Bisakah 'robot molekul' kecil yang dibuat dari RNA memberikan perawatan kanker yang dipersonalisasi – tanpa efek samping yang berbahaya?
Ketika Associate Professor Tamás Fischer berbicara tentang proyek penelitian medisnya dan potensinya untuk mengubah kehidupan, ia memulai dengan catatan pribadi.
“Sayangnya, saya kehilangan ibuku karena kanker payudara, dan itu masih agak emosional,” katanya, suaranya menarik.
“Sulit melihatnya melalui semua perawatan dan kemoterapi.”
Ini adalah kenyataan yang menyakitkan yang bisa dihubungkan dengan terlalu banyak dari kita.
“Ada begitu banyak uang dan penelitian yang dimasukkan ke dalam terapi kanker, tetapi sebagian besar perawatan masih menggunakan zat beracun yang hanya berfungsi karena sel kanker sangat sensitif terhadap mereka,” kata Fischer, seorang ilmuwan dari John Curtin School of Medical Research di ANU.
“Itu tidak berarti perawatan tidak membaik, tetapi seluruh tubuh menderita karena sangat sulit untuk membedakan sel -sel kanker dan sel yang sehat secara andal.”
Pengalamannya menginspirasi ide penelitian yang inovatif. Jika berhasil, itu bisa menghindarkan orang lain dari penderitaan yang sama.
“Ketika ibuku menjalani perawatannya, aku terus berpikir, 'Pasti ada cara untuk menemukan pengobatan yang hanya menargetkan sel kanker'.”
Bertahun-tahun kemudian, para peneliti di Pusat Inovasi RNA Shine-Dalgarno berkolaborasi untuk mengembangkan terapi yang menargetkan sel kanker dengan akurasi yang luar biasa.
Mereka merancang 'robot molekul' kecil yang terbuat dari RNA yang dapat mencari dan menghancurkan sel -sel kanker, sambil meninggalkan yang sehat tidak terluka.
Ini adalah usaha besar dengan potensi luar biasa. Bersama Fischer, kelompok -kelompok lab yang dijalankan oleh associate professor Marian Burr dan Profesor Thomas Preiss menambahkan keahlian mereka pada tujuan tersebut.
“Jika proyek ini berhasil, ia memiliki potensi untuk mengubah cara kami memperlakukan semua kanker,” kata Fischer.
“Dan itu berhasil. Kita hanya perlu membuatnya bekerja lebih baik.”
Untuk melihat mengapa terapi RNA dapat mengubah perawatan kanker di masa depan, kita perlu memahami tidak hanya biologi kanker, tetapi juga, bagaimana kehidupan itu sendiri dimulai.
Menghindari pertahanan kanker
Salah satu alasan mengapa kanker begitu sulit diobati adalah karena menyamar sebagai bagian dari tubuh kita sendiri.
“Di satu sisi, mereka hanya sel kita,” jelas Fischer.
Akibatnya, perawatan seperti kemoterapi dan radioterapi akhirnya merusak jaringan sehat juga.
“Perawatan kanker sudah jauh lebih baik dari 20 hingga 30 tahun yang lalu,” katanya.
“Tetapi orang masih harus melalui beberapa terapi yang menantang dengan efek samping yang buruk.”
Selain efek samping umum dari terapi radiasi dan kemoterapi seperti mual dan kelelahan, terapi ini juga dapat menyebabkan kerusakan jangka panjang pada jantung, paru -paru dan organ lainnya. Dan kelelahan yang melemahkan adalah masalah besar lain bagi pasien yang menjalani kemoterapi, yang dapat tetap lama setelah perawatan.
Fischer mengatakan bahwa bagi banyak orang yang selamat dari kanker, “kualitas hidup mungkin tidak akan pernah seperti sebelum diagnosis kanker”.
Bahkan perawatan terbaik kami memiliki efek samping yang tidak diinginkan
Burr memimpin sisi klinis proyek, menghubungkan kemajuan dalam penelitian dengan hasil pasien.
Sebagai orang salju, ia juga menyelidiki cara -cara untuk memanfaatkan kekuatan sistem kekebalan tubuh untuk menargetkan dan memberantas kanker lebih efektif daripada kemoterapi dan radioterapi.
“Lab saya bekerja pada perawatan kanker paru -paru,” katanya.
“Sayangnya, sebagian besar pasien dengan kanker paru -paru hadir dengan penyakit lanjut yang telah bermetastasis dan menyebar ke bagian lain dari tubuh.
“Banyak terapi dapat digunakan, tetapi sering tidak kuratif.”
Imunoterapi baru membuka jalan untuk perawatan yang lebih baik dengan memblokir 'sakelar' molekul yang digunakan sel kanker untuk bersembunyi dari sistem kekebalan tubuh. Tapi masih ada ruang untuk perbaikan.
“Tingkat kelangsungan hidup melanoma metastasis dulunya kurang dari lima persen,” kata Burr. “Dengan terapi inhibitor pos pemeriksaan kekebalan, lebih dari setengah pasien bertahan dalam jangka panjang.”
Tetapi terapi ini juga dapat menyebabkan sistem kekebalan tubuh juga menyerang jaringan yang sehat.
“Mereka dapat menyebabkan peradangan sistemik di hampir setiap organ.”
Tantangan besar lainnya adalah bahwa sel kanker beradaptasi dari waktu ke waktu, membuat perawatan terbaik menjadi kurang efektif.
“Ini membuat kami mencoba mengembangkan pendekatan yang secara khusus menargetkan sel kanker itu sendiri, menghindari efek pada jaringan normal dan sehat.”
Merekayasa senjata pintar untuk melawan kanker dari dalam
Tidak seperti perawatan tradisional yang menyerang dari luar, pendekatan baru ini bertujuan untuk melawan kanker dari dalam ke luar.
“Kami membuat robot molekuler kecil yang dapat memasuki sel dan layar apa pun untuk fitur yang unik untuk kanker spesifik seseorang,” kata Fischer.
Teknologi ini memanfaatkan sifat kehidupan itu sendiri dan merupakan contoh elegan dari potensi rekayasa biokimia yang belum dimanfaatkan.
“Dogma sentral adalah bahwa DNA disalin ke RNA, dan RNA digunakan untuk membuat protein,” kata Fischer.
“Tapi sekarang sangat jelas bahwa RNA melakukan lebih dari ini. Ini bukan hanya utusan. Ia memiliki kehidupan lain di dalam sel. Dan itu dapat melakukan hal yang sama dengan protein, termasuk reaksi katalisis.”
Penemuan ini telah membuat para ilmuwan berhipotesis bahwa kehidupan awal di Bumi pertama kali didasarkan pada molekul RNA, bukan DNA, dengan RNA bertindak baik sebagai bahan genetik dan sebagai katalis untuk reaksi biokimia.
Dengan memanfaatkan fungsionalitas seperti pisau-persenjataan Swiss ini, para peneliti berharap dapat merekayasa RNA untuk mencari dan menghancurkan sel kanker.
Pertama, 'robot molekul' berbasis RNA akan memeriksa apakah itu di dalam sel kanker. Jika ya, kemudian mengaktifkan dirinya sendiri dan memicu reaksi yang membantu membunuh sel kanker dari dalam dan sel kanker lainnya di dekatnya.
Pendekatan yang lebih personal
Dengan memanfaatkan kemajuan terbaru dalam kedokteran, para peneliti berencana untuk memprogram pengobatan RNA mereka untuk mencari mutasi khusus untuk kanker individu.
“Untuk setiap orang, sel kanker mereka unik,” kata Fischer.
Menggunakan sekuensing genom, dokter sekarang dapat menentukan kode genetik yang unik untuk sel kanker orang tersebut.
“Setelah kami memiliki urutan ini maka kami dapat memprogram RNA kami untuk hanya mengaktifkan ketika mereka menemukan fitur khusus ini.”
RNA tetap tidak aktif di seluruh tubuh dan akan hilang dalam beberapa minggu setelah pemberian.
Keuntungan untuk terapi yang dipandu RNA sebagai lawan dari pendekatan lain yang mungkin seperti teknologi pengeditan gen yang lebih permanen, merupakan pengurangan risiko.
“Dengan pengeditan genom, setelah diedit, genom selalu tetap seperti itu,” kata Fischer.
“Tapi dengan RNA, kamu bisa melakukan hal yang sangat mirip kecuali itu tidak masuk ke genom kita. Ini hanya perubahan sementara.”
Masih ada banyak pekerjaan penting di depan sebelum para peneliti bergerak maju dengan teknologi.
“Pendekatan kami bekerja dalam kultur sel manusia, tetapi itu belum terlalu efisien.”
Salah satu cara mereka mencari untuk mengoptimalkan proses ini adalah dengan menambang sumber daya yang belum dimanfaatkan dari ribuan mekanisme RNA yang berbeda yang digunakan dalam bakteri dan jamur untuk mengkatalisasi reaksi biologis.
Meyakinkan sel kanker untuk memulai kekalahan mereka sendiri
Sementara Fischer dan labnya menyempurnakan efisiensi robot molekuler, Burr sedang mengerjakan pemrograman fungsi hancur yang hanya akan menargetkan sel kanker.
“Keindahan sistem ini adalah Anda bisa merekayasanya untuk mengekspresikan apa pun yang Anda sukai,” katanya.
“Jika Anda bisa membuat sel kanker mengekspresikan protein tertentu, sistem kekebalan tubuh bisa masuk dan menghancurkan kanker.”
Dia sedang menyelidiki cara untuk membuat tumor 'dingin' panas 'dan terlihat oleh sistem kekebalan tubuh.
Dengan menggunakan model ini, terapi RNA dapat secara langsung membunuh sel kanker dan mendapatkan sel untuk mengeluarkan molekul pengaktifan imun ke dalam lingkungan mikro tumor.
“Serta secara langsung menargetkan sel kanker, itu juga bisa mengeluarkan sel tetangga.”
Dengan memanfaatkan sifat serbaguna RNA, mereka berharap dapat menawarkan solusi yang sangat spesifik dan dapat beradaptasi dengan masing -masing pasien.
“Secara teoritis, kanker apa pun dapat diobati dengan metode ini,” kata Fischer.
RNA memiliki potensi untuk mengobati banyak penyakit
Pekerjaan ini bukan hanya perbatasan yang menarik dalam pengobatan kanker, tetapi kelanjutan dari sejarah panjang penelitian RNA di universitas.
Warisan ini membentang kembali ke awal 1970 -an ketika dua ilmuwan ANU, Lynn Dalgarno dan kandidat PhD -nya John Shine, membuat terobosan dalam memahami bagaimana bakteri membaca instruksi genetik.
Penemuan yang signifikan ini, yang sekarang dikenal sebagai urutan Shine-Dalgarno, meletakkan dasar untuk kemajuan utama dalam biologi molekuler dan rekayasa genetika.
Lima puluh tahun kemudian, Preiss memimpin Pusat Inovasi RNA Shine-Dalgarno untuk memanfaatkan potensi RNA untuk kedokteran.
“Terapi RNA hanya meledak,” kata Preiss.
“Kami sudah tahu cara mengemas mRNA dan bagaimana cara mensintesisnya.”
Preiss mengatakan bahwa teknologi RNA diatur untuk merevolusi pengobatan, tidak hanya dalam mengobati kanker tetapi juga dalam menangani berbagai penyakit.
“Di masa depan, teknologi RNA akan menjadi platform, tidak hanya untuk vaksin tetapi juga untuk banyak hal lainnya,” jelasnya.
Kemampuan beradaptasi inilah yang membuat terapi berbasis RNA begitu kuat. Alih -alih merancang perawatan yang sama sekali baru dari awal, para ilmuwan dapat memodifikasi struktur RNA yang ada untuk menargetkan penyakit yang berbeda.
“Anda tidak perlu mendesain ulang seluruh sistem. Kami dapat dengan mudah menyesuaikan diri, mempercepat kecepatan menerapkannya pada berbagai penyakit.”
Dengan terapi berbasis RNA yang menginspirasi peneliti di seluruh dunia, jelas bahwa lompatan signifikan dalam terapi kanker akan datang.
“Di masa depan, perawatan kanker mungkin akan sepenuhnya berbasis RNA,” prediksi Fischer.
Tapi masih ada jalan panjang di depan.
Langkah selanjutnya bagi para peneliti di ANU akan menunjukkan kemanjuran platform mereka sebelum maju ke model tikus dan akhirnya uji klinis. Seperti halnya semua kemajuan teknologi, ada juga risiko kegagalan di sepanjang jalan.
“Kita semua percaya bahwa ini benar -benar akan berhasil,” kata Fischer.
“Aku tidak tahu apakah kita akan menjadi orang pertama yang membuatnya bekerja atau jika orang lain mau, tetapi itu akan berhasil.”
Dia optimis karena potensi tim di Pusat Inovasi RNA Shine-Dalgarno.
“Saya memiliki harapan karena saya sepenuhnya percaya pada orang -orang saya,” katanya. “Bersama Marian dan Thomas, kami juga memiliki siswa dan postdoc yang sangat menakjubkan. Mereka sangat dinyalakan karena mereka ingin melihat ke mana ini bisa pergi.”
Optimisme ini meluas ke implikasi yang lebih luas dari teknologi RNA.
“Jika Anda bertanya kepada saya 10 tahun yang lalu apakah kami akan memiliki obat untuk kanker, saya akan mengatakan tidak karena kanker semua orang sangat berbeda.
“Sekarang saya pikir kita sebenarnya bisa memiliki penelitian yang diperlukan untuk menyelesaikan kanker dalam 10 hingga 15 tahun, dengan pengobatan di masa depan hampir tidak memiliki efek samping.”
Ini panggilan besar, tetapi bagi Fischer, kami tidak punya pilihan selain membidik tinggi.
“Bagi ibuku, sudah terlambat,” katanya. “Tapi aku sangat berharap orang tidak harus menjalani perawatan yang mengerikan di masa depan.”
Artikel ini pertama kali muncul di College of Science and Medicine.
