Foto: AFP
Teknologi.id – Dalam sebuah tonggak pencapaian yang menjanjikan harapan baru bagi dunia onkologi, tim ilmuwan antardisiplin dari University of Waterloo, Kanada, berhasil merekayasa genetika bakteri tanah untuk menumpas kanker. Alih-alih menggunakan pendekatan konvensional seperti kemoterapi atau radiasi yang kerap merusak sel sehat, para peneliti memodifikasi mikroba agar dapat menyusup ke dalam pusat tumor padat dan secara harfiah "memakan" sel kanker tersebut dari dalam hingga tak bersisa.
Terobosan yang dipublikasikan baru-baru ini di jurnal ACS Synthetic Biology tersebut mengandalkan bakteri Clostridium sporogenes. Dalam ekosistem alaminya di tanah, bakteri ini adalah organisme anaerob obligat—artinya, ia hanya bisa bertahan hidup dan berkembang biak di lingkungan yang sama sekali tidak mengandung oksigen. Sifat alami inilah yang menjadikannya kandidat "kuda Troya" yang sempurna untuk menyerang tumor padat.
Baca juga: Ilmuwan Kembangkan Bubble Bots, Robot Mikro yang Antar Obat Langsung ke Sel Kanker
Pasukan Mikroba Pembunuh di Jantung Tumor
Foto: iStockphoto
Secara anatomis, tumor padat yang ganas sering kali tumbuh terlalu cepat melampaui pasokan darahnya sendiri. Hal ini menciptakan area di pusat tumor yang terdiri dari sel-sel mati (nekrotik) dan sangat kekurangan oksigen (hypoxic core). Bagi sel manusia atau sel kekebalan tubuh, area ini adalah zona mati. Namun, bagi C. sporogenes, area ini adalah surga perkembangbiakan.
"Spora bakteri memasuki tumor, menemukan lingkungan di mana terdapat banyak nutrisi dan tidak ada oksigen sama sekali—kondisi yang sangat disukai organisme ini—sehingga ia mulai memakan nutrisi tersebut dan berkembang biak," ungkap Dr. Marc Aucoin, Profesor Teknik Kimia di University of Waterloo. "Jadi, kita pada dasarnya mengkolonisasi ruang tengah tersebut, dan bakteri ini secara esensial membersihkan tubuh dari tumor."
Meski strategi awalnya terdengar brilian, ada satu kelemahan biologis yang fatal. Saat koloni bakteri ini memakan tumor dari tengah dan mulai bergerak ke bagian tepi (pinggiran tumor), mereka berhadapan dengan jaringan sehat yang dialiri darah kaya oksigen. Paparan oksigen ini seketika membunuh bakteri C. sporogenes sebelum mereka sempat memusnahkan tumor secara keseluruhan.
Baca juga: Lawan Kanker dengan AI! Peneliti Korsel Buat Model Vaksin Kustom
Menembus Batas Oksigen dengan Modifikasi Genetik
Untuk mengatasi hambatan di tepi tumor tersebut, tim peneliti yang dikomandoi oleh Dr. Aucoin dan Dr. Brian Ingalls melakukan peretasan genetika tingkat lanjut. Mereka mengambil sebuah gen spesifik bernama noxA dari bakteri kerabatnya, Clostridium aminovalericum.
Gen pendonor ini berfungsi menghasilkan enzim pembentuk air yang memberikan tingkat toleransi terhadap oksigen (aerotolerance). Dengan menyisipkan gen ini ke dalam DNA C. sporogenes, pasukan bakteri mutan ini kini memiliki "perisai" sementara yang memungkinkan mereka bertahan hidup lebih lama saat menembus lapisan luar tumor yang terpapar oksigen.
Mekanisme Quorum Sensing Sebagai Sakelar Keamanan
Modifikasi genetik untuk kebal oksigen menghadirkan risiko baru: jika bakteri ini kebal terhadap oksigen, apa yang mencegahnya masuk ke aliran darah dan menginfeksi organ sehat lainnya di seluruh tubuh?
Di sinilah letak kejeniusan rekayasa tim Waterloo. Bekerja sama dengan Dr. Sara Sadr dan ahli dari Center for Research on Environmental Microbiology (CREM Co Labs), mereka menanamkan sakelar keamanan biologis yang disebut quorum sensing. Mekanisme yang diadaptasi dari bakteri Staphylococcus aureus ini bertindak bak alat komunikasi internal antar-bakteri.
Sistem quorum sensing diatur sedemikian rupa agar sifat "kebal oksigen" tersebut hanya akan aktif jika bakteri mendeteksi bahwa populasinya sangat padat (yang mana hanya terjadi di dalam koloni inti tumor). Begitu bakteri berhasil menghancurkan tumor dan tumpah ke aliran darah manusia, kepadatan populasi mereka akan langsung menurun drastis. Penurunan kepadatan ini secara otomatis mematikan sakelar quorum sensing, mencabut perisai kebal oksigen mereka, dan membuat bakteri tersebut langsung mati saat terkena oksigen di dalam darah sehat.
Perjalanan Menuju Uji Klinis
Penelitian ini menegaskan bahwa penggunaan bakteri yang dimodifikasi (bakterioterapi) berpotensi menjadi instrumen revolusioner di samping terapi imunitas dan pengobatan terarah (targeted therapy). Saat ini, tim peneliti tengah menguji coba kombinasi sirkuit genetik ini (toleransi oksigen dan sakelar kepadatan populasi) secara komprehensif.
Meski pengobatan langsung pada pasien manusia (human trials) diperkirakan masih membutuhkan waktu tiga hingga lima tahun ke depan, para ilmuwan bersiap untuk segera memulai fase uji praklinis pada model hewan dalam waktu dekat. Jika sukses, metode pemusnahan tumor menggunakan bakteri pemakan kanker ini dapat secara radikal mengubah standar perawatan onkologi global.
Baca berita dan artikel lainnya di Google News
(WN/ZA)
