Sebuah teknik baru yang dilaporkan dalam jurnal Science minggu ini, mampu mengatasi beberapa batasan skrining berproses tinggi yang dilakukan pada sampel sel. Skrining seperti itu biasanya digunakan untuk mencoba menemukan obat kanker baru dan dalam banyak aplikasi biomedis lainnya. Sebagian besar skrining saat ini hanya menawarkan pembacaan kasar seperti kelangsungan hidup sel, proliferasi/perubahan bentuk sel, atau hanya temuan molekuler tertentu seperti menguji apakah enzim tertentu diblokir. Sebagian besar tes pun seringkali kehilangan ekspresi gen halus atau perubahan keadaan sel yang mungkin mengungkap mekanisme yang dipicu di dalam sel yang terganggu. Tes semacam itu juga berpotensi gagal mendeteksi nuansa yang mungkin mengindikasikan efek samping tak terduga dari obat yang sedang diuji, atau berbagai reaksi di antara sel-sel yang identik secara genetik dengan obat yang sama, atau mengapa sel menjadi resisten terhadap pengobatan yang sebelumnya bekerja dengan baik. Untuk mengatasi keterbatasan ini, satu tim peneliti mengembangkan teknik yang lebih informatif. "Teknologi ini sebenarnya mengaitkan antara dua jenis tes yang umum," kata salah satu peneliti utama, Sanjay R. Srivatsan, seorang mahasiswa Program Pelatihan Ilmuwan Medis di Fakultas Kedokteran University of Washington di Seattle. "Anda bisa mendapatkan semacam pandangan global tentang respons seluler. Kami pikir akan sangat kuat untuk mengkategorikan obat dan mengatakan apa mekanismenya." Teknologi baru ini menggabungkan peningkatan dalam pelabelan inti sel dengan kemajuan dalam pembuatan profil gen mana yang diekspresikan dalam masing-masing jutaan sel. Ini dicapai pada resolusi sel tunggal dan dengan biaya yang efektif. Mereka menamai metode skrining baru tersebut sci-Plex. "Teknik sci-Plex memungkinkan kita untuk mengumpulkan banyak sel yang berbeda secara genetis dan melihat apa yang terjadi pada banyak sel individu karena mereka terganggu dengan berbagai cara," kata Cole Trapnell, profesor ilmu genom Fakultas Kedokteran UW dan seorang peneliti di Brotman Baty Institute for Precision Medicine, "kami kemudian mengumpulkan semua data bersama dan menganalisisnya menggunakan alat modern dari machine learning dan ilmu data untuk memahami sesuatu tentang apa yang masing-masing obat lakukan terhadap sel." Untuk menempatkan sci-Plex melalui langkah-langkahnya, para peneliti menerapkannya pada layar menggunakan tiga jenis garis sel kanker (leukemia, kanker paru-paru dan kanker payudara) yang diobati dengan 180 senyawa yang digunakan untuk kanker, HIV, dan terapi penyakit autoimun. Sel-sel diberi label dengan hashing. Hashing ini mengidentifikasi sel yang berbeda dan memungkinkan para ilmuwan untuk memetakan sel yang menerima jenis obat tertentu. Hanya dalam satu percobaan, para peneliti mengukur ekspresi gen dalam 650.000 sel tunggal dari lebih dari 5.000 sampel yang dirawat secara independen. Hasil menunjukkan perbedaan yang signifikan dalam cara beberapa sel kanker bereaksi terhadap senyawa tertentu. Mereka juga mengungkapkan pola bersama di antara sel-sel yang berkaitan serta beberapa sifat obat. Para peneliti menggali lebih dalam tentang modus aksi satu kelas obat kanker, penghambat HDAC. Mereka melihat bahwa perubahan regulasi gen cocok dengan proposisi bahwa inhibitor ini menghentikan proliferasi sel kanker dengan memblokir akses ke sumber energi.

sci-Plex menggunakan oligonukleotida untai tunggal terpoligenilasi untuk melabeli inti, memungkinkan hashing sel dan deteksi doublet

_______ Menjelaskan aspek lain dari penelitian ini, Srivistan mengatakan, "Sangat mengagumkan bahwa kita dapat menggunakan profil ekspresi gen untuk mengkategorikan potensi obat. Dengan perubahan dosis lebih dari empat kali lipat, kita dapat melihat peningkatan halus dalam respon seluler." Secara keseluruhan, hasil sci-Plex menunjukkan bahwa ini dapat ditingkatkan ke ribuan sampel untuk menargetkan beragam jalur biokimia, katalis, regulator, dan cara kerja. "Beberapa pekerjaan ini dapat berhubungan dengan pengobatan penyakit, dalam membantu para peneliti medis memahami bagaimana obat-obatan tertentu menghasilkan efeknya, bagaimana tahap sel memengaruhi efektivitas, dan mengapa beberapa obat bekerja pada beberapa sel, tetapi tidak pada yang lain," kata Trapnell, "dokter juga memberi obat yang sama ke beberapa orang, ada obat yang berhasil, namun ada pula yang gagal. Sci-Plex dapat membantu kita lebih memahami mengapa hal seperti itu terjadi." Trapnell mengatakan dia percaya sci-Plex bisa menjadi alat yang berguna untuk pengobatan presisi: "Pada akhirnya ketika seseorang menderita kanker, kami ingin membunuh seluruh tumor, semua sel, bukan hanya beberapa sel. Jadi memahami mengapa beberapa individu sel merespons satu cara terhadap suatu obat dan orang lain merespons secara berbeda sangat penting untuk merancang terapi yang akan sepenuhnya efektif."

Sumber: Science, 2019; eaax6234 DOI: 10.1126/science.aax6234