Bagaimana 'merebus telur' menghasilkan pengobatan kanker yang lebih baik

Ada pepatah terkenal dalam fisika yang mengatakan, 'teori Anda mungkin indah, tetapi jika tidak benar-benar lucu, Anda mungkin hanya membuang-buang waktu.' Penemuan ilmiah yang paling mencengangkan seringkali adalah penemuan yang cukup mengejutkan kita hingga membuat kita tertawa bahkan sebelum kita sempat berpikir. Ketika pikiran kita akhirnya berhasil menangkap mata dan telinga kita, kita telah berubah - mau tidak mau, kita menjadi tahu sedikit lebih sedikit, karena beberapa penjelasan yang dulu kita pegang tidak lagi benar.

Di sisi lain, kita juga menjadi sedikit lebih bijak karena penjelasan yang bertahan semakin kuat. Satu hal yang sebagian besar dari kita 'tahu' adalah Anda tidak dapat menguraikan telur. Bahkan jika Anda bisa, Anda tidak mungkin bisa merebus telur. Kita tidak perlu melakukan lebih dari sekadar mengeluarkan termodinamika sederhana untuk menunjukkan bahwa panas yang diterapkan pada telur mengubah sifat proteinnya secara permanen. Seperti kata pepatah, Humpty Dumpty tidak akan pernah bisa disatukan kembali.

Tetapi telur, terutama protein dan DNA-nya, tidaklah sesederhana itu. Ketika dibedong dengan panas yang lebih tenang, mereka menjadi ayam. Faktanya, jika Anda memperlakukan telur rebus dengan benar, bahkan mungkin untuk merebusnya. Pria yang menemukan itu baru saja menerima Hadiah Nobel Ig bulan lalu untuk metode yang dia terbitkan awal tahun ini. Colin Raston, dari Flinders University di Adelaide, tidak ingin merebus telur atau memenangkan Ig Nobel. Dia ingin menemukan cara umum untuk mengurai dan menguraikan protein. Untuk melakukan itu, ia membangun mesin pusaran yang mampu secara mekanis memisahkan untaian panjang protein yang telah diproses sebelumnya dengan urea.



Urea tidak hanya mengunyah dan membuka protein, tetapi juga melapisi dan melindunginya agar tidak berkumpul kembali di vortex drive. Saat telur matang, salah satu protein pertama yang mulai membentuk gel adalah lisozim. Bakterisida multifungsi ini secara alami melimpah di putih telur, dan juga ditemukan di tempat-tempat seperti air mata, air liur, susu, dan lendir. Ketika protein seperti lisozim didenaturasi oleh panas, muatan listrik yang semula berlindung di bagian dalam protein akan terbuka saat terbentang. Itu membuat mereka tersedia untuk terikat menjadi konglomerat yang lebih besar yang, kebetulan, akan menyebarkan cahaya dengan lebih efektif.

Raston dan rekan-rekannya pertama-tama menyempurnakan metode mereka dengan lisozim dan kemudian beralih ke protein yang lebih besar. Mereka bahkan bisa mendapatkan protein refold kembali ke bentuk aslinya dalam beberapa menit. Ini merupakan kemajuan besar dibandingkan teknik dialisis standar yang sekarang digunakan, yang kemungkinan besar akan memakan waktu seharian untuk melakukannya. Melipat gumpalan protein yang mengkristal sedikit lebih rumit daripada, misalnya, menyusun ulang struktur butiran dalam logam yang diolah dengan panas. Tetapi ini mungkin analogi yang baik bagi kita di sini pada tingkat dasar. Ketika protein yang berguna bagi manusia dibuat dalam skala industri dengan membujuk bakteri untuk mensintesisnya dalam tong besar, kesulitan utamanya adalah ia membutuhkan lebih dari sekadar mengontrol suhu untuk mencegahnya mengkristal menjadi gumpalan lengket.

Cara sel sehat mengontrol pabrik proteinnya adalah dengan mengikat pita-pita asam amino yang tumbuh dengan sedikit molekul pelindung saat mereka diterjemahkan ke dalam ribosom. Ini mencegah protein melipat sebelum waktunya sebelum untaian penuh selesai. Jika protein manusia malah diekspresikan dalam bakteri dan disintesis dalam tong besar, banyak dari molekul aksesori penting dan templat yang diperlukan untuk pelipatan yang tepat kemungkinan besar hilang. Untuk mereplikasi sepenuhnya semua benda tak berwujud eukariotik yang nyaman yang telah biasa digunakan dan diandalkan oleh protein kita untuk perakitan yang tepat, di dalam bubur bakteri primitif amorf, masih merupakan tantangan yang sulit. Jika apa yang disebut protein 'rekombinan' yang sedang disintesis ini sebenarnya adalah obat untuk mengobati kanker, ketidakefisienan pemrosesan akhirnya menghabiskan banyak waktu dan uang.

Bentuk insulin rekombinan, misalnya, dapat mengurangi kebutuhan untuk menggunakan sumber 'alami' yang inferior atau tidak nyaman (seperti sapi) untuk membuatnya untuk kita. Tetapi insulin adalah peptida yang cukup sederhana yang struktur lipatan sekundernya cukup dipahami dengan baik. Obat-obatan baru seperti ZMapp yang digunakan untuk mengobati Ebola mengandung beberapa protein antibodi yang baru saja mulai dipahami. Itu cara terbaik untuk menghasilkan ZMapp telah membelah gennya menjadi tanaman tembakau di mana produknya bisa dipanen nanti. Pada puncak ketakutan Ebola, tidak ada cara untuk menghasilkan ZMapp berkualitas dalam jumlah yang diperlukan jika terjadi epidemi.

kanker

Sejauh kanker, pemahaman melipat memiliki implikasi penting di luar hanya membuat obat. Salah melipat adalah pedang bermata dua karena dapat menjadi penyebab dan efek tumerogenisitas. Misalnya, defisit energi yang biasa diamati pada sel kanker dapat menyebabkan kelebihan pasokan protein yang salah lipatan. Di sisi lain, terkadang protein yang salah lipatannya sendiri bisa menjadi penyebab kanker. Banyak teka-teki yang sama telah dilihat dalam peran mitokondria dibandingkan dengan mutasi genetik pada kanker. Meskipun mutasi dapat dengan jelas mengakibatkan ekspresi berlebih dari apa yang disebut 'onkogen' yang membuat sel berkembang biak secara tak terkendali, para peneliti sekarang memahami bahwa mitokondria yang mengalami gangguan energi mungkin merupakan pendorong perkembangan tumor yang lebih mendasar.

Ketika mutasi dipahami terjadi sebagai akibat dari kegagalan energetik dari mekanisme perbaikan normal, atau akibat penyesuaian metabolik dari kegagalan tersebut, spektrum penyebab dan efek kanker menjadi lingkaran penuh. Seperti disebutkan di atas, mengobati kanker sekarang bisa menjadi proposisi yang mahal, terutama beberapa obat antibodi eklektik yang biasanya dikenali dengan nama mewah yang diakhiri dengan sufiks 'mab' (untuk antibodi monoklonal). Antibodi pada dasarnya adalah komputer universal sistem kekebalan, dalam arti yang dapat dibuat sesuai permintaan untuk mengenali hampir semua molekul yang dapat dibayangkan. Apa pun dari protein mantel virus besar, hingga logam kecil, dan bahkan mungkin hingga hal-hal yang tidak kalah licinnya dari teflon itu sendiri.

Kisah rejimen $ 1.000 per dosis untuk tumor yang sulit diobati tidak berlebihan. Satu obat yang biasa digunakan sebagai bagian dari ramuan obat mujarab yang diberikan untuk kanker sel darah putih tertentu - tumor sel B atau Hodgkins misalnya - adalah Rituximab. Ini menarik, karena datang dari perlindungan paten tahun ini dan secara teoritis dapat dibuka untuk efek menguntungkan dari persaingan yang lebih besar. Sel B adalah sel yang bertanggung jawab untuk membuat antibodi kita sendiri terhadap penyerang patogen. Apa yang berpotensi kita miliki di sini adalah prospek untuk merawat sel penghasil antibodi yang rusak, yang dilumpuhkan oleh proteinnya sendiri yang salah lipatan, dengan obat antibodi terpisah yang diproduksi dengan mengontrol lipatan yang tepat untuk menargetkan protein tersebut.

Ketika pemberi hadiah Ig Nobel mengatakan bahwa tujuan mereka adalah membuat kita tertawa dan membantu kita belajar, mereka benar-benar serius. Agar tidak ada yang meragukan kesuksesan mereka sejauh ini, kami mungkin mencatat bahwa mereka semakin populer dibandingkan dengan hadiah Nobel yang 'asli'. Misalnya, siapa tahu penerima yang memenangkan Nobel kemarin dalam kimia untuk pekerjaan mereka pada kotak peralatan DNA untuk perbaikan sel? Mungkin sedikit, tapi setidaknya sekarang, Anda semua tahu ahli kimia yang memenangkan Ig Nobel karena merebus telur.

Lihat seri 2007es.com Explains kami untuk liputan yang lebih mendalam tentang topik teknologi terpanas saat ini.

Copyright © Seluruh Hak Cipta | 2007es.com