ANI |
Diperbarui: 16 Des 2022 21:58 IST
Connecticut [US]16 Desember (ANI): Para peneliti dari UConn Health, Yale, dan Johns Hopkins menemukan bahwa beberapa sel kanker dapat “menipu” dengan menghindari batas yang ditentukan oleh kekurangan oksigen, memungkinkan sel kanker tumbuh.
Penemuan ini baru-baru ini dipublikasikan di Cell Systems oleh Kshitiz, asisten profesor di Departemen Teknik Biomedis, bekerja sama dengan peneliti Chi V. Dang di Johns Hopkins dan Andre Levchenko di Yale.
Hampir satu dekade yang lalu, para peneliti mengamati fenomena aneh saat melihat sel kanker di bawah hipoksia – atau kekurangan oksigen.
“Saat tumor tumbuh dan menjadi besar, mereka kehabisan oksigen dan pembuluh darah baru terbentuk,” kata Kshitiz. “Hal ini menyebabkan kelangkaan oksigen, yang disebut hipoksia. Di bawah hipoksia, sel seharusnya memperlambat pertumbuhannya, tetapi tentu saja, kanker terus tumbuh lebih besar. Ini menimbulkan teka-teki, namun belum terpecahkan.”
Para peneliti menentukan bahwa sejumlah kecil sel “menipu” – atau mengatur ulang pensinyalan mereka untuk memungkinkan mereka membelah dan tumbuh. Memecahkan misteri bagaimana sel-sel itu melakukan kecurangan—dan bagaimana fenomena ini diterapkan pada diagnosis kanker—segera menjadi fokus pekerjaan para peneliti.
Di bawah hipoksia, sel menstabilkan protein yang disebut HIF-1, yang merupakan pengatur utama respon oksigen dalam sel. Ketika oksigen turun, pensinyalan HIF-1 menjadi tinggi dan membawa sel ke keadaan tidak berfungsi. HIF-1 mengarahkan mesin pembelahan sel untuk berhenti bekerja, melompat memulai respirasi anaerob menggunakan glukosa dalam jumlah besar, dan membuat sel mengeluarkan protein untuk membawa pembuluh darah ke arah mereka sendiri.
Dalam studi tersebut, para peneliti mencatat bahwa sebagian kecil sel tidak menstabilkan HIF-1, tetapi malah mengayunkan protein—menggerakkannya ke atas dan ke bawah. Saat HIF-1 berosilasi, dan bergerak dari atas ke bawah ke atas lagi, sel dapat lolos dari jeda yang dipaksakan HIF-1. Dengan cara ini, sel-sel yang berosilasi ini menipu dan terus membelah, meskipun kadar oksigennya sangat rendah.
“Untuk menemukan penipu dalam populasi sel kanker, yang dengan sendirinya menipu sel normal, menarik di banyak tingkatan,” kata Kshitiz.
“Kami telah mengamati osilasi di banyak sistem, tetapi osilasi dalam aktivitas HIF-1 belum pernah tercatat sebelumnya, dan ini benar-benar luar biasa,” tambah Levchenko. “Kami sangat tertarik pada bagaimana osilasi seperti ini dapat dikenali sebagai sinyal yang memicu gen tertentu.”
Selain itu, para peneliti menemukan bahwa sel kanker berkomunikasi satu sama lain, memungkinkan sel untuk merasakan kepadatan sel lain. Ketika HIF-1 tinggi karena hipoksia, sel menghasilkan energi tanpa oksigen. Produk sampingannya adalah laktat, molekul yang sama yang membuat kita kram saat berolahraga jika otot tidak teroksigenasi dengan baik. Kanker menumpuk banyak laktat di lingkungan mereka. Kshitiz bekerja dengan peneliti Junaid Afzal di University of California San Francisco untuk mengetahui mekanisme terperinci yang menyebabkan laktat membuat HIF-1 tidak stabil.
“Kelebihan laktat memaksa sel untuk menjalani respirasi, bahkan ketika oksigen langka, dan itu menyebabkan degradasi HIF-1 di lisosom, pusat daur ulang di dalam sel,” kata Afzal.
Namun, masih ada pertanyaan – apakah pengamatan di bawah mikroskop ini bermakna dalam kasus kanker yang sebenarnya? Teknologi saat ini tidak menawarkan cara yang efektif untuk menguji prediksi ini pada subjek hewan – apalagi subjek manusia.
Kshitiz, bersama dengan Yasir Suhail, seorang mahasiswa postdoctoral di lab Kshitiz di UConn Health, menggunakan informasi yang baru ditemukan ini dan mengamati susunan genetik dari berbagai jenis kanker yang terjadi pada manusia.
“Apa yang kami temukan benar-benar mencengangkan,” kata Kshitiz. “Sebagian besar gen berperilaku seperti yang diharapkan, tetapi ada sekelompok gen yang berperilaku berlawanan dengan apa yang diharapkan dalam hipoksia. Itu tidak masuk akal; mengapa gen yang menyala dalam hipoksia, mati ketika hipoksia berosilasi? Jelas ada sesuatu yang sedang bermain.”
Untuk memahami lebih jauh, Suhail mengamati gen-gen ini pada semua kanker manusia dan menemukan fenomena universal. Gen yang dimatikan oleh osilasi dimatikan pada sebagian besar kanker–menunjukkan bahwa osilasi pada tingkat HIF-1 mungkin dapat menurunkan gen penekan tumor dan berkontribusi pada pertumbuhan kanker pada sebagian besar kanker.
Kshitiz berkata, “Aspek yang paling menarik adalah universalitas fenomena pada semua kanker. Tampaknya efek ini adalah kanker pan, dan bukan hanya pada kanker mana pun.”
Penelitian — mengungkap fenomena unik ini — menjawab beberapa teka-teki tentang kanker, sekaligus membuka jalur baru penyelidikan ilmiah.
“Ini adalah kolaborasi besar di banyak institusi, sebuah bukti seberapa dalam pertanyaan ilmiah membutuhkan integrasi berbagai jenis keahlian untuk bersatu,” kata Kshitiz. (ANI)
