Dalam sampel jaringan pankreas ini, titik terang mewakili sel yang telah mengalami perubahan genetik tertentu.
Penelitian baru 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 mengungkapkan hubungan antara peradangan dan kanker, menunjukkan bahwa waktu peradangan menentukan apakah mutasi berpotensi kanker mungkin timbul.
Sebuah studi baru dari MIT mengungkapkan salah satu alasan mengapa orang yang menderita penyakit radang kronis seperti kolitis memiliki risiko lebih tinggi mengalami mutasi penyebab kanker. Para peneliti juga menemukan bahwa paparan DNA, atau asam deoksiribonukleat, adalah molekul yang terdiri dari dua helai panjang nukleotida yang saling melilit untuk membentuk heliks ganda. Ini adalah materi herediter pada manusia dan hampir semua organisme lain yang membawa instruksi genetik untuk perkembangan, fungsi, pertumbuhan, dan reproduksi. Hampir setiap sel dalam tubuh seseorang memiliki DNA yang sama. Sebagian besar DNA terletak di inti sel (yang disebut DNA inti), tetapi sejumlah kecil DNA juga dapat ditemukan di mitokondria (yang disebut DNA mitokondria atau mtDNA).
bahan kimia perusak DNA setelah serangan peradangan semakin meningkatkan mutasi ini, semakin meningkat risiko kanker.
Temuan ini mengkonfirmasi teori lama tentang mengapa peradangan dan kanker terkait, dan menawarkan cara yang mungkin untuk membantu mencegah dan mengobati kanker, kata Bevin Engelward, seorang profesor teknik biologi MIT dan penulis senior makalah PLoS Genetics yang menjelaskan temuan tersebut.
“Peradangan kronis mendorong banyak kanker, termasuk kanker pankreas, esofagus, hati, dan usus besar,” kata Engelward, yang juga wakil direktur Pusat Ilmu Kesehatan Lingkungan MIT. “Ada hal-hal yang dapat dilakukan oleh orang dengan peradangan kronis untuk menghindari paparan yang akan menjadi masalah bagi mereka. Misalnya, makanan tertentu menyebabkan kerusakan DNA dan bisa dihindari.”
Penulis utama makalah ini adalah mantan postdoc MIT Orsolya Kiraly. Penulis lainnya adalah postdoc Guanyu Gong, mantan postdoc Werner Olipitz, dan Sureshkumar Muthupalani, kepala biologi komparatif di MIT’s Division of Comparative Medicine.
Pengaturan waktu adalah segalanya
Penyakit radang seperti kolitis, pankreatitis, dan hepatitis telah dikaitkan dengan risiko kanker usus besar, pankreas, dan hati yang lebih besar. Pada penyakit radang kronis ini, sel kekebalan menghasilkan molekul yang sangat reaktif yang mengandung oksigen dan nitrogen, yang dapat merusak DNA. Peradangan juga merangsang sel untuk membelah.
Ahli biologi berteori bahwa kerusakan DNA dan pembelahan sel secara bersamaan selama peradangan dapat menyebabkan kanker karena sel yang membelah lebih rentan terhadap mutasi yang disebabkan oleh kerusakan DNA. Namun, hingga saat ini sulit untuk menguji hipotesis ini pada hewan dalam kondisi yang relevan secara fisiologis.
“Anda harus memiliki seperangkat alat yang tepat, dan alat-alat tersebut sebelumnya tidak tersedia,” kata Engelward, yang juga anggota Singapore-MIT Alliance for Research and Technology. “Anda perlu mengontrol timbulnya peradangan, Anda harus memiliki penanda kerusakan DNA yang dapat Anda lihat di jaringan, dan Anda memerlukan pembacaan mutasi yang dapat Anda lihat di jaringan.”
Sebelum penelitian ini dimulai, Engelward dan murid-muridnya merekayasa tikus yang memungkinkan mereka melacak mutasi DNA. Setiap kali kelas mutasi tertentu terjadi di pankreas, sel dengan mutasi berfluoresensi, memungkinkannya untuk dilihat dengan mikroskop standar. Menggunakan model ini untuk deteksi mutasi, peneliti menginduksi peradangan di pankreas dan menemukan bahwa jumlah mutasi tergantung pada waktu terjadinya peradangan.
Ketika peradangan terjadi dalam ledakan singkat seminggu atau lebih, para peneliti tidak melihat adanya bukti peningkatan mutasi. Namun, ketika pertarungan terjadi dalam beberapa hari satu sama lain, terjadi peningkatan mutasi yang signifikan.
Studi lebih lanjut di pankreas mengungkapkan bahwa pembelahan sel yang dipicu peradangan tidak mulai terjadi sampai beberapa hari setelah peradangan dimulai, sementara sebagian besar kerusakan DNA segera terjadi. Kerusakan DNA ini diperbaiki dengan cukup mudah tanpa menyebabkan mutasi yang berpotensi menjadi kanker. Namun, jika serangan peradangan lain menginduksi kerusakan DNA pada saat sel-sel membelah karena serangan peradangan sebelumnya, banyak mutasi muncul.
Penundaan antara kerusakan DNA dan pembelahan sel kemungkinan besar berfungsi sebagai mekanisme pertahanan terhadap mutasi dari serangan peradangan akut. Namun, pertahanan ini rusak ketika peradangan terjadi segera setelah serangan awal atau bertahan untuk waktu yang lama.
“Itu berarti model yang sudah ada sejak lama akurat, karena Anda mendapatkan sinergi antara pembelahan sel dan kerusakan DNA yang disebabkan peradangan, tetapi dalam penelitian ini hanya ada risiko mutasi jika ada respons peradangan kronis atau berulang,” kata Engelward.
Efeknya pada manusia bisa lebih dramatis karena banyak orang menderita peradangan kronis yang berlangsung selama bertahun-tahun, katanya.
Terlalu banyak kerusakan DNA
Dalam rangkaian percobaan kedua, para peneliti mempelajari efek paparan agen alkilasi yang serupa dengan yang ditemukan pada makanan, kosmetik, polutan lingkungan, dan obat kemoterapi kanker tertentu.
Agen alkilasi menyebabkan kerusakan pada DNA, yang biasanya dapat diperbaiki oleh sel. Namun, jika terlalu banyak terjadi, basa DNA teralkilasi menyebabkan mutasi yang dapat menyebabkan sel menjadi kanker. Engelward dan Kiraly menduga bahwa mutasi yang diinduksi alkilasi akan terakumulasi pada tingkat yang jauh lebih cepat di jaringan yang meradang, di mana sel membelah dengan cepat, daripada di jaringan yang sehat. Ini ternyata persis apa yang terjadi.
“Temuan ini menunjukkan bahwa peradangan kronis berpotensi menghasilkan peningkatan kerusakan dan proliferasi DNA yang bersama-sama dapat berkonspirasi untuk meningkatkan kemungkinan pembentukan kanker,” kata Peter McKinnon, seorang profesor genetika dan biologi sel tumor di St. Jude Children’s Research Hospital yang tidak bagian dari tim peneliti.
Penemuan ini menunjukkan bahwa orang dengan penyakit radang kronis, yang umum terjadi, mungkin lebih sensitif terhadap karsinogen di udara, makanan, dan air. Selain itu, janin yang sedang berkembang dan anak-anak yang sangat muda mungkin juga lebih sensitif terhadap agen ini karena sel mereka membelah lebih cepat, kata Engelward. Studi baru lainnya dari laboratorium Engelward, yang diterbitkan dalam jurnal Carcinogenesis, menunjukkan bahwa hewan yang diberi hormon pemicu pertumbuhan lebih rentan terhadap mutasi akibat kerusakan.
“Banyak hal yang kami lakukan untuk evaluasi keselamatan didasarkan pada orang dewasa, dan bukan… selama pengembangan. Kondisinya benar-benar sangat berbeda. Temuan kami konsisten dengan penelitian yang dilakukan di laboratorium MIT John Essigmann dan Gerald Wogan yang menunjukkan bahwa ada ‘jendela kerentanan’ kritis terhadap mutasi yang disebabkan oleh kerusakan DNA selama pengembangan. Saya berharap studi seperti ini akan membantu menarik perhatian pada pentingnya menganalisis kerentanan mutasi selama pengembangan,” kata Engelward.
Temuan ini juga dapat berimplikasi pada pengobatan kanker, karena banyak obat kemoterapi bekerja dengan cara merusak DNA. Sel kanker sering membelah, membuat mereka lebih rentan terhadap
mutasi, yang dapat membantu mereka bertahan dari kemoterapi karena beberapa dari mutasi tersebut menyebabkan resistensi obat. Hasil baru ini mendukung gagasan bahwa meningkatkan toksisitas kemoterapi yang merusak DNA dengan kombinasi obat baru dapat membuat kemoterapi kanker lebih efektif dengan menekan evolusi tumor, kata Engelward.
Sementara penelitian ini berfokus pada pankreas, lab Engelward sekarang menyelidiki mutasi di usus besar dan paru-paru menggunakan versi baru dari tikus rekayasa yang dijelaskan dalam makalah terbaru lainnya di PLoS Genetics. Dengan menggunakan tikus yang baru dikembangkan, sekarang dimungkinkan untuk mempelajari mutasi di hampir semua jaringan dan mempelajari bagaimana penyakit menular berdampak pada mutasi. “Kemajuan mendasar kami dalam pemahaman kami tentang peradangan dan mutasi membentuk dasar untuk studi berkelanjutan kami tentang peradangan paru-paru yang disebabkan oleh infeksi, seperti influenza dan S. pneumoniae,” kata Engelward.
Studi ini didukung oleh National Institute of Environmental Health Sciences dengan dukungan tambahan dari Singapore-MIT Alliance for Research and Technology dan Austrian Academy of Sciences.
Publikasi : In press, PLOS Genetics
Gambar: Orsolya Kiraly
