by INBIO
Terobosan dalam penemuan mikroRNA mendapatkan Hadiah Nobel 2024, apa pelajaran untuk kita?
Pada bulan Oktober 2024, dua ilmuwan terkemuka, Victor Ambros dan Gary Ruvkun, dianugerahi Hadiah Nobel dalam bidang Fisiologi atau Kedokteran. Penghargaan ini diberikan atas penemuan mereka yang sangat penting dalam biologi molekuler, yaitu mikroRNA (miRNA).
miRNA telah merevolusi cara kita memahami pengaturan gen pada sel, memberikan wawasan baru tentang bagaimana sel-sel hidup berfungsi dan berkembang. Penemuan ini memiliki implikasi yang luas, mulai dari pemahaman dasar tentang biologi seluler hingga potensi terapi gen baru dalam pengobatan berbagai penyakit, termasuk kanker dan gangguan genetik.
Latar belakang penemuan dan mekanisme kerja mikroRNA
Pada tahun 1993, Victor Ambros dan Gary Ruvkun melakukan penelitian pada Caenorhabditis elegans, cacing nematoda yang telah lama menjadi organisme model dalam penelitian biomedis dan biologi molekuler. Dalam penelitian ini, mereka menemukan bahwa ada elemen genetik yang lebih kecil dari yang sebelumnya diketahui, yang mereka sebut sebagai "RNA kecil". Ini adalah sebuah RNA (asam ribonukleat) yang tidak berfungsi sebagai cetakan atau template untuk produksi protein, melainkan bertindak untuk mengatur ekspresi gen dengan cara yang baru dan tidak terduga.
Ambros dan Ruvkun menemukan bahwa RNA kecil ini, yang kemudian dikenal sebagai miRNA. miRNA dapat mengikat mRNA (RNA duta) dan mencegahnya diterjemahkan menjadi protein. Mereka mengidentifikasi miRNA pertama, yang dikenal sebagai lin-4, yang mengatur ekspresi gen tertentu yang terlibat dalam perkembangan larva cacing C. elegans. Temuan ini membuka jalan untuk penemuan ratusan miRNA lainnya di berbagai spesies, termasuk manusia.
Namun, pada saat itu, komunitas ilmiah masih lambat dalam mengakui pentingnya penemuan ini. Ambros dan Ruvkun harus bersabar selama beberapa tahun hingga miRNA mendapatkan pengakuan luas sebagai pemain utama dalam regulasi genetik.
miRNA adalah molekul kecil yang terdiri dari sekitar 20-25 nukleotida. Fungsi utamanya adalah mengontrol ekspresi gen pada tingkat pasca-transkripsi. Mereka bekerja dengan cara mengikat mRNA target dan menekan translasi protein atau memfasilitasi degradasi mRNA. Dengan kata lain, miRNA bertindak sebagai "pemutus" dalam aliran informasi genetik dari DNA ke protein, mengatur proses biologis seperti perkembangan, pertumbuhan, dan diferensiasi sel.
Ambros dan Ruvkun menemukan bahwa miRNA lin-4 pada cacing C. elegans dapat mengikat daerah tertentu dari mRNA target, yaitu gen lin-14, yang mengatur fase perkembangan larva cacing tersebut. Dengan menghambat proses translasi lin-14, miRNA lin-4 memainkan peran penting dalam menjaga proses perkembangan yang teratur.
Sejak penemuan ini, ratusan jenis miRNA telah ditemukan di berbagai organisme, dari tanaman hingga manusia. Setiap miRNA dapat menargetkan ratusan mRNA yang berbeda, menjadikannya regulator penting dalam jaringan biologis yang kompleks.
Dampak penemuan mikroRNA dalam bidang biologi dan kedokteran
Salah satu alasan mengapa penemuan miRNA begitu revolusioner adalah penambahan dimensi baru dalam regulasi genetik. Sebelum penemuan ini, ilmuwan berfokus pada pengaturan gen oleh faktor transkripsi dan elemen genetik lainnya yang bekerja pada tingkat DNA. Namun, penemuan miRNA menunjukkan bahwa ada lapisan regulasi lain yang bekerja pada tingkat RNA, yang memberikan sel kemampuan untuk dengan cepat menyesuaikan ekspresi gen dalam merespons perubahan lingkungan atau sinyal internal.
Dalam ilmu biologi, miRNA kini diketahui mengontrol berbagai proses, termasuk siklus sel, apoptosis (kematian sel terprogram), hingga respon imun. Di bidang biologi perkembangan, miRNA berperan penting dalam mengarahkan diferensiasi sel, misalnya, dalam perkembangan embrio atau pembentukan jaringan yang berbeda. Salah satu contohnya adalah bagaimana sel punca dapat berkembang menjadi berbagai macam tipe sel.
miRNA telah ditemukan memiliki peran penting dalam berbagai penyakit manusia. Sebagai contoh, beberapa miRNA telah diidentifikasi sebagai onkogen (gen yang memicu kanker) atau penekan tumor, yang berarti mereka dapat mempromosikan atau menghambat pertumbuhan kanker. Sebagai hasilnya, miRNA menjadi target potensial untuk terapi kanker baru. Dalam penelitian terbaru, para ilmuwan telah mengembangkan terapi berbasis miRNA yang dirancang untuk menekan atau mengaktifkan ekspresi gen tertentu dalam sel kanker, yang dapat menawarkan pendekatan pengobatan yang lebih presisi dibandingkan terapi konvensional.
Selain kanker, miRNA juga terlibat dalam penyakit neurodegeneratif, seperti Alzheimer dan Parkinson, serta penyakit jantung dan metabolik. Dengan kemampuan mereka untuk mengatur jaringan gen yang luas, miRNA telah membuka potensi diagnostik baru, dengan beberapa miRNA sekarang digunakan sebagai biomarker untuk mendeteksi penyakit pada tahap awal.
Implikasi masa depan dan pelajaran apa yang bisa kita ambil?
Dengan semakin banyaknya pemahaman tentang bagaimana miRNA bekerja, potensi aplikasinya dalam kedokteran semakin jelas. Salah satu bidang yang paling menjanjikan adalah pengembangan terapi berbasis miRNA. Misalnya, miRNA dapat digunakan untuk memblokir ekspresi gen yang menyebabkan penyakit, atau untuk memodulasi respons imun dalam konteks transplantasi organ dan penyakit autoimun.
Terapi miRNA juga memiliki potensi besar dalam pengobatan penyakit genetik. Dalam kondisi seperti fibrosis kistik atau distrofi otot Duchenne, di mana satu atau lebih gen tidak berfungsi dengan baik, miRNA dapat digunakan untuk mengkompensasi defisiensi ini dengan mengatur ekspresi gen lain yang terkait. Teknologi pengiriman miRNA, seperti nanopartikel dan vektor virus, terus berkembang, memungkinkan terapi ini untuk dioptimalkan dan diadaptasi ke berbagai jenis penyakit.
Di sisi diagnostik, profil miRNA dapat digunakan untuk mendeteksi penyakit pada tahap yang sangat awal, sebelum gejala klinis muncul. Sebagai biomarker, miRNA memberikan keunggulan karena mereka dapat diukur dengan akurat dalam cairan tubuh seperti darah, air liur, dan urin, membuatnya cocok untuk aplikasi diagnostik non-invasif.
Penemuan Victor Ambros dan Gary Ruvkun tentang miRNA bukan hanya sekadar terobosan dalam sains dasar, tetapi juga memberikan pengaruh besar pada berbagai disiplin ilmu, dari biologi hingga kedokteran klinis. Penghargaan Nobel yang mereka terima merupakan pengakuan atas kontribusi mendalam mereka terhadap pemahaman kita tentang bagaimana gen diatur, dan bagaimana kita dapat memanfaatkan pengetahuan ini untuk memahami dan mengobati penyakit.
miRNA telah mengubah paradigma regulasi gen, membuka jalan untuk terapi dan teknologi diagnostik baru yang lebih presisi dan efektif. Dengan terus berkembangnya penelitian di bidang ini, tidak diragukan lagi bahwa dampak dari penemuan ini akan semakin terasa di masa depan, memberikan harapan baru bagi pengobatan berbagai penyakit yang sebelumnya sulit atau tidak mungkin diobati.
AUTHOR
© Generasi Peneliti. All Rights Reserved.