Para peneliti dari Universitas North Carolina di Chapel Hill telah berhasil membangun sel buatan yang berfungsi di laboratorium dengan DNA terprogram yang berperilaku seperti sel hidup. Laboratorium Freeman telah merekayasa sel dengan sitoskeleton fungsional menggunakan pendekatan baru yang melewati protein alami.
Ronit Freeman dan timnya telah menunjukkan keberhasilan mereka dalam memanipulasi DNA dan protein, bahan dasar kehidupan, untuk menciptakan sel buatan yang sangat mirip dengan yang ditemukan di tubuh manusia. Menurut Freeman, sel sintetik tetap stabil bahkan pada suhu 50°C. Hal ini membuka "kemungkinan menghasilkan sel dengan kemampuan luar biasa di lingkungan yang biasanya tidak cocok untuk kehidupan manusia."
Alih-alih menciptakan bahan yang tahan lama, Freeman mengatakan, bahwa materi mereka dibuat untuk suatu tugas - menjalankan fungsi tertentu, dan kemudian dimodifikasi untuk menjalankan fungsi baru. Pencapaian ini memiliki prospek yang signifikan bagi pengembangan pengobatan regeneratif, metode penghantaran obat, dan teknologi diagnostik. “Berkat penemuan ini, kita dapat memikirkan tentang kain rekayasa atau kain yang peka terhadap perubahan lingkungan dan berperilaku dinamis,” kata Freeman.
Sel dan jaringan bergantung pada protein untuk melakukan berbagai tugas dan membangun struktur vital. Salah satu struktur tersebut, sitoskeleton, berfungsi sebagai kerangka sel, sehingga memungkinkannya berfungsi dengan baik. Sitoskeleton sangat penting untuk menjaga bentuk sel dan memfasilitasi respons terhadap lingkungan. Tim merekayasa sel buatan dengan sitoskeleton fungsional menggunakan pendekatan baru yang melewati protein alami. Mereka telah mengembangkan teknologi canggih yang disebut teknologi DNA peptida terprogram. Metode ini mengatur kerja sama antara peptida, bahan penyusun dasar protein, dan materi genetik yang diproses untuk membangun sitoskeleton. Hasilnya, sel-sel yang direkayasa ini dapat menyesuaikan bentuknya dan merespons sinyal-sinyal lingkungan, menunjukkan potensi luar biasa dari biologi sintetik.
“DNA biasanya tidak muncul di sitoskeleton. Kami memprogram ulang urutan DNA sehingga bertindak sebagai bahan arsitektur, mengikat peptida menjadi satu,” kata Freeman. "Setelah material terprogram ini ditempatkan dalam setetes air, strukturnya pun terbentuk."
Kemampuan yang belum pernah ada sebelumnya dalam memprogram DNA memberi para ilmuwan kemampuan untuk membuat sel yang disesuaikan untuk tujuan tertentu dan bahkan mengatur respons sel-sel ini terhadap tekanan eksternal. Meskipun sel sintetis yang dibuat di Lab Freeman tidak memiliki kompleksitas sel hidup, sel tersebut menawarkan tingkat prediktabilitas dan ketahanan terhadap kondisi keras seperti suhu ekstrem.
Alih-alih berfokus pada pembuatan bahan yang tahan lama, Freeman menekankan kemampuan adaptasi sel-sel ini – sel-sel ini dirancang untuk menjalankan fungsi tertentu dan kemudian beradaptasi dengan tugas-tugas baru.
Dengan menggabungkan konstruksi peptida atau DNA yang berbeda, bahan-bahan ini dapat disesuaikan untuk memprogram sel dalam jaringan atau jaringan. Keserbagunaan tersebut membuka peluang integrasi dengan teknologi sel sintetik lainnya, yang berpotensi merevolusi bidang seperti bioteknologi dan kedokteran.
“Penelitian ini membantu kita memahami apa yang membentuk kehidupan,” kata Freeman. “Teknologi sel sintetik ini akan memungkinkan kita tidak hanya meniru apa yang dilakukan alam, tapi juga menciptakan bahan yang lebih unggul dari bahan biologis.”
Baca juga: