Tim Peneliti Internasional Petakan Triliunan Sel Manusia

0
3

FI.CO – Tubuh kita terdiri dari paling sedikit 37 triliun sel, dan para ilmuwan dari seluruh dunia bekerja sama untuk memetakan semua sel itu.

Sebuah proyek baru yang disebut Human Cell Atlas (Atlas Sel Manusia) berharap bisa menemukan apa yang bisa dilakukan masing-masing sel itu. Dan rencananya adalah memasukkan informasi tersebut ke database daring yang bisa digunakan oleh ilmuwan manapun.

Ini adalah proyek besar yang akan mengubah pemahaman kita tentang bagaimana tubuh manusia bekerja dan bagaimana mengobati penyakit, kata Shalin Naik, yang memimpin upaya penelitian di Australia.

“Kita perlu memahami seperti apa sel itu, sebelum kita mengerti mengapa mereka bekerja secara salah atau bagaimana kita dapat memperbaiki fungsinya,” kata Dr. Naik dari Institut Walter dan Eliza Hall.

Ini adalah usaha yang paling ambisius dalam penelitian biologi manusia karena para ilmuwan memetakan genom manusia, yang membutuhkan waktu 20 tahun untuk menyelesaikannya.

“Jika Proyek Genom Manusia merinci bagaimana menciptakan seorang manusia, Atlas Sel Manusia menjelaskan bagaimana kita menggabungkannya untuk membuat organisme yang berfungsi,” kata Dr. Naik.

Bagaimana memprofilkan sebuah sel
Jika Anda memikirkan sel, gambar indah yang diambil melalui mikroskop mungkin muncul dalam pikiran anda.

Tapi gambar mikroskopis hanya menampilkan secuil permukaan dari apa yang terjadi di bawahnya, kata Dr Naik.

“Anda melihat gumpalan amorf sel dan itu memiliki bentuk tertentu dan sangat bagus, tapi kami ingin tahu apa yang terjadi di dalamnya, bagaimana mekanisme sel itu? Apa saja protein berbeda yang harus ditampilkan perannya dalam tubuh,” ujar Dr Naik.

“Hanya ketika Anda mulai melihat level sel tunggal, Anda bisa mengamati perbedaan itu secara terpisah.”

Masing-masing bidang kecil ini tersusun oleh ratusan sel indung paru-paru.
Masing-masing bidang kecil ini tersusun oleh ratusan sel indung paru-paru. (Supplied: Walter and Eliza Hall Institute)
Para ilmuwan ingin mengetahui gen yang ditampilkan -diaktifkan atau di-nonaktifkan -di setiap sel individual.
“Kita memiliki 50 ribu gen, tapi tidak semua sel mengekspresikan semua 50 ribu gen tersebut. Mereka hanya mengekspresikan sebagian kecil dari mereka dan bagian kecil tersebut menentukan apakah sel menjadi sel otot atau sel hati atau sel ginjal.”

Kunci untuk jenis penelitian ini adalah teknologi yang baru dikembangkan yang disebut pengurutan RNA sel tunggal.

Sampai teknologi ini muncul pada tahun 2009, para ilmuwan hanya bisa melihat tumpukan sel pada sampel jaringan seperti tumor kanker, namun sekarang mereka bisa mengintip ke dalam setiap sel tunggal.

“Kami tahu dasar-dasar kebanyakan jaringan, tapi ada tingkat spesialisasi yang tidak kami ketahui ada sampai kami mulai melihat setiap jaringan, sel demi sel, dan tiba-tiba semua jaringan ini terungkap,” kata Dr Naik.

Peneliti Universitas Queensland, Joseph Powell, mengatakan teknologinya telah menjadi faktor pengubah dalam penelitian medis.

“Kami baru saja pindah ke tingkat teknologi di mana kami bisa menghasilkan urutan untuk satu sel dengan harga murah, dengan kokoh dan cepat dan kami bisa melakukannya untuk ratusan ribu sel dalam satu eksperimen tunggal,” kata Dr Powell, yang memimpin tim peneliti Australia bersama Dr Naik.

“Artinya kami bisa mulai menangani beberapa pertanyaan biologis mendasar tentang mengapa sel melakukan hal yang berbeda dalam tubuh manusia.”

Bahkan sel yang Anda kira persis sama, seperti sel kulit, bisa memiliki fungsi yang berbeda.

Mengidentifikasi apa yang dilakukan masing-masing jenis sel pada tingkat molekuler – setidaknya ada 10-12 jenis sel kulit yang kita ketahui -bisa membantu ilmuwan memahami mengapa beberapa orang terkena penyakit dan yang lainnya tidak.

Sel hati punya bentuk segi enam yang khas.
Sel hati punya bentuk segi enam yang khas. (Getty Image: De Agostini Editorial)
Data besar bisa mengarah ke terobosan besar

Atlas Sel Manusia adalah gagasan Aviv Regev dari Institut Broad MIT dan Harvard di AS dan Sarah Teichmann dari Institut Wellcome Sanger di Inggris.

Dr Teichmann mengatakan bahwa peta komprehensif dari semua sel di tubuh bisa memiliki dampak besar pada bagaimana kita mendiagnosa, memantau dan mengobati penyakit.

“Mereka juga bisa membantu para ilmuwan memahami bagaimana varian genetik memengaruhi risiko penyakit, menentukan tingkat racun dari obat, menemukan terapi yang lebih baik, dan memajukan obat regeneratif,” jelasnya.

Sel kanker payudara (biru) menghidupkan protein yang menghasilkan tonjolan (merah), yang melakukan kontak dengan sel lainnya.
Sel kanker payudara (biru) menghidupkan protein yang menghasilkan tonjolan (merah), yang melakukan kontak dengan sel lainnya. (Supplied: Walter and Eliza Hall Institute)
Dr Powell, yang memelajari siklus hidup sel dengan mencari pemicu genetik penyakit, mengatakan bahwa informasi tersebut akan memperbaiki pemindaian penyakit dengan cepat, bahkan sebelum gejala muncul.

“Jadi jika Anda memikirkan kanker – bahkan sebelum tumor menyebar sangat cepat, mereka mulai melepaskan sel-sel kecil yang melayang di sekitar darah. Anda tidak akan memiliki gejala kecuali Anda bisa mulai mendeteksi hal-hal ini,” sebutnya.

“Dan kemudian kami bisa mulai meneliti tentang perawatan yang bisa menghalangi sel-sel itu, membunuh mereka, membuat mereka melakukan sesuatu yang lain. Semua hal ini akan menjadi mungkin.”

Ia mengatakan bahwa pendekatan tersebut akan membuat pengobatan benar-benar dipersonalisasi.

“Ini akan memungkinkan dokter dan ahli patologi untuk tidak hanya memberi tahu Anda, ‘Anda terkena penyakit’ tapi juga mengatakan ‘benar, Anda punya sel yang melakukan hal-hal salah berikut ini, jadi kami akan memberi Anda obat khusus ini’,” jelasnya.

Sel Purkinje (merah) adalah salah satu jenis utama sel syaraf di otak.
Sel Purkinje (merah) adalah salah satu jenis utama sel syaraf di otak. (Supplied: Yinghua Ma/Tim Vantanian Cornell University)

“Saya pikir ini akan menyebabkan terobosan medis besar yang absolut.”

“Dan bagi saya, saya pikir begitu penting untuk terlibat. Sebagai ilmuwan, kami hampir memiliki tugas untuk mendorong proyek-proyek semacam ini.”

Bagaimana caranya membuat atlas?

“Atlas Sel Manusia adalah sumber dari ambisi dan skala semacam itu yang akan dibangun secara bertahap, meningkat dalam ukuran, luas, dan resolusi seiring perkembangan teknologi dan pemahaman semakin mendalam selama beberapa tahun,” kata Dr Teichmann.

Tahap pertama proyek ini bertujuan untuk membuat profil 30 juta sampai 100 juta sel dalam waktu lima tahun.

Data dari jutaan sel pertama -sel kekebalan dari darah dan sumsum tulang dari donor sehat – akan dipublikasikan di database bulan ini.

Pada akhirnya, para ilmuwan berharap untuk membangun sebuah atlas dari setidaknya 10 miliar sel yang menutupi setiap jaringan, organ dan sistem di dalam tubuh.

Membangun atlas akan bergantung pada beberapa kerja sama tim, pemangkasan angka, dan donor sel yang serius.

Tim internasional – yang akan mencakup ilmuwan dari 14 institusi penelitian di Australia – merencanakan untuk meneliti sel-sel yang dikumpulkan dari donor anonim dari seluruh dunia.

“Kami ingin mencoba untuk menjaring usia, jenis kelamin, etnisitas dan juga konteks lingkungan karena hal itu juga bisa memengaruhi bagaimana sel kita berperilaku,” kata Dr Naik.

“Bagian dari upaya global ini adalah untuk benar-benar menetapkan beberapa peraturan dasar untuk jaringan siapa yang akan kita ambil, seperti apa penampakan sel penyusun dari orang-orang itu dan bagaimana kita melakukannya dengan cara yang bertanggung jawab secara etis.”

Lapisan sel syaraf di retina yang terletak di belakang mata.
Lapisan sel syaraf di retina yang terletak di belakang mata. (Supplied: Wei Li/National Eye Insitute/NIH)
Ia mengatakan, sementara beberapa jenis sel seperti darah dan kulit bersumber dari orang sehat yang setuju untuk berpartisipasi dalam penelitian medis, jenis sel lainnya seperti jaringan otak yang dibutuhkan, diperoleh dari orang-orang yang telah setuju menyumbangkan jaringan mereka untuk sains saat mereka meninggal.

Kekuatan sumber terbuka
Semua data anonim akan diletakkan di database sumber terbuka besar yang dibangun dengan dukungan dari Inisiatif Chan Zuckerberg.

Dr Teichmann mengatakan bahwa proyek tersebut berkomitmen untuk mendirikan aktivitas berbagi data.

“Data akan dirilis segera setelah ia dikumpulkan sehingga bisa segera digunakan untuk memajukan pemahaman kita tentang kesehatan dan penyakit manusia,” kata Dr. Teichmann.

Dr Naik mengatakan, membuat data tersedia untuk umum akan menyederhanakan penelitian dan penemuan di masa depan.

Kumpulan otot manusia dan protein yang terkait (merah).
Kumpulan otot manusia dan protein yang terkait (merah). (Supplied: Nenad Bursac. Ph D, Duke University)
“Dengan membuatnya tersedia secara bebas, kami bisa berfokus untuk menemukan informasi baru yang penting bagi kesehatan manusia.”

LEAVE A REPLY