobatan tumor yang resistan terhadap beberapa obat.”
