Skrining menggunakan senyawa mirip kurkumin sintetik yang menunjukkan aksi anti tumor dalam tes pendahuluan (foto: Skincareaus / Wikimedia)
Para peneliti di University of São Paulo telah mengidentifikasi gen yang terkait dengan perkembangan melanoma menggunakan senyawa sintetis yang mirip dengan kurkumin.
Ketika para peneliti di University of São Paulo (USP) di Brazil merawat garis sel melanoma manusia dengan senyawa sintetis yang mirip dengan kurkumin, salah satu pigmen yang memberi kunyit (Curcuma longa) warna jingga, mereka mengidentifikasi gen dengan ekspresi yang berubah secara potensial invasif. tumor dan sel ganas yang resisten terhadap kemoterapi.
Menurut para ilmuwan, jika studi lebih lanjut mengkonfirmasi pentingnya gen ini untuk perkembangan penyakit dan meningkatkan kemoresistensi, akan memungkinkan untuk mengeksplorasi penggunaan masa depan mereka sebagai biomarker untuk membantu diagnosis dan bahkan sebagai target terapi.
Hasil penelitian yang didukung oleh FAPESP ini telah dipublikasikan di jurnal Pharmacological Research.
“Penelitian sebelumnya oleh kolaborator telah menunjukkan bahwa DM-1, senyawa analog kurkumin, memiliki aktivitas anti tumor pada dosis rendah. Kami berangkat untuk memahami gen mana yang dimodulasi zat ini dan mengapa itu beracun untuk melanoma tetapi tidak untuk sel normal, ”kata Érica Aparecida de Oliveira, seorang sarjana postdoctoral di School of Pharmaceutical Sciences (FCF) USP.
Penyelidik utama adalah Silvya Stuchi Maria-Engler, dan tim tersebut juga termasuk Helder Nakaya dan Gisele Monteiro. Ketiganya adalah profesor di FCF-USP.
Seperti yang dijelaskan Oliveira, ada ratusan makalah yang membuktikan sifat anti-oksidan, anti-tumor, anti-mikroba dan anti-inflamasi dari kurkumin dalam literatur ilmiah. Namun, kegunaan terapeutik dari senyawa ini dalam bentuk alaminya terbatas karena penyerapan yang buruk, metabolisme yang cepat, dan tidak larut dalam air. Untuk mengatasi masalah ini, para ilmuwan telah mengembangkan analog sintetik dengan sedikit modifikasi struktural untuk membuat molekul lebih stabil dalam organisme.
DM-1 (natrium 4-[5-(4-hidroksi-3-metoksifenil)-3-okso-penta-1,4-dienil]-2-metoksi-fenolat) disintesis beberapa tahun yang lalu oleh José Agustín Pablo Quincoces Suárez , seorang profesor di Bandeirantes University (UNIBAN).
“Eksperimen dengan hewan yang dilakukan oleh kolaborator menunjukkan bahwa pengobatan dengan DM-1 dapat mendorong pengurangan volume tumor. DM-1 juga terbukti beracun bagi sel melanoma yang resisten terhadap kemo,” kata Oliveira.
Mekanisme aksi
Untuk membongkar mekanisme aksi DM-1, Oliveira menggunakan platform toxicogenomik yang dikembangkan oleh kelompok Monteiro. Ini adalah kumpulan dari 6.000 galur ragi beku, semua mutan dari spesies A adalah kelompok organisme hidup yang memiliki seperangkat karakteristik umum dan mampu berkembang biak dan menghasilkan keturunan yang subur. Konsep spesies penting dalam biologi karena digunakan untuk mengklasifikasikan dan mengatur keanekaragaman hayati. Ada berbagai cara untuk mendefinisikan suatu spesies, tetapi yang paling banyak diterima adalah konsep spesies biologis, yang mendefinisikan spesies sebagai kelompok organisme yang dapat kawin silang dan menghasilkan keturunan yang layak di alam. Definisi ini banyak digunakan dalam biologi evolusi dan ekologi untuk mengidentifikasi dan mengklasifikasikan organisme hidup.
spesies Saccharomyces cerevisiae, banyak digunakan sebagai ragi pembuat roti dan pembuat bir.
“Genom ragi ini memiliki 6.000 gen, dan gen yang berbeda telah dihilangkan di masing-masing mutan ini, jadi kami dapat mempelajari efek senyawa tersebut dengan cara yang sangat spesifik, gen demi gen,” kata Oliveira.
6.000 strain ragi mutan dicairkan, disebarkan di piring dengan 96 sumur kecil, dan diobati dengan DM-1. Strain yang tidak tumbuh dengan adanya analog kurkumin dibuang, meninggalkan kelompok awal yang terdiri dari 211 gen yang terpengaruh oleh pengobatan.
Langkah selanjutnya adalah menyaring gen untuk mengidentifikasi gen dengan homolog dalam genom manusia, karena beberapa gen mungkin terkait dengan fungsi khusus ragi. Dengan bantuan alat bioinformatika dan keahlian Nakaya, para peneliti membuat daftar kedua yang berisi 79 gen kandidat.
“Kami kemudian mulai melihat repositori publik data genom dari pasien kanker, seperti The Cancer Genome Atlas (TCGA) dan Gene Expression Omnibus (GEO), untuk memahami bagaimana gen ini berbicara satu sama lain,” kata Oliveira.
Analisis menunjukkan sebagian besar terkait dengan jalur pensinyalan sel yang mendukung perkembangan tumor saat aktif. Contohnya termasuk jalur yang dimediasi oleh mitogen-activated protein (MAP) kinase dan epidermal growth factor receptor (EGFR).
Langkah selanjutnya adalah menyelidiki gen mana yang penting untuk perkembangan melanoma secara spesifik. Ini memerlukan penggunaan bioinformatika untuk fokus pada analisis urutan genomik dari pasien melanoma.
“Kami melakukan latihan penggalian data untuk menemukan gen dengan ekspresi yang berubah selama perkembangan melanoma,” kata Oliveira. “Kami mengidentifikasi tujuh gen yang tampaknya penting, dan ketika kami melihat database publik, kami dapat melihat bahwa ekspresi gen ini memang diubah pada banyak pasien.”
Tes in vitro dengan sel melanoma induk yang tidak kemoresisten menunjukkan bahwa pengobatan dengan DM-1 menginduksi kematian sel, terutama karena meningkatkan ekspresi gen yang dikenal sebagai TOP-1. Ketika gen ini aktif, itu mengarah ke DNA, atau asam deoksiribonukleat, adalah molekul yang terdiri dari dua untai panjang nukleotida yang saling melilit membentuk heliks ganda. Ini adalah materi herediter pada manusia dan hampir semua organisme lain yang membawa instruksi genetik untuk perkembangan, fungsi, pertumbuhan, dan reproduksi. Hampir setiap sel dalam tubuh seseorang memiliki DNA yang sama. Sebagian besar DNA terletak di inti sel (yang disebut DNA inti), tetapi sejumlah kecil DNA juga dapat ditemukan di mitokondria (yang disebut DNA mitokondria atau mtDNA).
kesalahan transkripsi DNA dan karenanya menyebabkan ketidakstabilan genom dalam sel.
Pada sel melanoma kemoresisten, sitotoksisitas disebabkan terutama oleh peningkatan ekspresi gen ADK, yang terlibat dalam produksi energi untuk sel.
“Seperti curcumin, yang dapat berinteraksi dengan beberapa target seluler dan memodulasi beberapa jalur pensinyalan, DM-juga bertindak dengan cara yang berbeda untuk meningkatkan toksisitas pada sel melanoma orang tua dan yang resistan terhadap obat,” kata Oliveira.
Fokus baru
Dalam proyek pascadoktoral kedua yang sekarang sedang berlangsung dengan dukungan FAPESP, Oliveira menyelidiki lebih dalam partisipasi dalam perkembangan melanoma TOP-1 dan gen lain yang disebut ATP6V0B, salah satu dari tujuh yang diidentifikasi dalam proyek sebelumnya.
“Kami ingin mengetahui bagaimana gen ini diekspresikan dalam panel melanoma yang luas – primer, metastatik, dengan dan tanpa mutasi pada gen BRAF, resisten obat atau tidak resisten – dan membandingkan temuan ini dengan ekspresinya pada melanosit normal. . Intinya adalah bagaimana gen ini berpartisipasi dalam perkembangan tumor dan apa yang terjadi pada setiap kasus ketika mereka dihambat,” katanya.
Meskipun melanoma adalah bentuk kanker kulit yang paling langka (sekitar 4% dari kasus), tidak diragukan lagi ini adalah yang paling mematikan. Ini berkembang dari melanosit, sel yang menghasilkan melanin. Selain pertumbuhan yang cepat dan berpotensi menjadi sangat invasif dan bermetastasis, jenis tumor ini seringkali menjadi resisten terhadap obat utama yang digunakan untuk pengobatan.
“Saat ini, keberadaan subpopulasi sel yang berbeda dalam tumor yang sama dianggap sebagai faktor utama yang terkait dengan resistensi terhadap pengobatan,” k
ata Oliveira. “Untuk alasan ini, pendekatan terbaik diyakini terdiri dari kombinasi beberapa strategi terapi, sehingga penemuan target baru menjadi penting.”
Publikasi: Érica Aparecida deOliveira, et al., “Platform toksikogenomik dan bioinformatika untuk mengidentifikasi mekanisme molekuler kunci dari toksisitas DM-1 analog kurkumin dalam sel melanoma,” Penelitian Farmakologi, 2017; doi:10.1016/j.phrs.2017.08.018