Ilmuwan mengembangkan BENEIN, sistem komputer yang menggunakan logika Boolean untuk memodelkan dan mengidentifikasi regulator gen kunci yang dapat membantu membalikkan kanker dengan mengembalikan sel kanker ke keadaan terdediferensiasi. Penelitian ini menunjukkan potensi untuk alternatif terapi baru, meskipun perlu validasi lebih lanjut untuk digunakan secara klinis.
Ilmuwan dari Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) mengembangkan sistem komputer untuk mengidentifikasi regulator gen kunci yang mengontrol diferensiasi sel, yang dapat menjadi target untuk membantu membalikkan kanker. Sistem ini, yang disebut BENEIN (Boolean Network Inference and Control), menggunakan logika Boolean untuk memodelkan keadaan gen sebagai “on” atau “off.” Dengan cara ini, peneliti dapat membangun jaringan regulasi gen dan menemukan regulator utama yang dapat menyebabkan sel menjadi kanker.
Diferensiasi sel adalah proses di mana sel progenitor yang masih muda berkembang menjadi tipe sel yang lebih spesifik, seperti sel otot atau saraf. Namun, pada kanker, mutasi genetik dapat mengganggu jaringan ini dan menyebabkan sel kehilangan fungsi spesifik mereka. Fenomena ini sering kali mengarah pada keadaan tidak matang yang dapat meningkatkan jumlah sel dan akhirnya menyebabkan perkembangan kanker dikenal sebagai tumorigenesis.
Tim yang dipimpin Kwang-Hyun Cho percaya bahwa karakteristik sel normal dapat dipulihkan melalui proses yang dikenal sebagai re-differentiation. Dengan memodulasi regulator utama tersebut, sel kanker dapat diubah kembali ke keadaan normalnya. Proses “pembalikan kanker” ini bertujuan untuk mengembalikan sel kanker ke keadaan terdediferensiasi dan non-kanker dengan mengungkap kembali gen terkait.
Namun, identifikasi regulator utama ini adalah tantangan karena sifat interaksi dalam jaringan regulasi gen yang nonlinier dan dinamis, serta kompleksitas umpan balik di antara banyak gen. Cho menjelaskan bahwa pengaturan gen sangat kompleks dan sulit dimodelkan, tetapi pemodelan jaringan Boolean memfasilitasi studinya dengan menyederhanakan ekspresi gen menjadi dua keadaan: “on” dan “off.”
BENEIN memanfaatkan keunggulan ini dengan merekonstruksi jaringan regulasi gen dari data transkriptom sel tunggal. Setelah regulator utama diidentifikasi, tim melakukan simulasi komputer dan metode “knockdowns” untuk memvalidasi peran mereka dalam mengendalikan sel kanker. Hasilnya menunjukkan bahwa dengan menargetkan regulator utama, mereka dapat memicu diferensiasi sel kanker dan mengurangi sifat keganasannya.
Pendekatan ini menawarkan alternatif yang menjanjikan bagi terapi kanker tradisional dan menyoroti potensi terapeutik dari pembalikan kanker. Cho menambahkan bahwa aplikasi BENEIN tidak terbatas pada kanker saja; teknologi ini juga berpotensi untuk aplikasi yang lebih luas dalam pengendalian nasib sel.
Walaupun hasil yang diperoleh menjanjikan, Cho menegaskan bahwa sistem BENEIN belum siap untuk penerapan klinis. Studi pra-klinis lebih lanjut dan validasi menyeluruh diperlukan untuk memastikan keamanan dan efikasi metode ini pada manusia. Tim juga sedang mengembangkan sistem lain untuk mengidentifikasi target pembalikan untuk berbagai tipe kanker.
Penelitian ini berfokus pada kanker, yang terjadi ketika sel tidak berkembang dengan benar dan kekurangan pengaturan diferensiasi yang tepat. Tim peneliti berupaya mengembalikan sel kanker ke bentuk normal dengan memanfaatkan sistem komputasi yang sederhana, BENEIN. Peningkatan pemahaman tentang mekanisme diferensiasi sel dapat membuka pintu untuk terapi kanker baru.
BENEIN adalah sistem inovatif yang mampu mengidentifikasi regulator utama dalam jaringan regulasi gen yang terlibat dalam kanker. Meskipun hasil awal menjanjikan, penelitian lebih lanjut diperlukan sebelum dapat diterapkan dalam praktik klinis. Pendekatan ini berpotensi mengubah cara terapi kanker dilakukan dengan membalikkan proses dediferensiasi sel kanker menjadi keadaan normal.
Sumber Asli: www.advancedsciencenews.com
