Bhataramedia.com – Gaya dorong maupun gaya tarik dari kekuatan fisik ternyata dapat menyebabkan perubahan besar terhadap sifat sel. Dua penelitian dari Pusat Kanker UNC Lineberger Comprehensive menunjukkan bagaimana sel merespon dan memanipulasi gaya mekanik, yang diyakini dapat menjadi salah satu kunci terapi kanker dan penyakit lainnya. Penelitian yang dipublikasikan dalam Nature Cell Biology dan Jurnal Immunologi ini merupakan kerjasama antara laboratorium Keith Burridge, PhD, Kenan Profesor yang ahli dalam bidang Biologi Sel dan Fisiologi di UNC School of Medicine dan Richard Superfine, PhD, Taylor Williams-Profesor terkemuka dalam bidang Fisika dan Astronomi di Sekolah Tinggi Seni dan Ilmu Pengetahuan.
Dengan menggunakan peralatan yang sebagian didanai oleh University Cancer Research Fund, para peneliti di laboratorium Burridge telah meneliti dan mengindentifikasi proses dan jalur mekanisme seluler yang memungkinkan sebuah sel bergerak, diam/kaku, dan bereaksi terhadap tekanan fisik. Peneliti berharap hasil penelitian ini dapat mengungkap penyebab kanker dan membantu mengembangkan pengobatan termasuk terapi untuk berbagai penyakit.
Seperti dilansir Science Daily (9/4/2014, Burridge, salah satu anggota Pusat Kanker UNC Lineberger Comprehensive menyebutkan bahwa kekuatan mekanik ini sangat penting dalam konteks kanker. Sel-sel tumor akan menghasilkan kekuatan dan gaya saat mereka menarik dan menyerang sel-sel lain yang mereka lekati sebagai upaya untuk menguasainya.
Dalam Nature Cell Biology paper, penulis utama, Christopher Guilluy, seorang professor yang menyelesaikan pendidikan postdoktoralnya di Laboratorium Burrridge, menyimpulkan dalam penelitiannya bahwa inti sel atau yang biasa disebut dengan nukleus, dapat merespon dan bereaksi terhadap kekuatan dan gaya mekanik. Dengan menggunakan manik-manik metalik yang berukuran 2,8-4 mikron yang dilapisi kuat dengan protein yang mengikat bagian luar inti sel (nukleus), Guilluy menarik manik-manik tersebut dengan menggunakan serangkaian pulsa atau denyut magnetik.
Setiap terjadi pulsa magnetik, nukleus dapat berpindah, meskipun jarak perpindahannya berkurang setiap denyutnya. Hal ini membuktikan bahwa nukleus dapat merespon pulsa tersebut dengan cara menegang dan berpindah terhadap kekuatan dan gaya mekanik.
Sebelum dilaksanakannya penelitian tersebut, sebelumnya para ilmuwan dan peneliti telah menganggap bahwa cara sel berespon atau respon seluler terhadap manipulasi fisik seperti kekuatan dan gaya mekanik dilakukan dengan memancarkan sinyal yang berasal dari permukaan sel dan rangka sel (sitoskeleton) yang mengelilingi inti dan organel lainnya. Burridge menyebutkan bahwa pada awalnya ilmuwan menganggap sel dapat merespon kekuatan dan gaya mekanik di pinggiran badan sel mereka.
Hasil penelitian tersebut mengubah pemahaman Burridge dan ilmuwan lain dengan membuktikan bahwa organel sel yang terisolasi dapat merespon kekuatan dan gaya mekanik. Tentunya, hasil penelitian ini merupakan penemuan yang sangat signifikan dan sangat berarti dalam perkembangan ilmu biologi.
Pada makalah yang diterbitkan Journal of Immunology, Elizabeth Lessey-Morillon telah meneliti cara sel-sel yang melapisi pembuluh darah untuk dapat menegang dan mengendur sebagai mekanisme yang dapat memungkinkan sel-sel imun atau kekebalan tubuh dapat masuk dari aliran darah ke jaringan sekitarnya.
Saat ini, para peneliti kanker sangat berminat mempelajari mekanisme ini, untuk menganalogikan mekanisme yang sama terkait cara sel tumor bermetastasis dan bermigrasi di dalam tubuh. Burridge mengatakan bahwa pada dasarnya metastasis sel tumor meniru cara sel darah putih atau leukosit berpindah. Melalui penggunaan manik-manik magnetik yang dilekatkan pada sel endotel yang melapisi pembuluh darah, Lessey-Morillon menemukan bahwa bila sel diberi gaya mekanik, maka sel dapat menegang, membuka celah di antara sel endotel sehingga sel-sel darah putih dapat meloloskan diri. Respon ini diaktifkan sebagai mekanisme yang dibantu protein RhoA dan LARG.
Ketika mekanisme tersebut diblok, respon menegang sel akan melambat. Mekanisme ini mungkin juga dilakukan sel-sel kanker dalam bermetastasis. Burridge menambahkan bahwa respon tersebut juga berlaku untuk sel tumor yang berpindah di sepanjang permukaan endotelium, di mana sel tumor tidak dapat melewati dinding endotelial. Endotelium merupakan sel-sel epitel yang melapisi pembuluh darah. Respon tersebut dapat menjadi target utama terapi kanker masa depan.
Referensi Jurnal :
- E. C. Lessey-Morillon, L. D. Osborne, E. Monaghan-Benson, C. Guilluy, E. T. O’Brien, R. Superfine, K. Burridge. The RhoA Guanine Nucleotide Exchange Factor, LARG, Mediates ICAM-1-Dependent Mechanotransduction in Endothelial Cells To Stimulate Transendothelial Migration. The Journal of Immunology, 2014; 192 (7): 3390 DOI: 10.4049/jimmunol.1302525.
- Christophe Guilluy, Lukas D. Osborne, Laurianne Van Landeghem, Lisa Sharek, Richard Superfine, Rafael Garcia-Mata, Keith Burridge. Isolated nuclei adapt to force and reveal a mechanotransduction pathway in the nucleus. Nature Cell Biology, 2014; 16 (4): 376 DOI: 10.1038/ncb2927.
