Metabolisme Manusia Dapat Direkam Kamera, Obat Kanker Segera Ditemukan?

JAKATA  - Gambar resolusi tinggi dari metabolisme manusia telah tertangkap kamera untuk pertama kalinya. Ini bisa terjadi berkat teknik baru yang dapat melacak metabolisme glukosa dalam satu sel. Melacak glukosa dapat memberikan wawasan dan bahkan terapi baru untuk mengobati kanker – penyakit yang sering mengganggu metabolisme sel.

Teknologi baru ini menggabungkan transfer energi resonansi fluoresensi (Fret) antara dua molekul peka cahaya dengan pembelajaran mesin – suatu bentuk analisis berdasarkan gagasan bahwa sistem komputer dapat 'belajar' dari data, membuat analisis lebih akurat. 

Teknologi ini telah memungkinkan Yun Fang dan timnya di University of Chicago untuk memvisualisasikan metabolisme glukosa – glikolisis. Tim merekayasa sel manusia secara genetik untuk mengekspresikan molekul biosensor Fret spesifik yang bersinar ketika glukosa dipecah, memungkinkan para ilmuwan untuk menangkap proses di kamera menggunakan mikroskop fluoresen.

Glukosa adalah sumber energi vital untuk hampir semua jenis sel, tetapi proses glikolisis pada kanker sering salah. Ini dapat berkontribusi pada keadaan sel ganas yang sakit, mendukung kemampuannya untuk bergerak, tumbuh, dan membelah. 

Lewat pemasangan teknologi Fret dengan algoritme pembelajaran mesin baru, tim Fang dapat memperoleh gambar glikolisis pada resolusi yang sebelumnya tidak dapat dicapai, menunjukkan dengan tepat bagian sel mana yang menggunakan glukosa secara real time. 

“Sekarang kita dapat melihat dan memahami detail di dalam sel, seperti area sel tertentu di mana terjadi peningkatan glikolisis,” kata Fang. “Ini adalah inovasi teknologi utama.”

Pendekatan pembelajaran mesin baru untuk teknologi Fret yang ada telah membuka berbagai kemungkinan eksperimental baru. Metabolisme glukosa sekarang dapat diamati bersamaan dengan proses sel yang terlihat lainnya yang memungkinkan tim untuk menunjukkan bahwa beberapa sel manusia mengkonsumsi lebih banyak glukosa ketika mereka bergerak dan berkedut – sesuatu yang tidak mungkin ditunjukkan dalam satu percobaan sebelumnya.

Metabolisme yang tidak diatur dengan benar dapat menyebabkan beberapa sel kanker bermetastasis dan menyerang jaringan baru. Teknik baru ini akan membantu para ilmuwan lebih memahami hubungan antara proses penyakit ini, dan dapat membantu menemukan pendekatan terapeutik baru. 

Teknologi baru ini juga mengarahkan para peneliti untuk menemukan reseptor permukaan sel yang sebelumnya tidak diketahui mampu mengambil glukosa.

“Ditambah dengan teknologi yang ada, (pendekatan pembelajaran mesin) ini akan membantu lebih jauh pemahaman kita tentang bagaimana glukosa dan molekul energi kunci lainnya mempengaruhi rewiring metabolik dalam perkembangan kanker, dan dapat digunakan untuk mengembangkan target obat kanker baru,” kata Gemma Beasy dari Quadram Institute, yang mempelajari efek metabolisme glukosa pada kanker prostat. "Ini adalah langkah maju yang luar biasa dalam teknologi yang dapat digunakan dalam penelitian kanker."

Bersamaan dengan penelitian kanker, aplikasi yang lebih luas dari teknologi pembelajaran mesin berbasis Fret telah dieksplorasi, termasuk membantu pasien yang sistem kekebalannya bereaksi berlebihan terhadap Covid-19.