CSI Molekuler: Bagaimana 'sidik jari' kanker dapat menghasilkan diagnosis lebih awal dari sebelumnya

BARCELONA — Dalam CSI versi dunia seluler, para ilmuwan telah menemukan bahwa sel-sel kita meninggalkan “sidik jari” yang dapat mengungkap rahasia operasi kanker yang tersembunyi. Terobosan ini tidak datang dari DNA, seperti yang mungkin Anda harapkan, namun dari ribosom sederhana – pembangkit tenaga listrik pembuat protein dalam sel yang telah kita abaikan selama beberapa dekade. Tanda tangan molekuler ini, yang unik untuk berbagai jaringan dan diubah pada kanker, berpotensi mengidentifikasi tumor hanya dengan menggunakan sampel kecil jaringan dan perangkat portabel yang ukurannya tidak lebih besar dari telapak tangan Anda.

Penemuan ini, yang dilaporkan oleh para peneliti di Pusat Regulasi Genomik di Barcelona, ​​​​berpusat pada ribosom – mesin mikroskopis yang memproduksi semua protein yang dibutuhkan tubuh kita untuk berfungsi. Meskipun para ilmuwan telah lama memandang ribosom sebagai pekerja yang identik di pabrik seluler kita, penelitian baru ini mengungkapkan bahwa ribosom membawa penanda kimia berbeda yang bervariasi di antara berbagai jenis jaringan dan berubah ketika sel menjadi kanker.

“Ribosom kita tidak semuanya sama,” jelas Eva Maria Novoa, penulis utama studi tersebut, dalam sebuah pernyataan. “Mereka terspesialisasi pada jaringan yang berbeda dan memiliki ciri unik yang mencerminkan apa yang terjadi di dalam tubuh kita.”

Para peneliti menambahkan bahwa hal ini mirip dengan setiap jenis jaringan, meninggalkan alamat pengirim molekulernya sendiri pada mesin selulernya.

Untuk memahami pentingnya temuan ini, bayangkan setiap ribosom sebagai mesin kompleks yang sebagian terbuat dari RNA – molekul sepupu DNA. Molekul RNA ini dapat dihias dengan lebih dari 220 modifikasi kimia yang berbeda, seperti menambahkan gugus metil atau mengubah satu bahan penyusun ke bahan penyusun lainnya. Kehadiran dan pola modifikasi ini dapat menyempurnakan cara kerja ribosom, mirip dengan bagaimana penyesuaian kecil pada bagian-bagian mesin dapat mengubah kinerjanya.

Tim peneliti menggunakan teknologi mutakhir yang disebut nanopore direct RNA sequencing untuk memeriksa pola modifikasi di berbagai jaringan tikus (otak, jantung, hati, dan testis) pada berbagai tahap perkembangan dari embrio hingga dewasa. Bayangkan teknologi ini sebagai pemindai molekuler yang dapat membaca struktur kimia molekul RNA saat mereka melewati pori-pori mikroskopis, bahkan mendeteksi perubahan halus dalam komposisinya.

Hasilnya dipublikasikan di jurnal Sel Molekuler sangat mencolok: setiap jenis jaringan memiliki pola modifikasi RNA yang berbeda – sidik jari molekuler yang unik. Yang lebih menarik lagi, ketika para peneliti memeriksa pasangan jaringan normal dan jaringan kanker dari 20 pasien kanker paru-paru, mereka menemukan bahwa jaringan kanker secara konsisten menunjukkan pola modifikasi yang berbeda dibandingkan dengan jaringan sehat dari pasien yang sama.

Mungkin yang paling menakjubkan adalah tim menemukan bahwa mereka dapat mengidentifikasi sampel kanker secara akurat hanya dengan menggunakan 250 molekul RNA – hanya sebagian kecil dari apa yang biasanya diperlukan untuk teknik diagnostik lainnya. Hal ini memiliki implikasi yang sangat besar terhadap deteksi dini kanker, terutama untuk penyakit seperti kanker paru-paru, di mana diagnosis dini sangatlah penting namun seringkali merupakan tantangan.

“95% RNA manusia adalah RNA ribosom. Mereka sangat umum di sel kita,” tambah Dr. Novoa, menyoroti mengapa molekul ini menjadi target diagnostik yang sangat baik.

Kelimpahan RNA ribosom, yang secara tradisional dipandang sebagai gangguan dalam studi genetika, sebenarnya bisa menjadi keuntungan besar untuk tujuan diagnostik.

Tim peneliti menyebut pendekatan mereka sebagai “sidik jari epitranskriptomik,” sebuah metode yang dapat merevolusi cara kita mengidentifikasi asal jaringan sampel kanker dan mendeteksi kanker itu sendiri. Teknik ini bekerja dengan perangkat pengurutan yang kecil dan portabel, sehingga membuka kemungkinan pengujian kanker yang cepat dan akurat yang dapat dilakukan di lingkungan klinis.

Ironisnya, apa yang dulu dianggap oleh para peneliti sebagai “kebisingan latar belakang” seluler bisa menjadi alat yang ampuh dalam melawan kanker.

“Para ilmuwan biasanya membuang RNA ribosom karena mereka melihatnya sebagai informasi berlebihan yang akan menghalangi percobaan kami. Beberapa tahun kemudian, kami telah mengambil data ini dari tempat barang rongsokan dan mengubahnya menjadi tambang emas,” Dr. Novoa mencatat.