Abstrak grafis. Kredit: Kedokteran Molekuler EMBO (2022). DOI: 10.15252/emmm.202216789
“Meskipun sekarang saya seorang profesor, saya masih menghabiskan banyak waktu di lab, seperti yang saya tahu bahwa ketika saya berada di depan mikroskop, bekerja langsung, saat itulah saya mendapatkan ide-ide baru,” kata Peter Nilsson, profesor kimia organik di Universitas Linköping (LiU) di Swedia. Dia mengembangkan molekul pelacak yang dapat mengenali protein yang berbeda. Molekul digunakan dalam penelitian, termasuk studi penyakit Alzheimer. Kolaborasi lintas disiplin menjadi salah satu kunci keberhasilannya.
Menatap kami dari rak di kantor Nilsson adalah Jimi Hendrix, sebatang rokok di sudut mulutnya. Miniatur gitar elektrik di depannya mengisyaratkan jenis musik yang sering dimainkan di sini. Musik berperan dalam Peter memfokuskan penelitiannya pada penyakit neurodegeneratif, yang merusak otak. Banyak penyakit seperti itu terkait dengan protein yang berkumpul menjadi agregat yang dapat merusak sel.
“Sebagai mahasiswa Ph.D., di awal tahun 2000-an, saya ditugaskan menggunakan prekursor untuk molekul pelacak yang kita miliki saat ini. Saya duduk di lab, mendengarkan hard rock. Begitulah cara saya bertemu Per Hammarström, juga seorang penggemar hard rock, yang baru-baru ini kembali ke LiU setelah postdoctoral di San Diego. Dia sedang mengerjakan agregat protein. Kami mulai berbicara tentang molekul dan menyadari bahwa wow, mereka mungkin dapat digunakan pada agregat protein.”
Lebih dari 20 tahun kemudian, mereka masih menjadi rekan dekat. Membuat ikatan yang kuat tampaknya menjadi tema yang berulang untuk Nilsson. Tumbuh dewasa, dia tertarik pada olahraga tim, dan sekarang melihat penelitian sebagai upaya tim juga. Dia terinspirasi oleh orang-orang yang membangun tim yang baik yang berhasil mencapai lebih dari yang mereka kira.
“Kerja sama membuat sains menyenangkan. Bersama-sama, kami terus menghasilkan hal-hal yang dapat kami uji di lab.”
Molekul pelacak dapat mengeluarkan warna berbeda tergantung pada bentuk protein target. Gambar layar komputer menunjukkan protein target yang sama memiliki bentuk berbeda di area merah dan biru jaringan otak. Kredit: Universitas Anna Nilsen/Linköping
Molekul bunglon berubah warna
Ketika Nilsson mulai bekerja pada molekul pelacak, mereka terdiri dari bagian kimia kecil yang membentuk rantai panjang, yang dikenal sebagai polimer. Sejak itu, para peneliti telah merekonstruksi molekul pelacak dengan presisi molekuler, sehingga mereka mengetahui lokasi yang tepat dari setiap atom.
“Setiap langkah baru yang kami ambil melibatkan lebih banyak kimia organik. Polimer, yang membangun dirinya sendiri, bekerja dengan baik untuk melihat benda-benda di tabung reaksi. Tapi jika kita ingin menggunakannya untuk diagnosis dan perawatan, molekul pelacak harus sangat spesifik dan mampu untuk menemukan satu molekul tertentu di antara ribuan,” katanya.
Kemampuan molekul pelacak untuk mengenali protein spesifik inilah yang membuatnya berguna bagi para peneliti di seluruh dunia. Setelah molekul pelacak menemukan protein targetnya, ia mengikatnya dan, berkat tulang punggungnya yang dapat ditekuk, dapat membentuknya. Hal yang cerdas adalah ketika para peneliti menyoroti molekul pelacak, mereka bersinar kembali. Fenomena ini disebut fluoresensi. Bergantung pada putaran tulang belakangnya, sebuah molekul dapat mengeluarkan warna berbeda. Berkat ini, para peneliti dapat mempelajari bentuk kumpulan protein berbahaya, yang bisa menjadi kunci untuk memahami penyakit Alzheimer dan jenis demensia lainnya.
Bertujuan untuk kepentingan pasien
Setelah para peneliti LiU menemukan molekul yang berfungsi dengan baik, mereka memodifikasinya dengan berbagai cara, tidak hanya untuk membuatnya bekerja lebih baik, tetapi juga untuk memahami dengan tepat detail mana yang diperlukan untuk fungsinya.
“Apa yang terus kami lihat adalah bahwa perubahan yang sangat kecil pada molekul pelacak memiliki efek besar pada fungsinya,” kata Therese Klingstedt, insinyur peneliti senior kelompok riset tersebut, yang menggunakan molekul pelacak pada potongan jaringan untuk melihat seperti apa agregat protein itu.
Mereka sekarang mulai mengembangkan molekul pelacak yang hanya mengikat agregat yang ditemukan pada penyakit Alzheimer, dan tidak pada plak serupa pada penyakit yang terkait erat. Ini membuka kemungkinan penggunaan molekul pelacak pada manusia, untuk menemukan agregat protein berbahaya dan memberikan diagnosis spesifik.
“Kami telah menemukan molekul yang ingin kami kembangkan untuk diagnosis. Kami mungkin dapat melabeli molekul dengan isotop radio sehingga dapat dideteksi menggunakan pemindaian PET rumah sakit. Saya pikir dalam 5-10 tahun ke depan, kami mungkin telah mengembangkan molekul yang dapat diuji untuk diagnosis,” kata Nilsson.
Dalam beberapa tahun terakhir, para peneliti telah melihat bahwa molekul pelacak juga berpotensi digunakan sebagai pengobatan. Studi mereka, baru-baru ini diterbitkan di EMBO Molecular Medicine, menggunakan tikus dengan penyakit mirip Alzheimer, di mana varian protein amyloid-beta yang salah lipatan berkumpul untuk membentuk plak otak. Protein yang gagal melipat juga dapat mengubah varian normal menjadi bentuk yang berbahaya, menghasilkan peningkatan jumlah agregat protein.
Dalam studi yang dipimpin oleh para peneliti di University of Zürich, tikus yang telah menerima molekul pelacak peneliti LiU memiliki lebih sedikit plak amiloid. Para peneliti percaya bahwa reaksi berantai yang menentukan diblokir ketika molekul pelacak mengikat agregat protein berbahaya.
“Berbeda dengan strategi pengobatan lain yang sedang diteliti untuk penyakit Alzheimer, tampaknya molekul kami bekerja pada tikus dari berbagai usia, tidak hanya pada individu muda pada tahap awal penyakit. Hal ini menarik, karena diperkirakan agregat terbentuk dalam penyakit neurodegeneratif terbentuk kira-kira sepuluh tahun sebelum gejala apa pun diketahui. Itulah mengapa menarik untuk menemukan pengobatan yang berpotensi berhasil bahkan ketika prosesnya telah berlangsung lama, dan penyakitnya ditemukan,” kata Nilsson.
Kolaborasi interdisipliner
Nilsson menikmati kolaborasi interdisipliner internasional dengan para peneliti di, misalnya, Universitas Indiana, Laboratorium Biologi Molekuler MRC di Cambridge, Rumah Sakit Universitas di Zürich, dan Pusat Penyakit Neurodegeneratif Jerman.
“Kolaborasi ini termasuk peneliti dalam fisika teoretis, kimia organik, dan kedokteran. Kami berada di pusat ini dan dapat berbicara dan memahami para peneliti dari berbagai bidang. Kami sering berfungsi sebagai penerjemah ilmiah di antara peserta dalam berbagai proyek.”
Dia telah berpartisipasi dalam banyak kolaborasi ini selama lebih dari sepuluh tahun. Kontinuitas itu penting. Melalui periode pascadoktoral mereka di luar negeri, para peneliti kelompok tersebut telah membangun jaringan yang terus hidup.
“Dalam kolaborasi interdisipliner, batasan antara kimia, fisika, dan kedokteran menjadi kabur. Saya pribadi senang belajar hal-hal baru dari orang lain. Agar kolaborasi interdisipliner berhasil, Anda harus bisa mengatakan ‘Saya tidak mengerti ini,’ dan kemudian kolega Anda akan melakukannya harus menjelaskan dengan cara lain, sehingga kita dapat benar-benar berbicara satu sama lain. Ini terkadang agak sulit,” katanya sambil tertawa.
Ia juga percaya bahwa faktor keberhasilan lainnya adalah kolaborasi ini melibatkan pertukaran.
“Kami mengirimi mereka molekul dan mereka mengirimi kami jaringan dan bahan, yang membantu kami mengembangkan molekul pelacak. Pertukaran ini memungkinkan kami melakukan lebih banyak lagi. Kami dapat mengonfirmasi data satu sama lain dan kami juga menemukan hal baru untuk dipelajari lebih dekat.”
Kolaborasi interdisipliner mengarah pada ide-ide penelitian baru. Nilsson kembali ke pemikiran bahwa penting untuk berani terus mencoba hal-hal baru.
“Dalam bidang penelitian kami, ini semua tentang melakukan eksperimen. Sering kali Anda berpikir itu tidak akan berhasil, tetapi kemudian Anda melihat tes dan melihat hasil yang menurut Anda tidak mungkin—sesuatu yang tidak dapat Anda lakukan.” memprediksi. Dengan melakukan eksperimen, Anda menemukan hal-hal untuk diselidiki lebih lanjut. Meskipun sekarang saya seorang profesor, saya masih menghabiskan banyak waktu di lab, seperti yang saya tahu bahwa ketika saya berada di depan mikroskop, bekerja langsung , saat itulah saya mendapatkan ide-ide baru.”
Informasi lebih lanjut: Daniel Kirschenbaum et al, Whole-brain microscopy mengungkapkan kemanjuran temporal dan spasial yang berbeda dari terapi anti-Aβ, EMBO Molecular Medicine (2022). DOI: 10.15252/emmm.202216789
Disediakan oleh Universitas Linköping
Kutipan: Profesor menggunakan molekul pelacak untuk menyinari penelitian Alzheimer (2023, 25 Januari) diambil 25 Januari 2023 dari https://medicalxpress.com/news/2023-01-professor-tracer-molecules-alzheimer.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.