Mendeteksi sel imun dengan Nano Sensor

September 06, 2008

Reading time ~5 minutes

Para Scientist telah mengembangkan sebuah mesin berteknologi nano yang akan digunakan khusus pada sel sel kanker lalu mengirimkan obat khusus didalam mesin tersebut untuk membunuh sel tersebut, tampa harus merusak ataupun mengganggu sel sel yang sehat. Jadi nantinya obat obatan berteknologi nanti ini bukan di peruntukan untuk penyakit, melainkan sel yang sakit saja.

Seperti layaknya sebuah missile yang membutuhkan sistem navigasi untuk menembak dengan sasaran yang benar, nantinya obat ini pun memiliki kemampuan untuk menemukan musuhnya. Sehingga nantinya obat obatan hanya akan membunuh sel sel yang terdapat kuman atau kanker dengan tepat tampa harus merusak sel sel lainya secara aman.

Didalam tubuh, setiap sel pada dasarnya memiliki berbagai cara dalam memberi signal. beberapa sel mengirimkan sinyal dengan cara memberi tahu sel yang berada di sebelahnya — metode ini sangat mudah di pelajari dan sudah banyak di dokumentasikan. Kadang kadang beberapa sel mengirimkan zat kimia sebagai messengers kepada sel lain yang berjauhan melalui darah, misalnya saja adrenaline. Sinyal ini pun saat ini sudah sangat mudah untuk di deteksi. Namun pada dasarnya, sinyal sinyal yang dihasilkan di dalam tubuh berlangsung pada sel sel yang tidak terhubung dalam jarak yang dekat, ini disebut dengan paracrine signaling. Paracrine signaling adalah bagian akhir dari mekanisme memahami signalling dari sel sel ini memahaminya secara physiology dan baru baru ini scientist telah mulai mengenali dan mengetahui perbedaanya secara signifikan.

Penemuan dari paracrine signaling, detailnya bisa didapatkan di journal Lab On A Chip. MTN secara revolusioner dapat mendeteksi dalam hitungan menit quantitas dari paracrine chemicals, yang sebelumnya sangat sulit untuk di pelajari dan di terjemahkan. Sekarang para researcher telah mengembangkan sistem sensor yang lebih advanced yang mampu memompa sel kedalam sensor MTN, lalu memasukanya kedalam perangkap dan mengisolasinya. sensor monitor akan melihat sel sel yang terperangkap ini dengan variasi digital dan chemical akan dipelajari sel tersebut melalui paracrine signaling.

Alat baru pun telah di kembangkan oleh research team di Vanderbilt Institute for Integrative Biosystems Research and Education yang diketuai oleh John P. Wikswo, the Gordon A. Cain University Professor di Vanderbilt. Alat ini telah mampu membaca sinyal dari dendritic (Salah satu tipe sel darah putih) yang sebelumnya belum pernah ada di abad ini dimana sel ini berfungsi sebagai sistem immune yang memberikan sinyal ke T-sel (tipe lain dari sel darah putih) untuk menghancurkan infeksi.

Co-author Derya Unutmaz, sekarang melakukan kerjasama kepada professor of microbiology di New York University’s School of Medicine mengatakan,

“This is an important advance and potentially very useful technology. The ability to study the behavior of single cells may not be as critical if you are studying the heart or muscles, which are mostly formed by uniform cells, but it is crucial for understanding how the immune system functions. The wide surveillance of the body that it conducts requires extensive communication between dozens of different kinds of immune cells.”

Secara umum sistem immune mennyiman T sel di dalam titik lymph. pada saat dendritic sel merasa ada sebuah invasi — seperti Flu virus, sel kanker, ataupun virus AIDS — ini akan mengirimkan sinyal ke T sel untuk membuat persiapan untuk melawan penyusup tersebut. Karena hanya sebagian T sel saja yang tersedia untuk melawan sel penyusup, dendritic sel akan merekrut kandidat kandidat baru dengan proses kimiawi pada jutaan sel sel didalam tubuh, proses ini tadinya merupakan sebuah misteri namun sekarang tidak lagi.

Dengan menggunakan plastik microfluid channels lebih kecil dari rambut manusia, lalu alat ini akan memompa sel dan media lainya kedalam nanodevice, dilapisi dengan microscope cover slip yang terbuat dari kaca. Sehingga alat ini memiliki wadah sel yang terperangkap didalam penampungan. Cairan akan mengalir keluar dari lubang di bagian bawah penampung, dan membuat sel benar benar terperangkap. Sehingga media ini dapat menyimpan sel ini hidup hidup dalam waktu 24 jam lebih, lebih dari batas normal.

Desain dari multi-trap nanophysiometer (MTN) tampak pada bagian kiri, dengan menggunakan cad rendering pada bagian atas kanan dan bentuk manufaktur aktual pada bagian kanan bawah. MTN dapat menerjemahkan bagaimana sel merespon dan mengirimkan sinyal.  (Source: Vanderbilt)Desain dari multi-trap nanophysiometer (MTN) tampak pada bagian kiri, dengan menggunakan cad rendering pada bagian atas kanan dan bentuk manufaktur aktual pada bagian kanan bawah. MTN dapat menerjemahkan bagaimana sel merespon dan mengirimkan sinyal. (Source: Vanderbilt)

Dengan menggunakan rendering komputer MTN yang lengkap memperlihatkan bagaimana sel sel terperangkap didalam wadah sebagaimana juga sinyal sinyal sel berjalan melalui mereka.  (Source: Vanderbilt)Dengan menggunakan rendering komputer MTN yang lengkap memperlihatkan bagaimana sel sel terperangkap didalam wadah sebagaimana juga sinyal sinyal sel berjalan melalui mereka. (Source: Vanderbilt)

Pada photo menampilkan sel yang terperangkap didalam MTN. warna disekitar abu abu gelap adalah perangkapya dan lingkaran adalah sel yang terperangkap. Warna terang yang dihasilkan di gambar menunjukan kalau sel tersebut sedang mengirimkan sinyal (Source: Vanderbilt)Pada photo menampilkan sel yang terperangkap didalam MTN. warna disekitar abu abu gelap adalah perangkapya dan lingkaran adalah sel yang terperangkap. Warna terang yang dihasilkan di gambar menunjukan kalau sel tersebut sedang mengirimkan sinyal (Source: Vanderbilt)

Sebuah digital camera akan me monitors sel tersebut, mengambil gambar setiap 30 detik. Software akan menganalisa sinyal sinyal sel ini. Sebagai contoh apabila ada aktivitas pada indikator akan terlihat pada kalsium yang terlihat terang dan bercahaya.

Shannon Faley, yang saat ini sedang dalam proses postdoctoral research di University Glasgow, Scotland adalah orang pertama yang mengetahu tentang proses paracrine signaling. Dia menggukan MTN dengan dendritic sel yang terperangkap didalamnya. Dia juga mengetahui dendritic sel dewasa mengirimkan sinyal ke beberapa T sel muda yang berdekatan dan begitulah cara mereka berkomunikasi

Professor Wikswo mengatakan,

“When she saw this, Shannon did a very clever thing. She took one chamber and filled it with dendritic cells and took a second chamber and filled it with T-cells. Then she hooked the second chamber downstream of the first.”

Sehingga sel pada wadah ke 2 akan bereaksi, mengindikasikan adanya kehadiran benda kimia asing. Saat ini para researcher belum mengetahui bagaimana cara mengidentifikasi agent kimia yang terdapat didalam sel ini, ataupun mengetahui apa fungsinya, mereka berharap ini akan ditemukan dalam waktu mendatang.

para peneliti riset berencana untuk melihat lebih dalam respon dari paracrine sel kepada tumor cells, AIDS, dan beberapa penyakit berbahaya lainya. Berdasarkan kepada bagaimana sistem immune bekerja dan apa yang terjadi pada sistem immune pada penyakit AIDS, diharapkan akan mampu mengembangkan sistem pertahanan tubuh yang lebih baik. Sinyal diantara sel sel kanker juga dapat di isolasi dan digunakan untuk dianalisa. Dana Marshall, professor di Meharry Medical College, dan bersama Professor Wikswo telah mengirimkan proposal untuk menggunakan alat ini untuk mempelajari triple-negative kanker payudara, diamana salah satunya adalah kanker yang paling berbahaya di dunia.

Beberapa penyakin kanker saat ini hanya bisa ditangani dengan chemotherapy untuk beberapa waktu sja dan kemudian sel sel kanker ini pun menjadi immune. Dr. Marshall mengatakan

“Often, when therapy fails, the tumor responds to a chemotherapy treatment for a period of time and then it stops. This approach may let us figure out why that happens.”

Riset ini di biayai oleh Defense Advanced Research Projects Agency, Air Force Office of Scientific Research, the National Institutes of Health, the Vanderbilt Institute for Integrative Biosystems Research and Education dan the Systems Biology and Bioengineering Undergraduate Research Experience.

comments powered by Disqus