Pemindaian mikrograf elektron ini menggambarkan spora bakteri Bacillus anthracis yang diperbesar hingga lebih dari 12.000 kali ukuran aslinya. Kredit: Laura Rose dan Janice Haney Carr/CDC
Dalam studi yang baru diterbitkan, para peneliti dari MIT adalah singkatan dari Massachusetts Institute of Technology. Ini adalah universitas riset swasta bergengsi di Cambridge, Massachusetts yang didirikan pada tahun 1861. Ini diatur dalam lima Sekolah: arsitektur dan perencanaan; rekayasa; humaniora, seni, dan ilmu sosial; pengelolaan; dan sains. Dampak MIT mencakup banyak terobosan ilmiah dan kemajuan teknologi. Tujuan mereka menyatakan adalah untuk membuat dunia yang lebih baik melalui pendidikan, penelitian, dan inovasi.
MIT menunjukkan bahwa Anthrax versi modifikasi adalah penyakit menular serius yang disebabkan oleh batang berbentuk bakteri yang dikenal sebagai <em>Bacillus anthracis</em>. Meskipun jarang, orang bisa sakit anthrax jika mereka bersentuhan dengan hewan yang terinfeksi atau produk hewan yang terkontaminasi. Gejala mulai antara satu hari dan dua bulan setelah tertular infeksi.
toksin antraks dapat digunakan untuk mengantarkan obat antibodi untuk membunuh sel kanker.
Bakteri Bacillus anthracis memiliki mesin yang sangat efisien untuk menyuntikkan protein beracun ke dalam sel, yang menyebabkan infeksi mematikan yang dikenal sebagai anthrax. Sebuah tim peneliti MIT sekarang telah membajak sistem pengiriman itu untuk tujuan yang berbeda: pemberian obat kanker.
“Anthrax toxin adalah seorang profesional dalam mengirimkan enzim besar ke dalam sel,” kata Bradley Pentelute, Asisten Profesor Kimia Pengembangan Karir Pfizer-Laubauch di MIT. “Kami bertanya-tanya apakah kami dapat membuat toksin antraks menjadi tidak beracun, dan menggunakannya sebagai platform untuk mengirimkan obat antibodi ke dalam sel.”
Dalam sebuah makalah yang muncul di jurnal ChemBioChem, Pentelute dan rekannya menunjukkan bahwa mereka dapat menggunakan versi toksin anthrax yang telah dilucuti ini untuk menghasilkan dua protein yang dikenal sebagai peniru antibodi, yang dapat membunuh sel kanker dengan mengganggu protein spesifik di dalam sel. Ini adalah demonstrasi pertama pengiriman antibodi yang efektif ke dalam sel, yang memungkinkan para peneliti mengembangkan obat baru untuk kanker dan banyak penyakit lainnya, kata Pentelute, penulis senior makalah tersebut.
Menumpang
Antibodi — protein alami yang diproduksi tubuh untuk mengikat penyerbu asing — adalah bidang pengembangan farmasi yang berkembang pesat. Terinspirasi oleh interaksi protein alami, para ilmuwan telah merancang antibodi baru yang dapat mengganggu protein seperti reseptor HER2, yang ditemukan pada permukaan beberapa sel kanker. Obat yang dihasilkan, Herceptin, telah berhasil digunakan untuk mengobati tumor payudara yang mengekspresikan reseptor HER2 secara berlebihan.
Beberapa obat antibodi telah dikembangkan untuk menargetkan reseptor lain yang ditemukan pada permukaan sel kanker. Namun, kegunaan potensial dari pendekatan ini dibatasi oleh fakta bahwa sangat sulit untuk mendapatkan protein di dalam sel. Ini berarti bahwa banyak target potensial telah “tidak dapat dilawan,” kata Pentelute.
“Menyeberangi membran sel benar-benar menantang,” katanya. “Salah satu hambatan utama dalam bioteknologi adalah tidak adanya teknologi universal untuk mengirimkan antibodi ke dalam sel.”
Untuk inspirasi mengatasi masalah ini, Pentelute dan rekan-rekannya beralih ke alam. Para ilmuwan telah bekerja selama beberapa dekade untuk memahami bagaimana racun antraks masuk ke dalam sel; baru-baru ini para peneliti mulai menjajaki kemungkinan meniru sistem ini untuk mengirimkan molekul protein kecil sebagai vaksin.
Racun antraks memiliki tiga komponen utama. Salah satunya adalah protein yang disebut antigen pelindung (PA), yang berikatan dengan reseptor yang disebut TEM8 dan CMG2 yang ditemukan di sebagian besar sel mamalia. Setelah PA menempel pada sel, itu membentuk tempat berlabuh untuk dua protein antraks yang disebut faktor mematikan (LF) dan faktor edema (EF). Protein ini dipompa ke dalam sel melalui pori yang sempit dan mengganggu proses seluler, seringkali mengakibatkan kematian sel.
Namun, sistem ini dapat dibuat tidak berbahaya dengan membuang bagian protein LF dan EF yang bertanggung jawab atas aktivitas toksiknya, meninggalkan bagian yang memungkinkan protein menembus sel. Tim MIT kemudian mengganti daerah beracun dengan tiruan antibodi, yang memungkinkan protein muatan ini naik ke sel melalui saluran PA.
‘Kemajuan yang menonjol’
Peniruan antibodi didasarkan pada perancah protein yang lebih kecil dari antibodi tetapi tetap mempertahankan keragaman struktural dan dapat dirancang untuk menargetkan protein berbeda di dalam sel. Dalam studi ini, para peneliti berhasil menargetkan beberapa protein, termasuk Bcr-Abl, yang menyebabkan leukemia myeloid kronis; sel kanker yang proteinnya terganggu mengalami bunuh diri sel terprogram. Para peneliti juga berhasil memblokir hRaf-1, protein yang terlalu aktif pada banyak kanker.
“Pekerjaan ini merupakan kemajuan yang menonjol di bidang pengiriman obat,” kata Jennifer Cochran, seorang profesor bioengineering di Universitas Stanford. “Mengingat pengiriman protein Pentelute dan rekan yang efisien dicapai dengan teknologi ini dibandingkan dengan peptida penembus sel tradisional, penelitian untuk menerjemahkan temuan ini ke model penyakit in vivo akan sangat dinantikan.”
Tim MIT sekarang menguji pendekatan ini untuk mengobati tumor pada tikus dan juga sedang mencari cara untuk mengirimkan antibodi ke jenis sel tertentu.
Penulis utama makalah ini adalah pascadoktoral Xiaoli Liao dan mahasiswa pascasarjana Amy Rabideau. Penelitian ini didanai oleh MIT Reed Fund, Damon Runyon Cancer Research Foundation, dan National Science Foundation.
Publikasi : Dr. Xiaoli Liao, dkk., “Pengiriman Mimik Antibodi ke Sel Mamalia melalui Antigen Pelindung Racun Anthrax,” ChemBioChem, 2014; DOI: 10.1002/cbic.201402290
Gambar: Laura Rose dan Janice Haney Carr/CDC
