Peneliti mengembangkan teknologi untuk mengubah identitas protein secara in vivo

Para peneliti di RIKEN Cluster for Pioneering Research (CPR) telah mengembangkan teknologi yang dapat mengubah, di dalam tubuh, identitas protein yang dikenali. Inovasi yang dipublikasikan di Komunikasi Alam pada 2 Oktobermemungkinkan peneliti untuk menargetkan tumor tikus dengan protein dan kemudian mengangkut protein tersebut keluar dari tubuh. Ini berarti bahwa obat pembunuh kanker dapat dikirim langsung ke tumor dan kemudian dikeluarkan dari tubuh setelah muatannya hilang. Teknologi ini juga berpotensi memungkinkan obat multiguna dapat berpindah dari satu organ ke organ lain, dan melakukan tindakan terpisah di setiap lokasi.

Protein dalam darah menyebar ke seluruh tubuh, menjadikannya pembawa ideal untuk pengobatan yang ditargetkan melawan penyakit seperti kanker. Untuk menghindari kerusakan pada jaringan yang tidak ditargetkan, obat perlu melakukan kerusakan dengan menempel pada sel yang benar, dan ini memerlukan kartu identitas molekuler yang rumit. Studi baru yang dipimpin oleh Katsunori Tanaka di RIKEN CPR berfokus pada perubahan penanda identifikasi pada permukaan albumin, protein paling melimpah dalam darah, sehingga mengubah jaringan mana yang dapat ditempelkan albumin di tubuh tikus.

Dalam penelitian sebelumnya, tim Tanaka meneliti kemampuan penargetan kanker dari berbagai molekul penanda identifikasi -; disebut glikan -; yang mereka tempelkan pada albumin. Mereka menemukan bahwa pola identifikasi 'A' dapat berikatan dengan kanker usus besar manusia, serta diangkut ke kandung kemih untuk dikeluarkan melalui urin, sedangkan pola identifikasi 'B' menyebabkan albumin diambil oleh hati, dikirim ke usus, dan dikeluarkan dari sana.

Inovasi utama dari studi baru ini adalah mencari tahu cara mengubah kartu identitas molekuler albumin setelah mencapai tujuannya di dalam tubuh. Untuk mencapai hal ini, para peneliti menggunakan metode kimia klik untuk melepaskan. Pertama, mereka membuat albumin-1 dengan menempelkan pola identifikasi 'A' pada albumin. Kemudian, mereka merancang operator switching dan mitranya. Pengalih membawa pola identifikasi 'B' dan pasangannya dipasangi albumin-1. Ketika pasangan pada albumin-1 bertemu dengan pengalih di piringan, reaksi klik untuk melepaskan terjadi-; pengidentifikasi 'B' diklik dan banyak pengidentifikasi 'A' dilepaskan. Albumin baru disebut albumin-2 dan merupakan campuran pola identifikasi 'A' dan 'B'.

Dalam percobaan pembuktian konsep pertama pada tubuh tikus, mereka memberi label albumin-1 dengan protein fluoresen dan kemudian menyuntikkannya ke aliran darah tikus dengan atau tanpa pengalih. Seperti yang diperkirakan, saat menyuntikkan albumin-1 dengan switcher, para peneliti mengamati fluoresensi di usus, mirip dengan apa yang mereka amati setelah menyuntikkan albumin-2. Tanpa saklar, fluoresensi hanya terlihat pada darah, kandung kemih, dan urin.

Setelah menunjukkan bahwa mereka memang dapat mengubah identitas permukaan albumin di dalam tubuh, tim selanjutnya menguji apakah mereka dapat mengirim albumin-1 ke dalam tumor, dan kemudian mengeluarkannya melalui usus, meniru pemberian dan pembuangan obat. Mereka menyuntikkan albumin-1 ke tumor usus besar tikus, dengan atau tanpa pengalih setelah penundaan singkat selama 10 menit. Dalam kedua kasus tersebut, mereka mengamati albumin menempel pada sel tumor. Setelah penyuntikan pengalih, albumin mengubah identitasnya dan sebagian besar telah berpindah dari tumor ke usus dalam waktu 5 jam. Tanpa pengalih, albumin-1 tidak akan pernah sampai ke usus.

Reaksi biokompatibel yang digunakan oleh teknologi baru ini menjadikannya sangat menarik, dan teknik baru ini dapat merevolusi pengobatan untuk berbagai kondisi.

Strategi kami dapat digunakan sebagai sistem pengiriman obat untuk mendorong ekskresi obat atau radionuklida medis dari tumor setelah pengobatan.”

Katsunori Tanaka, RIKEN

Tanaka menjelaskan, “sehingga mencegah paparan berkepanjangan yang dapat menyebabkan efek buruk. Sebagai alternatif, satu molekul “patroli” dapat digunakan untuk pengobatan berbagai penyakit secara bersamaan -; seperti dalam teknologi yang digambarkan dalam film Pelayaran Fantastis.”