Fajar

  Breaking News

Optogenetik, Terapi Genetik nan Futuristik

Dito Anurogo Dokter Digital, S-2 IKD Biomedis FK UGM, Penulis 19 Buku

Di masa depan, cahaya berpotensi digunakan sebagai terapi. Optogenetik adalah konstelasi optik, genetik, dan bioteknologi, memadukan aplikasi genetik dengan optik untuk mempelajari dan mengatur fungsi sekelompok sel-sel dengan cahaya. Gen-gen sensitif cahaya misalnya channelrhodopsin-2 (ChR2) dan halorhodopsin (NpHR) menghasilkan aliran ion intraseluler selama iluminasi optik. Lalu, neuron-neuron berubah akibat depolarisasi/hiperpolarisasi membran.

Meskipun pondasi dasarnya neurosains, optogenetik berpotensi diterapkan di pelbagai bidang, seperti: neuropsikokardionkologi (neurologi, psikiatri, onkologi, kardiologi). Di neuropsikiatri, optogenetik untuk memahami sirkuit otak terkait gejala penderita autisme, bipolar, skizofrenia, epilepsi, dan parkinson.

Salah satu potret klinis gangguan neuropsikiatri adalah perubahan fungsi komunikasi di antara sirkuit sistem persarafan. Melalui optogenetik, terkuak misteri disfungsi-fungsi sirkuit neuron.

Selama ini, intervensi farmakologis yang dikembangkan peneliti melalui identifikasi target-reseptor obat yang mampu merektifikasi disfungsi sistem persarafan belum menunjukkan hasil maksimal. Hal ini memerlukan pendekatan solutif. Salah satunya DBS [Deep Brain Stimulation], untuk mengidentifikasi disfungsi sirkuit saraf. Sayangnya, DBS memiliki keterbatasan. Stimulasi elektrik memengaruhi baik neuron maupun serabut saraf di lintasan, sehingga lokasi spasial sel-sel yang terganggu sulit diprediksi. Target tipe-tipe sel spesifik di otak heterogen sehingga tidak memungkinkan.

Konsekuensi fungsional stimulasi elektrik seringkali tidak jelas, menyebabkan eksitasi, inhibisi, atau keduanya, sehingga membatasi pemahaman mekanisme neurobiologis.

Optogenetik mampu mengatasi problematika ini melalui manipulasi bidireksional aktivitas neuron dengan presisi anatomis, temporal, dan genetis.

Keuntungan
Kemampuan mengendalikan ekspresi gen penting untuk memahami sistem biologis dan aplikasi seputar terapi gen hingga teknik metabolisme. Cahaya menawarkan beberapa keuntungan lebih daripada ligand konvensional, seperti protein-protein atau molekul-molekul kecil untuk regulasi ekspresi gen. Pertama, cahaya tidak terdifusi seperti molekul-molekul kecil, sehingga mudah untuk mengendalikan ekspresi gen di dalam sel. Kedua, penambahan-pembuangan molekul-molekul memerlukan waktu, yang merumitkan regulasi gen. Ketiga, cahaya tidak berinterferensi dengan ligand seluler di sel-sel mamalia dan nontoksik bagi sel-sel. Keempat, cahaya bersifat orthogonal sehingga noninvasif. Kelima, cahaya menawarkan resolusi spasial-temporal untuk manipulasi proses biologis di sel-sel hidup dan organisme.

Inilah dasar dikembangkan optogenetik. Peralatan optogenetik memungkinkan peneliti mendefinisikan secara tepat sel-sel mana saja yang dimanipulasi, secara langsung mampu mempertontonkan bagaimana molekul-molekul spesifik atau sel-sel tertentu berkontribusi terhadap jaringan seluler yang kompleks, juga terhadap fungsi organ-organ atau perilaku organisme.

Mekanisme
Optogenetik diperkenalkan pertama kali awal 1970-an. Kanal ion bakteriorodopsin dijumpai di membran plasma Halobacterium halobium, mengalami perubahan konformasional sebagai respons absorpsi cahaya dari panjang gelombang spesifik, menghasilkan aliran proton.

Efluks ion-ion ini menghasilkan gradien transmembran pendukung kehidupan, dan potensial elektrik yang digunakan sel-sel bakteri di dalam sintesis adenosine 5'-triphosphate.

Tahun 2004, ilmuwan berhasil menginkorporasikan kanal proton (channelrhodopsin-1) dan kanal kation (channelrhodopsin-2) ke neuron mamalia.

Mekanisme kerja optogenetik dipengaruhi oleh metode target genetik, biomolekul sensitif cahaya yang digunakan, dan peralatan iluminasi. Prinsip target genetik adalah saat kontrol optik sangat kuat, kekuatan optogenetik secara tipikal berasal dari kemampuannya membatasi manipulasi tipe-tipe sel tertentu.

Biomolekul sensitif cahaya untuk studi optogenetik berupa: rodopsin/kofaktor retina [berupa: rodopsin vertebrata, archaerhodopsin, channelrhodopsin, halorhodopsin], kofaktor flavin/fotoreseptor LOV/BLUF [misalnya: adenilil siklase, fitokrom], azobenzen/photoswitches sintetis.

Strategi kontrol cahaya berdasarkan photoswitches kimiawi untuk memanipulasi protein-protein yang tidak sensitif cahaya, menggunakan turunan azobenzene untuk mengendalikan biomolekul. Pada peralatan iluminasi, penggunaan fotoreseptor teraktivasi cahaya merah menguntungkan, karena cahaya merah berpenetrasi lebih dalam ke jaringan, sehingga diperoleh aktivasi transkranial.

Aplikasi
Optogenetik berpotensi dikembangkan sebagai neuroprostetik dan NpHR untuk manajemen gangguan gerak spastik. Optogenetik bermanfaat bagi penderita epilepsi. Sel-sel piramidal di korteks ditransduksi dengan halorhodopsin, lalu fotoinhibisi neuron-neuron menurunkan aktivitas kejang. Sinergitas optogenetik-teknologi DREADD di stadium awal berpotensi mengobati parkinson.

Defisit perilaku terkait erat dengan problematika psikiatri, seperti autisme dan skizofrenia. Melalui pendekatan optogenetik, diketahui peningkatan keseimbangan seluler eksitasi-inhibisi di mikrosirkuit neuronal, terutama di otak bagian korteks medial-prefrontal. Teknologi optogenetik juga dipakai untuk karakterisasi phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) di motilitas Rac1-dependent lamellipodial pada sel-sel kanker prostat PC-3. (*)

Author : rika

Download Aplikasi Android dan IOS Fajaronline

 



Tags



Berita Lainnya

🔀Berita Terkini
 

Perangi Narkoba, Polisi Filipina Tembak Mati 80 Orang

Peristiwa | 15 menit lalu
 

Jane Shalimar Dikabarkan Nikah lagi, Begini Komentar Warganet

Selebriti | 2 jam lalu
 

Warga Resah, Garam Campur Serbuk Kaca Beredar Bebas

Kriminal | 3 jam lalu
 

Khusus Wanita, Lakukan Ini Agar Hasil Waxing Miss V Lebih Memuaskan

Life Style | 5 jam lalu
 

Sadis... Sopir Taksi Bakar Istrinya di Dalam Mobil, Begini...

Kriminal | 6 jam lalu
 

Disekap, Wanita Pemandu Lagu Polisikan Pengusaha Batubara

Kriminal | 7 jam lalu
 

Dicecar 25 Pertanyaan, Wali Kota Kendari Bantah Tiduri dan Janji...

Hukum | 7 jam lalu
 

Pilih Calon Sendiri, PKS Pastikan Tak Usung Jokowi di Pilpres 2019

Politik | 8 jam lalu
 

Kemenkumham Banjir Pelamar CPNS, MA Sepi Peminat

Nasional | 8 jam lalu
 

Ulah Mobil Ngeyel, Truk Damkar Terguling

Peristiwa | 8 jam lalu
 

Berikut Hasil Kejuaraan MSH Inkanas Sulselbar di Mall GTC

All Sportif | 8 jam lalu
 

61 Pelajar Ikuti Coaching Clinic

All Sportif | 8 jam lalu
 

400 Pesepeda Bakal Sesaki Jalan Poros di Maiwa

Enrekang | 9 jam lalu
 

LPM Penalaran Latih Siswa SMA Semen Tonasa Meneliti

Pendidikan | 9 jam lalu
 

Film Nyai Ahmad Dahlan, Kisah Kepahlawanan dan Emansipasi Perempuan...

Hiburan | 10 jam lalu
 

Peduli Masalah Banjir, Bank Sulselbar Salurkan Bantuan

Wajo | 10 jam lalu
 

Panaskan Mesin, Nasdem Gowa Siapkan Rakerda

Politik | 10 jam lalu
 

Jatim Mundur dari Perebutan Juara FFI

All Sportif | 10 jam lalu
 

Hati-hati... Tim Futsal Sumut Bakal Repotkan Sulsel

All Sportif | 11 jam lalu
 

Warga Soroti Pengerukan Kawasan Lindung Gunung Pattirosompe

Wajo | 11 jam lalu
 

139 Pegawai Pensiun, Kebutuhan ASN di Wajo Mendesak

Wajo | 11 jam lalu
 

Bunuh Anak dan Istri Pakai Kapak, Pria Ini Divonis Seumur Hidup

Peristiwa | 11 jam lalu
 

NH Klaim Gerindra, IMB Akui Agus Juga Berpeluang 

Pilgub Sulsel 2018 | 11 jam lalu
 

Perolehan Medali Sementara SEA Games 2017: Indonesia Turun ke Posisi 4

All Sportif | 12 jam lalu
 

Bahagia Dapat Remisi Kemerdekaan, Hendak Hirup Udara Bebas, Eh......

Peristiwa | 12 jam lalu

Load More