Dari kiri adalah mahasiswa UWindsor Isabelle Dib, Dominik Dziura, Stuart Castillo dan Maksymilian Dziura di spektrometer Neutron Spin Echo ORNL. Pekerjaan mereka memajukan studi tentang pengobatan kanker alami. Kredit: Genevieve Martin/ORNL, Departemen Energi AS
Instrumen ilmiah di Laboratorium Nasional Oak Ridge Departemen Energi dapat membantu menciptakan pengobatan kanker non-invasif yang berasal dari tanaman tropis biasa.
Pancratistatin adalah senyawa kimia yang ditemukan di spider lily, bunga asli Hawaii. Tidak seperti pengobatan tradisional, ini membunuh sel kanker sekaligus menjaga sel sehat tetap utuh.
Sampai saat ini, cara kerja pancratistatin telah membingungkan para ilmuwan, mengaburkan harapan untuk pengobatan baru yang potensial. Tapi setelah melakukan percobaan neutron di ORNL, mahasiswa dari University of Windsor telah memperoleh wawasan mendasar tentang mekanisme pancratistatin yang dapat membuka pintu baru untuk pengobatan kanker yang jauh lebih baik.
“Dengan bereksperimen dengan ekstrak seluler di sini di lab, kami membangun pekerjaan sebelumnya untuk mendapatkan gambaran yang lebih rinci tentang pancratistatin,” kata Stuart Castillo, kandidat doktor UWindsor yang memimpin penelitian tersebut. “Harapan kami adalah menciptakan cara baru untuk mengobati kanker yang tidak merusak sel-sel sehat.”
Spallation Neutron Source ORNL menyediakan salah satu dari segelintir berkas sinar neutron di dunia yang mampu melakukan jenis pengukuran yang dibutuhkan studi. Instrumen Neutron Spin Echo memungkinkan siswa untuk secara bersamaan mengukur dinamika seluler dalam angstrom dan mikrodetik. Satu angstrom sama dengan sepersepuluh miliar meter. Satu mikrodetik sama dengan sepersejuta detik.
Tumor kanker dimulai dengan pertumbuhan sel yang berlebihan, sebuah proses yang dimulai di mitokondria, bagian dari sel yang menghasilkan energi. Secara teori, sel kanker mendapat masuknya kolesterol yang membuat kaku dinding sel mitokondria, atau membran, menghentikan komunikasi mereka dengan bagian lain dari sel. Kemudian, mitokondria menjadi nakal, menyebabkan sel berlipat ganda.
Satu langkah mundur, satu lompatan maju
Beberapa dekade yang lalu, para ilmuwan menggunakan sel hidup untuk menemukan efek pancratistatin pada kanker. Dalam percobaan awal ini, pancratistatin berhasil memicu apoptosis, atau kematian sel, pada sel kanker testis, payudara, hati, pankreas, dan saraf. Sejak saat itu, penelitian terbatas pada percobaan pada membran sintetik sampai lebih banyak yang dapat dipahami tentang obat alami ini. Bereksperimen dengan bahan sintetik memungkinkan para peneliti untuk membangun pemahaman mereka tentang perubahan spesifik tanpa variabel yang menyertai sistem kehidupan.
“Sesuatu yang kami katakan tentang bekerja dengan membran sintetik adalah bahwa itu tidak pernah 100% mewakili sel dan tidak akan pernah. Komunitas ilmiah secara keseluruhan akhirnya ingin beralih dari model sintetik dasar ini ke model sel yang lebih realistis,” kata lulusan UWindsor peneliti Maksymilian Dziura. “Kami ingin menggunakan sel hidup untuk memahami sel, tetapi mencapainya tidak mudah. Kami perlu memahami gambarannya sepenuhnya sebelum kami dapat perlahan-lahan beralih menggunakan sistem yang lebih realistis.”
SNS dan fasilitas saudaranya, Reaktor Isotop Fluks Tinggi, menyediakan alat penting untuk membantu peneliti mengamati dan mengukur bahan pada skala atom. Neutron sangat cocok untuk menyelidiki membran biologis, karena neutron dapat melewati bahan biologis yang halus tanpa merusaknya. Sebelum datang ke ORNL, para siswa menunjukkan bahwa pancratistatin mengeraskan membran mitokondria sintetis dengan cara yang memicu apoptosis, memberikan dasar untuk bekerja dengan sel.
Para siswa menggunakan spektrometer Neutron Spin Echo SNS untuk membandingkan bagaimana pancratistatin mempengaruhi lapisan dalam dan luar membran mitokondria dalam sel kanker dan non-kanker.
“Kami melihat secara khusus seberapa kaku membran itu, seberapa tebal dan bagaimana molekul-molekul itu berperilaku berdampingan,” kata peneliti lulusan UWindsor, Dominik Dziura. “Pikirannya adalah membran yang sehat akan fleksibel dan bergerak seperti seharusnya, mengikat reseptor dan membran lain dan memungkinkan komunikasi antar sel, tidak seperti membran kanker.”
“Begitu banyak yang tidak kita ketahui tentang kanker,” kata peneliti lulusan UWindsor, Isabelle Dib. “Dan kami belum benar-benar melihat perbedaan antara membran sel kanker dan non-kanker. Ini adalah pendekatan baru.”
Tim juga menggunakan laboratorium di Pusat Shull Wollan ORNL dan Pusat Ilmu Material Nanophase untuk mengembangkan dan menyiapkan sampel mereka. Keduanya berjalan kaki singkat ke SNS. Kedekatan sumber daya ini memungkinkan tim untuk melakukan penelitian dalam beberapa minggu singkat yang jika tidak dilakukan dapat memakan waktu berbulan-bulan atau lebih lama.
“Pengaturan yang kami miliki di sini, dengan SNS, Shull Wollan Center, dan CNMS, sempurna bagi kami untuk melakukan eksperimen dan menganalisis data kami,” kata Castillo. “Ini seluruh paket.”
Disediakan oleh Laboratorium Nasional Oak Ridge
Kutipan: Neutrons mengungkapkan bagaimana tanaman tropis biasa memangsa kanker, menjaga sel-sel sehat (2023, 6 Maret) diambil 6 Maret 2023 dari https://medicalxpress.com/news/2023-03-neutrons-reveal-common-tropical-preys .html
Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.