Perbatasan dan Inovasi Biomedis

Para ilmuwan telah mengembangkan sebuah perangkat elektronik lentur yang bisa membungkus organoid otak manusia buatan di laboratorium untuk merekam aktivitas listrik hampir di seluruh permukaannya. Ini adalah solusi untuk keterbatasan alat perekam yang sebelumnya hanya bisa mendeteksi sinyal dari beberapa lokasi saja. Alat ini menggunakan jaringan elektroda mikro berbentuk mesh dengan 240 elektroda kecil, yang ukurannya sekitar satu sel. Desainnya yang berpori memastikan aliran oksigen dan nutrisi tetap terjaga agar organoid bisa tetap hidup dan berfungsi dengan baik. Perangkat ini dibuat berbentuk datar lalu berubah menjadi struktur tiga dimensi yang menyesuaikan dengan bentuk bulat organoid, menggunakan prinsip mekanis seperti buku pop-up. Transformasi ini tidak merusak organoid dan memungkinkan kontak listrik yang stabil di seluruh permukaan. Selain merekam, alat ini juga dapat memberikan stimulasi listrik untuk melihat bagaimana organoid merespon obat. Contohnya, obat 4-aminopyridine meningkatkan sinyal saraf sedangkan botulinum toxin mengganggu koordinasi aktivitasnya, menandakan alat ini bisa mendeteksi perubahan fungsi dengan tepat. Teknologi ini jadi sangat penting untuk penelitian otak dan pengembangan obat di masa depan karena memungkinkan pemantauan jaringan saraf secara menyeluruh sekaligus stimulasi yang presisi, sehingga membantu ilmuwan memahami dan memperbaiki fungsi otak secara keseluruhan.

Para ilmuwan telah menemukan bahwa virus raksasa bernama Acanthamoeba polyphaga mimivirus memiliki kemampuan luar biasa untuk mengambil alih mesin pembuat protein milik sel yang diinfeksinya. Ini merupakan bukti eksperimental yang sebelumnya sulit diperoleh yang menunjukkan bahwa virus bisa menggunakan sistem kompleks yang biasanya hanya dimiliki oleh makhluk hidup seluler. Virus ini menggunakan tiga protein khusus yang membentuk kompleks yang mampu mengendalikan ribosom—struktur sel yang menerjemahkan RNA menjadi protein. Dengan cara ini, ribosom yang biasanya memproduksi protein sel inang dialihkan untuk membuat protein virus, mempercepat proses perbanyakan virus tersebut. Jika virus ini kehilangan salah satu dari protein penting tersebut, pertumbuhannya akan melambat drastis hingga 100.000 kali lebih lambat dibandingkan virus yang memiliki ketiga protein tersebut. Hal ini menunjukkan betapa pentingnya protein-protein ini bagi efisiensi replikasi virus raksasa. Acanthamoeba polyphaga mimivirus juga dikenal karena ukuran fisiknya yang besar sehingga bisa dilihat dengan mikroskop cahaya dan memiliki genom yang lima kali lebih besar daripada virus poxvirus yang biasanya menginfeksi manusia. Virus ini biasanya menginfeksi organisme protista seperti amoeba yang tersebar luas di berbagai lingkungan. Penemuan ini tidak hanya memberikan wawasan baru tentang cara virus beroperasi, tetapi juga dapat membantu para ilmuwan memahami asal-usul kehidupan kompleks serta mengembangkan terapi baru yang menargetkan mekanisme pengambilalihan produksi protein oleh virus.

Kedipan mata biasanya dianggap hanya gerakan refleks sederhana untuk menjaga kelembapan dan kebersihan mata. Namun, sebuah penelitian terbaru menunjukkan bahwa kedipan mata juga bisa mengikuti ketukan musik secara spontan saat kita mendengarkan musik dengan fokus. Dalam penelitian ini, peserta yang tidak memiliki pelatihan musik mendengarkan lagu-lagu dari Bach sambil direkam kedipan mata dan aktivitas otaknya. Ditemukan bahwa kedipan mata mereka cenderung terjadi pada titik-titik tertentu dalam ketukan musik tersebut. Menariknya, sinkronisasi ini tetap terjadi meski musik diubah menjadi rangkaian nada sederhana yang hanya mempertahankan ritme, menandakan bahwa ritme musiklah yang mempengaruhi kedipan mata, bukan melodi. Rekaman EEG menunjukkan pola aktivitas otak yang melacak ketukan sejalan dengan waktu kedipan mata. Namun, saat perhatian peserta dialihkan ke tugas lain, sinkronisasi tersebut menghilang. Penelitian juga menemukan variasi individu dalam kekuatan sinkronisasi yang berhubungan dengan perbedaan pada jalur saraf yang menghubungkan pusat pendengaran, perhatian, dan kontrol motorik. Ini membuka peluang penggunaan kedipan mata untuk membantu deteksi gangguan pemrosesan ritme dan perhatian.

Tubuh kita tidak hanya bergantung pada listrik di otak dan sistem saraf, tetapi jaringan lain seperti kulit dan lapisan pelindung organ juga menggunakan sinyal bioelektrik untuk berkomunikasi dan menjaga kesehatan. Penelitian terbaru menunjukkan bahwa sel-sel dalam jaringan epitel menggunakan bioelektrisitas sebagai alat untuk mendeteksi dan mengeluarkan sel yang lemah melalui proses yang disebut ekstrusi. Ketika jaringan menjadi padat, tekanan pada sel meningkat dan memicu pembukaan kanal ion yang peka terhadap tekanan. Sel yang sehat dapat mempertahankan potensial membran dengan memompa ion untuk mengembalikan keseimbangan listrik, tetapi sel yang tua atau lemah gagal mempertahankan ini, sehingga menyebabkan hilangnya air dan volume sel yang memicu proses ekstrusi. Proses ekstrusi ini penting karena membantu menjaga jumlah dan kualitas sel yang tepat dalam jaringan, mencegah pertumbuhan sel yang tidak terkontrol yang dapat berujung pada tumor atau degradasi jaringan yang berlebihan. Bioelektrisitas menjadi sinyal awal yang memulai tindakan pengeluaran sel yang bermasalah, sehingga menjaga keseimbangan dan kesehatan jaringan. Para peneliti juga mengaitkan fenomena ini dengan sejarah penemuan bioelektrisitas yang awalnya dikaitkan dengan saraf dan otot, namun kini ditemukan berfungsi di banyak jaringan lain serta dalam organisme sederhana seperti bakteri. Ini membuka pandangan baru bahwa listrik merupakan bahasa komunikasi universal di antara sel hidup. Penelitian ini memberikan harapan dan peluang baru untuk mempelajari penyakit seperti kanker dan asma yang mungkin timbul dari gangguan bioelektrisitas. Dengan mempelajari dan mengendalikan sinyal listrik ini, kita mungkin dapat menemukan metode pengobatan baru yang efektif yang memanfaatkan regulasi bioelektrik dalam tubuh.

Pada zaman dahulu di Hindia Belanda, masyarakat lebih memilih berobat ke dukun karena ilmu kedokteran modern belum berkembang dan dokter lebih banyak berada di kota. Dukun menggunakan mantra dan obat herbal untuk menyembuhkan berbagai penyakit, yang ternyata cukup efektif dan menarik perhatian dokter Eropa. Friedrich August Carl, seorang dokter asal Jerman, ditugaskan di Semarang pada 1823 dan terkejut melihat kepercayaan masyarakat terhadap dukun yang lebih besar daripada dokter. Carl kemudian penasaran mengapa pengobatan dengan obat herbal yang dianggap tidak ilmiah ini bisa berhasil. Dia mengamati secara mendalam praktik dukun, menyelidiki obat herbal yang digunakan, dan mencoba membuktikan efektivitasnya dengan riset ilmiah, termasuk eksperimen menggunakan dirinya sendiri dan pasien. Hasil penelitian ini kemudian ia tulis dalam sebuah karya berjudul Pratische Waarnemingen Over Eenige Javaansche Geneesmiddelen. Dalam karya tersebut, Carl mendokumentasikan berbagai obat herbal dan membandingkannya dengan obat-obatan modern, serta mengkategorikannya berdasarkan penyakit dari sudut pandang ilmu medis kontemporer. Penelitian ini membuka jalan bagi dokter lain untuk memanfaatkan obat herbal sebagai solusi pengobatan di Hindia Belanda. Keberhasilan Carl menjadikan obat herbal bagian dari praktik medis modern di Hindia Belanda dan mengangkat namanya sebagai pelopor pengobatan herbal di Indonesia pada akhir abad ke-19. Integrasi ini menunjukkan pentingnya penggabungan budaya lokal dengan ilmu pengetahuan dalam bidang kesehatan.

Profesor Andrew Macpherson, seorang imunolog terkemuka dari Eropa, telah mengambil posisi penuh waktu di Universitas Ilmu dan Teknologi China (USTC) di Hefei. Langkah ini menandai pentingnya China dalam dunia riset biomedis yang terus berkembang. Macpherson dikenal di seluruh dunia karena keahliannya dalam imunologi mukosa gastrointestinal dan telah memimpin banyak penelitian penting yang mengubah cara kita memahami interaksi antara sistem imun dan mikrobiota usus. Sebelumnya, dia mengajar di University of Bern di Swiss dan memimpin departemen gastroenterologi di Inselspital Hospital. Selain itu, dia menerima penghargaan terkemuka pada tahun 2022 atas kontribusinya dalam bidang ini. Penelitiannya fokus pada bagaimana tubuh manusia dan hewan menjaga keseimbangan dengan triliunan mikroorganisme dalam usus, yang penting untuk kesehatan karena mikroba ini membantu mencerna makanan, menghasilkan vitamin, dan melindungi dari infeksi. Dengan bergabungnya Macpherson, China mempertegas ambisinya menjadi pusat global dalam inovasi ilmu kehidupan dan kesehatan yang diharapkan akan mempercepat pengembangan teknologi dan terapi baru.

Para ilmuwan dari Akademi Ilmu Pengetahuan China telah berhasil menciptakan sebuah model mini-rahim dalam bentuk chip mikrofluidik 3D yang bisa meniru cara embrio manusia menempel di rahim selama kehamilan awal. Ini adalah terobosan penting karena sebelumnya riset ini sulit dilakukan akibat keterbatasan etis dan sulitnya mendapatkan embrio manusia asli untuk dipelajari. Model yang mereka kembangkan menggunakan blastokis manusia yang berumur sekitar lima hingga enam hari dan mengandung 100 hingga 200 sel. Blastokis ini kemudian dikultur bersama jaringan endometrium manusia yang sudah direkayasa secara biologis dalam chip tersebut, sehingga bisa mereplikasi dengan sangat baik proses implantasi dan perkembangan pasca-implantasi awal. Dengan alat ini, para peneliti dapat mempelajari secara lebih mendalam tahapan-tahapan penting di awal kehamilan yang sebelumnya sulit dipahami. Hal ini juga memungkinkan mereka merancang pengobatan personal bagi wanita yang mengalami kesulitan hamil akibat masalah implantasi embrio. Penelitian ini dikerjakan oleh tim dari berbagai universitas dan pusat medis di China dan Amerika Serikat, dan hasilnya telah dipublikasikan di jurnal ilmiah Cell pada 23 Desember. Mereka berharap teknologi ini dapat membantu mengatasi masalah infertilitas yang dialami banyak wanita di seluruh dunia. Ke depan, mini-rahim berbasis chip ini berpotensi menjadi alat standar untuk riset reproduksi dan pengembangan terapi baru. Dengan memahami proses implantasi dengan lebih baik, terapi yang lebih efektif dan aman bisa dikembangkan, mengubah masa depan pengobatan infertilitas secara signifikan.

Para ilmuwan di MIT berhasil mensintesis molekul verticillin A setelah lebih dari 50 tahun tantangan sintesis yang rumit. Verticillin A adalah molekul dari jamur yang dipercaya punya potensi antikanker, terutama untuk tumor otak paling mematikan pada anak-anak. Struktur verticillin A sangat kompleks dengan 10 cincin kimia dan delapan pusat stereogenik yang harus tersusun sangat presisi. Hal ini membuat proses sintesisnya susah dan memerlukan 16 tahap, sehingga baru bisa dilakukan sekarang setelah strategi baru diterapkan. Turunan dari verticillin A telah diuji pada sel kanker otak yang agresif, seperti diffuse midline glioma (DMG). Hasil uji menunjukkan bahwa molekul ini dapat meningkatkan metilasi DNA dan memicu kematian sel kanker secara terprogram, membuka kemungkinan terapi baru yang efektif. Walaupun hasil penelitian ini sangat menjanjikan, para peneliti menegaskan bahwa verticillin A belum siap digunakan secara klinis dan masih memerlukan pengujian lanjutan, termasuk pada model hewan, untuk memastikan keamanan dan efektivitasnya. Penelitian ini didukung oleh beberapa lembaga dan melibatkan integrasi keahlian di bidang kimia, biologi, dan perawatan kanker. Dengan sintesis ini, jalan untuk mengembangkan obat kanker baru yang lebih stabil dan efektif menjadi semakin terbuka.