Menonton Protein Penyebab Kanker Bergerak dalam Sel

Para ilmuwan kini dapat mengamati perilaku satu molekul protein di dalam sel hidup secara real-time. Terobosan ini dikembangkan oleh tim dari Broad Institute of MIT and Harvard menggunakan mikroskop khusus dan nanopartikel bercahaya yang mampu bertahan jauh lebih lama dibandingkan pewarna fluoresen biasa.

Teknologi tersebut digunakan untuk mempelajari keluarga reseptor EGFR, HER2, dan HER3, yaitu protein yang berada di permukaan sel dan berperan dalam mengirimkan sinyal pertumbuhan. Ketika aktivitasnya tidak terkendali, reseptor-reseptor ini dapat mendorong perkembangan berbagai jenis kanker.

Dari foto singkat menjadi “film molekuler”

Selama ini, peneliti sering menggunakan pewarna fluoresen untuk melacak protein secara individual. Masalahnya, pewarna tersebut cepat rusak ketika terkena laser dalam proses pencitraan. Fenomena ini disebut photobleaching. Akibatnya, ilmuwan hanya bisa memperoleh beberapa “foto” singkat dari aktivitas protein.

Tim Sam Peng di MIT mengatasi masalah itu dengan nanopartikel upconverting yang mengandung ion tanah jarang. Partikel ini dapat terus memancarkan cahaya selama menit, jam, bahkan berpotensi bertahun-tahun ketika diterangi laser. Warna cahaya yang dihasilkan juga dapat diatur dengan mengubah jenis dan jumlah ion di dalam nanopartikel.

Dengan probe yang lebih tahan lama, peneliti tidak hanya melihat posisi protein, tetapi juga mengikuti perjalanan molekul tersebut sepanjang proses pensinyalan sel. MIT menyebutnya sebagai cara untuk membuat “film molekuler” dari aktivitas protein.

Mengamati reseptor mencari pasangan

Penelitian ini berfokus pada bagaimana reseptor EGFR saling berpasangan. Proses tersebut dikenal sebagai dimerisasi. EGFR perlu membentuk pasangan untuk mengaktifkan sinyal pertumbuhan di dalam sel.

Dengan menempelkan nanopartikel pada EGFR dan reseptor terkait, para peneliti dapat mengamati reseptor bergerak di permukaan sel, bertemu dengan reseptor lain, membentuk pasangan, berpisah, lalu mencari pasangan baru.

Dalam kondisi normal, EGFR dapat berpasangan selama beberapa menit setelah menerima sinyal pemicu. Durasi ini sulit diamati menggunakan pewarna tradisional. Namun, ketika EGFR membawa mutasi yang berkaitan dengan kanker, pasangan tersebut menjadi lebih stabil.

Beberapa mutasi bahkan memungkinkan EGFR membentuk pasangan tanpa rangsangan dari luar. Stabilitas pasangan ini berkaitan dengan kemampuan mutasi tersebut dalam mendorong pertumbuhan sel yang tidak terkendali. Temuan ini membantu menjelaskan mengapa perubahan tertentu pada EGFR dapat memicu kanker.

Membuka detail baru tentang HER2 dan HER3

Peneliti juga mengamati HER2 dan HER3, dua reseptor lain yang terlibat dalam sejumlah kanker. Ketika ketiga jenis reseptor diberi penanda berbeda dalam satu eksperimen, para ilmuwan melihat aktivitas yang sangat dinamis di permukaan sel.

Reseptor-reseptor tersebut terus bergerak, menemukan pasangan, berpisah, dan kembali berinteraksi dengan molekul lain. Gambaran ini menunjukkan bahwa pensinyalan sel bukanlah rangkaian peristiwa yang statis. Ia lebih menyerupai jaringan interaksi yang berlangsung terus-menerus dan berubah dari waktu ke waktu.

Dampaknya bagi pengembangan obat

Teknologi ini belum menjadi terapi kanker, tetapi dapat membantu ilmuwan memahami cara kerja obat secara lebih rinci. Peneliti berencana menggunakannya untuk melihat bagaimana kandidat obat mengubah perilaku molekul individual di dalam sel hidup.

Pendekatan semacam ini berpotensi memperlihatkan apakah sebuah obat benar-benar mengganggu pembentukan pasangan reseptor, berapa lama efeknya bertahan, dan bagaimana sel meresponsnya. Informasi tersebut dapat memperkaya proses penyaringan obat sebelum masuk ke tahap pengujian yang lebih lanjut.

Tim MIT juga ingin mengembangkan probe yang lebih kecil, lebih terang, dan mampu menghasilkan lebih banyak warna. Jika berhasil, beberapa jenis protein dapat dilacak secara bersamaan dalam satu eksperimen.

Perkembangan ini menunjukkan bahwa masa depan biologi molekuler tidak hanya bergantung pada kemampuan menemukan protein, tetapi juga pada kemampuan mengikuti perilakunya. Dengan melihat molekul satu per satu, ilmuwan dapat memperoleh gambaran yang lebih dekat dengan apa yang sebenarnya terjadi di dalam sel.

Sumber

MIT News — “Single-molecule tracker illuminates workings of cancer-related proteins”, 19 Mei 2026.