CHANGWON, Korea Selatan — Dalam perang melawan kanker yang sedang berlangsung, deteksi dini tetap menjadi salah satu senjata kita yang paling ampuh. Kini, para ilmuwan telah mengembangkan alat inovatif yang dapat merevolusi cara kita mendeteksi kanker paru-paru pada tahap paling awal, yang berpotensi menyelamatkan banyak nyawa.
Bayangkan menemukan sebutir pasir di kolam renang ukuran Olimpiade yang diisi dengan satu miliar lainnya. Sekarang, bayangkan sebutir pasir itu dapat menyelamatkan nyawa. Itulah tingkat presisi yang dicapai oleh para peneliti di Institut Ilmu Material Korea (KIMS), yang menciptakan chip yang sangat sensitif yang dapat mendeteksi mutasi DNA terkait kanker pada konsentrasi serendah satu bagian per miliar.
Inti dari inovasi ini adalah kombinasi cerdas antara nanoteknologi dan teknik amplifikasi genetik. Para peneliti menciptakan permukaan khusus yang dilapisi nanopilar emas – hutan mikroskopis pohon emas yang meningkatkan visibilitas sinyal fluoresensi, sehingga lebih mudah untuk menemukan tanda-tanda DNA kanker.
Namun keajaiban sesungguhnya terjadi pada cara mereka menyiapkan sampel DNA. Tim mengembangkan metode untuk secara selektif mengamplifikasi DNA yang bermutasi sambil menekan amplifikasi DNA normal. Ini seperti menaikkan volume bisikan samar sambil secara bersamaan menonaktifkan suara bising di latar belakang.
Hasilnya sungguh menakjubkan. Dalam studi klinis yang melibatkan 83 orang – termasuk pasien dengan berbagai stadium kanker paru-paru dan kontrol yang sehat – chip tersebut menunjukkan sensitivitas 93% yang luar biasa dalam mendeteksi kanker dan spesifisitas 100% yang sempurna dalam mengidentifikasi sampel non-kanker. Tingkat akurasi ini jauh melampaui metode saat ini, terutama untuk kanker stadium awal yang sering terlewatkan oleh tes konvensional.
“Karena mampu mendeteksi berbagai mutasi kanker secara komprehensif dengan tingkat sensitivitas sangat tinggi tertinggi di dunia, alat ini dapat menjadi pemain terdepan dalam pasar diagnosis dini kanker dan pemantauan pengobatan/kekambuhan,” kata Dr. Min-young Lee, peneliti senior dalam proyek tersebut, dalam sebuah pernyataan. “Kami berharap alat ini akan sangat meningkatkan tingkat kelangsungan hidup dan kualitas hidup pasien kanker.”
Implikasi dari teknologi ini sangat besar. Kanker paru-paru, fokus penelitian dalam jurnal ini Ilmu Pengetahuan Kecilsering kali didiagnosis terlambat. Pada tahap ini, pilihan pengobatan terbatas, dan tingkat kelangsungan hidup rendah. Tes darah yang dapat mendeteksi kanker paru-paru secara akurat pada tahap paling awal dapat meningkatkan hasil pengobatan pasien secara drastis.
Selain itu, desain chip tersebut memungkinkannya untuk mencari beberapa mutasi secara bersamaan, menjadikannya alat serbaguna untuk skrining kanker. Meskipun penelitian ini difokuskan pada kanker paru-paru, teknologi yang mendasarinya berpotensi diadaptasi untuk mendeteksi jenis kanker lainnya juga.
Para peneliti membayangkan chip mereka dapat digunakan untuk skrining kanker secara luas, yang memungkinkan dokter mendeteksi tumor lebih awal saat tumor tersebut paling bisa diobati. Chip ini juga dapat membantu memantau pasien kanker selama dan setelah perawatan, serta memberikan peringatan dini jika penyakit tersebut mulai kambuh.
Salah satu aspek yang paling menarik dari teknologi ini adalah potensinya untuk membuat pemeriksaan kanker lebih mudah diakses. Analisis dapat diselesaikan dalam waktu satu jam, peningkatan yang signifikan dibandingkan metode saat ini yang dapat memakan waktu berhari-hari atau bahkan berminggu-minggu. Kecepatan ini, dikombinasikan dengan sensitivitas tes yang tinggi, dapat membuat pemeriksaan kanker secara teratur menjadi kenyataan bagi lebih banyak orang.
Meskipun penelitian lebih lanjut diperlukan sebelum teknologi ini mencapai klinik, hal ini merupakan langkah maju yang signifikan dalam kemampuan kita untuk mendeteksi kanker pada tahap paling awal dan paling dapat diobati.
Ringkasan Makalah
Metodologi
Para peneliti menciptakan chip khusus dengan permukaan yang dilapisi struktur emas kecil. Mereka kemudian mengambil DNA dari sampel darah dan menggunakan teknik yang disebut amplifikasi rekombinase polimerase (RPA) untuk membuat salinan urutan DNA tertentu. Mereka merancang proses ini untuk secara khusus mengamplifikasi DNA bermutasi yang terkait dengan kanker sambil menekan amplifikasi DNA normal. DNA yang diamplifikasi kemudian diaplikasikan ke chip, di mana ia menempel pada titik-titik tertentu.
Terakhir, mereka menambahkan probe fluoresens yang akan menyala saat ditempelkan pada DNA yang terkait kanker. Nanostruktur emas pada permukaan chip meningkatkan sinyal fluoresens ini, sehingga lebih mudah dideteksi.
Hasil Utama
Chip tersebut menunjukkan sensitivitas yang belum pernah ada sebelumnya, yang mampu mendeteksi mutasi DNA terkait kanker yang ada pada tingkat serendah 0,000000001% (satu bagian per miliar). Dalam studi klinis yang melibatkan 83 individu (43 pasien kanker paru-paru pada berbagai stadium dan 40 kontrol sehat), chip tersebut menunjukkan sensitivitas klinis sebesar 93% untuk mendeteksi kanker dan spesifisitas klinis sebesar 100% untuk mengidentifikasi sampel non-kanker dengan benar. Tingkat akurasi ini, khususnya untuk kanker stadium awal, secara signifikan mengungguli metode deteksi saat ini.
Keterbatasan Studi
Meskipun hasilnya menjanjikan, penelitian yang lebih besar akan diperlukan untuk mengonfirmasi keakuratan chip tersebut pada populasi yang lebih luas. Para peneliti secara khusus berfokus pada mutasi pada gen EGFR yang terkait dengan kanker paru-paru. Penelitian lebih lanjut akan diperlukan untuk mengadaptasi teknologi tersebut guna mendeteksi jenis kanker lainnya. Selain itu, meskipun chip tersebut sangat sensitif, chip tersebut mungkin tidak dapat mengukur secara tepat jumlah DNA kanker yang ada, yang dapat berguna untuk memantau perkembangan tumor.
Diskusi & Kesimpulan
Studi ini menunjukkan kemajuan signifikan dalam kemampuan kita untuk mendeteksi mutasi DNA terkait kanker dalam sampel darah. Sensitivitas ekstrem dari metode ini dapat memungkinkan deteksi kanker jauh lebih awal daripada teknik saat ini, yang berpotensi meningkatkan hasil pengobatan. Desain chip, yang memungkinkan deteksi beberapa mutasi secara bersamaan, menjadikannya alat serbaguna untuk skrining kanker.
Para peneliti menyarankan bahwa metode mereka dapat digunakan tidak hanya untuk deteksi awal kanker tetapi juga untuk memantau efektivitas pengobatan dan mengamati kekambuhan kanker pada para penyintas. Waktu analisis yang cepat (dalam 1 jam) dan sensitivitas yang tinggi menjadikan teknologi ini kandidat yang menjanjikan untuk program skrining kanker rutin.
Pendanaan & Pengungkapan
Penelitian ini didanai oleh Proyek Pengembangan Teknologi Material Nano Kementerian Sains dan TIK, yang diselenggarakan oleh Institut Sains Material Korea. Hasil penelitian dipublikasikan dalam jurnal akademik Ilmu Pengetahuan Kecil dan dipilih sebagai makalah utama. Tim peneliti saat ini tengah memperluas upayanya untuk mengembangkan teknologi diagnosis dini untuk berbagai kanker dan tengah mencari perusahaan transfer teknologi untuk komersialisasi.