Apakah ‘DNA sampah’ adalah kunci untuk membunuh sel kanker? – Majalah Time.com

Elemen genetik yang egois pernah dianggap sebagai parasit genom saja. Tetapi para peneliti di Universitas Rochester telah menemukan bahwa apa yang disebut “DNA sampah” ini sebenarnya bisa menjadi kunci untuk mencegah tumor.

Para peneliti, termasuk Vera Gorbunova, profesor biologi Doris Johns Cherry; Andrei Seluanov, profesor biologi; dan Yang Zhao, mantan rekan peneliti pascadoktoral di lab Gorbunova, melaporkan dalam a kertas masuk Imunologi Alam bahwa tikus mol buta menggunakan elemen genetik egois yang disebut retrotransposon untuk melindungi diri dari kanker. Temuan ini memberikan wawasan baru tentang mekanisme yang membunuh sel kanker—dan mungkin berguna dalam mengembangkan perawatan kanker di masa depan untuk manusia.

“Elemen retrotransposable secara tradisional dipandang sebagai mutagen yang menyebabkan risiko kanker dan penuaan dini,” kata Zhao, penulis utama makalah tersebut. “Studi baru kami menunjukkan, bagaimanapun, bahwa elemen retrotransposable sebenarnya dapat menekan tumor.”

Elemen genetik egois: tidak begitu egois?

Genom manusia dikotori dengan elemen genetik egois—elemen berulang yang tampaknya tidak menguntungkan inangnya, melainkan hanya berusaha memperbanyak diri dengan menyisipkan salinan baru ke dalam genom inangnya.

Retrotransposon adalah elemen genetik egois yang paling umum ditemukan pada manusia; sekitar 45 persen genom manusia terbuat dari retrotransposon. Elemen genetik egois ini, yang mungkin merupakan sisa-sisa virus purba, dapat menyebabkan mutasi berbahaya dan peradangan, ciri penyakit yang berkaitan dengan usia.

Namun, seperti yang dilaporkan dalam makalah terbaru mereka, Gorbunova, Seluanov, dan Zhao menemukan bahwa retrotransposon adalah pedang bermata dua: jika dibiarkan, mereka dapat mendatangkan malapetaka dalam genom. Tetapi mereka juga dapat memicu mekanisme yang membunuh sel-sel yang berkembang biak dengan cepat—jenis sel yang menyebabkan tumor.

“Selama beberapa dekade, orang telah berfokus pada sisi buruk retrotransposon sebagai pemicu tumor, karena aktivitas transposon seringkali lebih tinggi pada tumor,” kata Gorbunova. “Kami menunjukkan bahwa aktivitas transposon yang meningkat ini sebenarnya adalah apa yang dimanfaatkan organisme untuk mengidentifikasi dan membunuh sel-sel kanker.”

Kuncinya adalah menjaga keseimbangan antara mengaktifkan dan menekan retrotransposon, yang disamakan Gorbunova dengan melatih anjing penjaga: Anda ingin melatih anjing penjaga untuk memperingatkan Anda dan bertahan melawan penyusup, tetapi Anda juga tidak ingin anjing itu menggigit membabi buta setiap orang yang berhubungan dengannya.

Tikus mol buta menawarkan wawasan khusus

Gorbunova dan Seluanov memiliki umur panjang yang dipelajari dan ketahanan terhadap penyakit pada hewan yang sangat berumur panjang. Mereka fokus pada hewan pengerat karena mereka secara genetik mirip dengan manusia dan memiliki rentang rentang hidup yang beragam. Memahami mengapa hewan pengerat tertentu tahan kanker menawarkan petunjuk kepada para ilmuwan untuk mengungkap mekanisme antikanker yang mungkin berlaku untuk manusia.

Salah satu hewan pengerat tersebut adalah tikus mol buta, spesies kecil yang menghabiskan seluruh hidupnya di liang bawah tanah. Tikus mol buta memiliki rentang hidup yang sangat panjang untuk hewan pengerat seukuran mereka; mereka dapat hidup hingga 21 tahun, yang hampir lima kali lipat dari hewan pengerat berukuran serupa seperti tikus. Umur panjang mereka sering dikaitkan dengan ketahanan mereka yang luar biasa terhadap kanker dan penyakit terkait usia lainnya.

Gorbunova dan Seluanov ditemukan sebelumnya bahwa tikus mol buta mencegah kanker dengan mengaktifkan “kematian sel bersama”, tetapi mekanisme yang berperan adalah sebuah misteri.

Sekarang, para peneliti percaya bahwa retrotransposon mungkin menjadi salah satu kunci teka-teki. Mengapa? Karena mereka menemukan bahwa tikus mol buta telah berevolusi untuk memanfaatkan retrotransposon untuk keuntungan mereka untuk membunuh sel kanker.

Hewan pengerat secara alami mengekspresikan enzim tingkat rendah yang disebut DNA-methyltransferase 1 (DNMT1). Setelah sel membelah, DNMT1 memodifikasi setiap untai DNA baru untuk mengontrol ekspresi gen, termasuk membungkam retrotransposon. Jika sel bereplikasi terlalu cepat, seperti halnya sel kanker, memiliki tingkat DNMT1 yang rendah berarti DNMT1 tidak dapat mengikuti dan retrotransposon lebih aktif. Dalam kasus tikus mol buta, ini bisa menjadi hal yang baik: retrotransposon kemudian meniru infeksi virus dengan menumpuk di sitoplasma sel, yang memicu respons imun untuk membunuh sel yang bereproduksi dengan cepat.

Memanfaatkan kekuatan retrotransposon dalam sel manusia

Awalnya, para peneliti percaya mekanisme di balik memanfaatkan retrotransposon adalah unik untuk tikus mol buta. Namun, mereka menemukan mekanisme yang sama bekerja di sel jaringan manusia. Ketika mereka menurunkan tingkat DNMT1 manusia atau meningkatkan aktivasi retrotransposon, mereka mampu membunuh sel yang berkembang biak dengan kecepatan tinggi.

Para peneliti masih perlu mencari tahu persis bagaimana tikus mol buta telah mencapai keseimbangan antara mengaktifkan dan menekan retrotransposon. Namun, untuk saat ini, mereka akan fokus pada kekuatan elemen genetik egois untuk menjadi, yah, tidak begitu egois.

“Meskipun manusia belum berevolusi untuk memanfaatkan transposon seperti tikus mol buta, makalah kami menunjukkan bahwa mekanisme serupa memang ada pada manusia,” kata Gorbunova. “Kami dapat menggunakan informasi ini untuk menghambat pertumbuhan sel kanker dengan mengembangkan perawatan yang lebih selektif yang meningkatkan mesin sel dan proses yang sudah ada.”

Sumber: Universitas Rochester