Sebuah tim peneliti internasional, yang terdiri dari para ilmuwan dari DZNE, Rumah Sakit Universitas Bonn, Belanda, dan AS telah dianugerahi hibah sebesar US$1,3 juta oleh “Human Frontier Science Program” untuk menyelidiki sel-sel kekebalan otak dan memanipulasinya melalui penyinaran cahaya. Ini akan melibatkan penggunaan transkrip gen (mRNA) sebagai mediator molekuler. Dari studi laboratorium ini, para ilmuwan bertujuan untuk mendapatkan wawasan baru tentang bagaimana sel-sel ini mengubah bentuknya sebagai respons terhadap bahaya dan peran yang dimainkannya dalam penyakit neurodegeneratif seperti Alzheimer.
Otak menampung kelas sel kekebalan khusus yang disebut “mikroglia” yang menghilangkan racun, menghilangkan puing-puing sel, dan melawan patogen, membantu menjaga otak tetap sehat. “Sel-sel kekebalan ini bergerak melalui jaringan, mensurvei lingkungan lokal dengan sedikit proses. Ketika mikroglia merasakan bahaya, mereka diaktifkan, yang terkait dengan perubahan morfologi mereka. Pertama, dimensi dan percabangan proyeksi mereka berubah dan akhirnya, mikroglia berbentuk seperti gumpalan,” kata Dr. Dragomir Milovanovic, seorang ahli biokimia dan pemimpin kelompok penelitian di situs DZNE di Berlin. “Transformasi ini sangat penting untuk fungsi imunologi mikroglia. Namun, bagaimana perilaku dinamis ini dicapai tidak jelas. Dengan penelitian kami, kami berharap dapat mempelajari lebih lanjut tentang mekanisme yang terlibat dalam hal ini. Diketahui bahwa mikroglia Alzheimer menjadi terlalu aktif dan bahwa efek awalnya menguntungkan mereka meningkat menjadi respons inflamasi kronis. Dengan demikian, pemahaman mikroglia yang lebih baik dapat membantu dalam merancang terapi baru.”
Sakelar untuk perilaku mikroglia
Untuk upaya ini, Milovanovic bekerja sama dengan tiga rekannya, antara lain Prof. Kathrin Leppek dari University Hospital Bonn di Jerman, serta sesama peneliti dari University of Utrecht di Belanda, dan dari University of California, Berkeley. “Kami adalah tim interdisipliner, dengan masing-masing anggota membawa keahlian khusus mereka ke meja. Ini termasuk biologi sel, RNA dan biokimia protein, kimia sintetik, dan bidang lainnya,” jelas ilmuwan DZNE. Didukung oleh “Early Career Research Grant” dari Human Frontier Science Program (HFSP), kolaborasi internasional ini bertujuan untuk mempelajari mikroglia dalam otak tikus dan memanipulasi perilaku mikroglia dalam kultur sel melalui molekul fotosensitif dan sinar laser. “Kami bermaksud untuk mengembangkan senyawa yang mempengaruhi produksi protein. Secara khusus, protein yang signifikan terhadap perubahan morfologi mikroglia. Poin kuncinya adalah bahwa senyawa yang akan kami sintesis dapat dialihkan secara foto. Dengan demikian, pengaruhnya terhadap produksi protein dapat dikontrol dengan cahaya yang sesuai. Ini akan memungkinkan kami untuk secara khusus memanipulasi morfologi mikroglia dan karenanya fungsi imunologi mereka dengan cahaya”, Milovanovic mencatat. Dia dan rekan-rekannya berharap untuk bergabung untuk proyek ini. Hibah akan memungkinkan mereka untuk merekrut mahasiswa PhD atau pascadoktoral yang akan bekerja sangat kolaboratif.
Menargetkan produksi protein
Studi terbaru menunjukkan bahwa transformasi morfologi mikroglia diatur oleh protein yang diproduksi di pinggiran sel, termasuk prosesnya. Ini membutuhkan transkrip gen yang disebut “mRNA” serta mesin molekuler yang “menerjemahkan” molekul mRNA menjadi protein. “Tampaknya, dan ini adalah sesuatu yang ingin kami selidiki secara detail, bahwa mRNA yang relevan untuk perubahan morfologi dikemas bersama dengan pabrik protein menjadi apa yang disebut butiran. Ini terjadi di dekat inti sel. Dari sana, butiran yang menyerupai kecil ini tetesan yang tersuspensi dalam cairan yang berbeda, diangkut ke tempat lain”, Milovanovic menjelaskan.
Oleh karena itu, kolaborasi kami bertujuan untuk mengidentifikasi mRNA yang terlibat dalam perubahan morfologis dan mengembangkan senyawa peka cahaya yang dapat menempel pada mRNA untuk mengatur transportasi dan produksi proteinnya di tempat tertentu di dalam sel. Untuk ini, kami perlu mengidentifikasi dan mengkarakterisasi mRNA mikroglia yang dapat kami targetkan secara khusus dengan alat RNA yang dapat dialihkan cahaya. Dengan pendekatan inovatif ini, kami ingin berkontribusi untuk pemahaman yang lebih baik tentang biologi mikroglia dan perannya dalam penyakit. Studi kami mungkin membuka jalan menuju terapi baru.”
Prof. Kathrin Leppek, ahli biokimia RNA dan pemimpin kelompok penelitian di Institut Kimia Klinis dan Farmakologi Klinis Rumah Sakit Universitas Bonn
Prosedur seleksi yang kompetitif
Proyek ini direncanakan berjalan selama tiga tahun. Memperoleh hibah adalah proses yang sangat kompetitif, karena tingkat keberhasilan aplikasi hanya 6,5 persen. “Para pemenang dalam Program Hibah Penelitian HFSP tahun ini adalah ilmuwan luar biasa yang memelopori penelitian ilmu kehidupan yang membutuhkan kolaborasi internasional dan ilmu dasar dalam mata pelajaran perbatasan – yaitu, penyelidikan yang belum ada penelitian sebelumnya,” kata Pavel Kabat, Sekretaris Jenderal HFSP. “Saya sangat senang dengan proposal yang kami terima dan menantikan penemuan terobosan yang akan terungkap.”
Sumber:
DZNE – Pusat Penyakit Neurodegeneratif Jerman