Gel berbasis alga menawarkan alat baru untuk penelitian kanker payudara
Pada tahun 2020, tepat saat Jane Baude memulai penelitian disertasi di UC Santa Barbara, ia mengetahui bahwa komponen penting dari eksperimennya—gel yang diperlukan untuk menumbuhkan dan menguji sel epitel mamari—tidak akan tersedia selama hampir setahun karena masalah produksi terkait pandemi. Jadi, ia dan dosen pembimbingnya, profesor Ryan Stowers, memutuskan untuk berpindah arah: Baude akan merekayasa gel sendiri untuk meneliti sel-sel tersebut.
Berlangganan ke kaminewsletteruntuk pembaruan berita teknologi terbaru.
Sekarang Baude, Stowers dan rekan-rekannya telah menciptakan gel berbasis alga di laboratorium sebagai platform untuk mempelajari sel epitel mammae, yang membentuk saluran dan kelenjar penghasil susu dalam jaringan payudara sehat dan dapat berubah menjadi sel kanker. “Bukan hanya kami menciptakan sesuatu yang dapat meniru gel yang dibuat secara komersial, tetapi kami juga berhasil menggunakan apa yang telah kami buat untuk keuntungan kami dalam mempelajari sel-sel tersebut dan bahan materialnya,” kata Baude.
Dalam penelitianditerbitkandi jurnalIlmu Pengetahuan Lanjutan, tim tersebut menunjukkan bahwa gel mereka berhasil mendukung perkembangan jaringan kelenjar susu yang normal dan dapat dimodifikasi untuk mengarahkan bagaimana sel tumbuh. Dengan menyesuaikan sifat mekanik dan biokimia dari gel, para peneliti dapat belajar lebih lanjut tentang bagaimana sel-sel dalam tubuh dibentuk oleh lingkungan fisik mereka.
Melihat hubungan antara sel dan lingkungan fisiknya dapat memberikan wawasan baru tentang bagaimana kanker berkembang. Secara historis, penelitian kanker telah fokus pada cara mutasi memicu rangkaian sinyal yang mendorong pertumbuhan tumor, jelas Stowers.
Lingkungan di mana sel tumbuh sama pentingnya dengan genetiknya,” katanya. “Anda dapat meletakkan sel yang sama dalam lingkungan yang berbeda dan mereka mungkin bertindak seperti sel normal, atau mereka mungkin bertindak seperti sel ganas yang invasif, hanya dengan mengubah konteks di mana mereka tumbuh.
Lingkungan gel baru mereka dapat memberikan pemahaman baru tentang bagaimana “lingkungan” yang dihuni sel-sel dalam tubuh mengarahkan sel-sel menuju jalur perkembangan yang berujung pada kanker, kata Stowers, yang memiliki jabatan bersama di departemen teknik mekanik dan bioinsinyur.
‘Membran dasar’ mengarahkan sel epitel
Di tubuh Anda, lingkungan tempat sel epitel tinggal disebut membran dasar.
“Semua sel epitel di tubuh Anda dikelilingi oleh jaringan protein yang sangat tipis yang mengikat sel pada tempatnya, memberikan dukungan sambil juga memainkan peran penting dalam sinyal sel,” kata Stowers.
Akibatnya, para peneliti yang meneliti sel epitel di laboratorium membutuhkan membran dasar yang setara untuk memahami bagaimana sel-sel ini bertindak dalam lingkungannya. Kebanyakan produk membran dasar yang direkonstitusi secara komersial yang dibuat untuk meneliti kanker payudara dan jaringan payudara diambil dari tumor tikus.
Meskipun gel tradisional digunakan secara luas, “Semua orang tahu mereka tidak sempurna,” kata Stowers, yang sebelumnya telah melakukan penelitian dengan gel berbasis alga.
Saat dia dan Baude mulai bekerja, dia mengingat, “Kami berpikir, mengapa kita tidak mencoba mengatasi beberapa keterbatasan ini? Jika kami akan bersusah payah merancang gel baru, kami bisa mencoba memulai dari awal dan merekayasa beberapa kemampuan penyesuaian dan moduler ke dalam sistem sintetis yang sedang kami kembangkan.”
Membran dasar yang kaku terkait dengan tumor
Sel-sel merespons sifat fisik dari apa yang mengelilinginya, baik di laboratorium maupun dalam tubuh. Kemampuan untuk menyesuaikan sifat membran di laboratorium, membantu para peneliti melihat bagaimana sel bereaksi terhadap lingkungan yang berbeda.
“Sel sangat peka terhadap mekanik, sehingga mereka dapat merasakan perbedaan antara gel lembut dan gel keras, misalnya,” kata Stowers, yang mengarahkan penelitiannya pada bagaimana sel berinteraksi dengan sifat mekanik lingkungannya.
Interaksi tersebut dapat berperan dalam kanker. Penelitian terbaru telah menghubungkan lingkungan yang lebih kaku dengan perkembangan tumor.
Kadang-kadang, ketika orang merasakan benjolan kaku, mereka pergi memeriksakannya, menyadari secara intuitif bahwa massa keras ini, benjolan kaku ini, bisa jadi berbahaya,” jelas Stowers. “Glandula mammae adalah salah satu jaringan yang lebih lembut di tubuh, tetapi tumor ganas sebenarnya meningkatkan kekakuan seiring perkembangan penyakit.
Gel baru menambahkan presisi, fleksibilitas
Untuk mengembangkan membran dasar sintetis, Baude menggunakan gel berbasis alga yang sebelumnya telah dipelajari dan menguji kombinasi urutan peptida pendek hingga mencapai kemampuan yang setara dengan Matrigel, gel yang tersedia secara komersial untuk mempelajari sel kelenjar susu. Dia dan rekan-rekannya juga mengubah tingkat silang dan panjang rantai polimer dalam gel tersebut untuk mengubah kekakuan dan seberapa cepat responsnya terhadap gaya yang diberikan.
“Kami menemukan kombinasi dari petunjuk mekanik dan biokimia yang bekerja dengan baik,” katanya. “Beberapa perubahan yang kami mampu lakukan pada gel membantu kami memecah bagaimana berbagai jenis matriks berkontribusi terhadap perkembangan sel.” Modifikasi tambahan juga memungkinkan para peneliti untuk meniru matriks yang membuat sel lebih mungkin menjadi kanker.
Dalam kondisi yang tepat, sel yang ditempatkan dalam gel mampu membuat membran dasar mereka sendiri, kata Stowers, “Tetapi ketika kami memberikan petunjuk yang salah, mereka mulai membuat protein lain dan tidak berkembang dengan cara yang benar.”
Stowers dan rekan-rekannya tertarik untuk mengeksplorasi sejauh mana mereka dapat mengontrol kondisi awal gel untuk membentuk perkembangan sel, termasuk kemungkinan menggunakan gel untuk menumbuhkan jaringan dan organ kompleks dari sel pasien.
Kami berharap,” katanya, “dengan menerapkan pendekatan rekayasa pada biologi perkembangan, kami dapat menemukan wawasan tentang cara memandu pembentukan jaringan rekayasa yang kompleks dan fungsional.
Informasi lebih lanjut:Jane A. Baude dkk, Hidrogel mimetik membran dasar yang dirancang untuk mempelajari morfogenesis dan invasi epitel mammaire,Ilmu Pengetahuan Lanjutan(2025).DOI: 10.1126/sciadv.adx2110
Disediakan oleh University of California – Santa Barbara
Cerita ini pertama kali diterbitkan diMedical Xpress.
- Habiskan Rp94 Miliar, Revitalisasi Sekolah Kudus Tuntas 100 Persen - February 3, 2026
- Gel berbasis alga menawarkan alat baru untuk penelitian kanker payudara - February 3, 2026
- Better Today: Barry Manilow Shares New Photo After Cancer Diagnosis - February 3, 2026
Leave a Reply