Setiap sel manusia ditutupi lapisan tipis gula yang disebut glikokaliks. Lapisan luar ini membantu sel berinteraksi dengan lingkungannya dan juga dapat memberikan petunjuk penting tentang apa yang terjadi di dalam sel itu sendiri. Para peneliti di Max Planck Institute for Light Science (MPL) telah membuat peta rinci struktur gula ini menggunakan mikroskop resolusi tinggi yang canggih. Temuan mereka, dipublikasikan di Nanoteknologi Alammenunjukkan bahwa perubahan susunan gula ini suatu hari nanti dapat membantu dokter mendeteksi penyakit seperti kanker.
Glikokaliks mengelilingi semua sel manusia seperti lapisan luar pelindung. Alih-alih tetap diam, molekul gula kompleks ini terus bergerak dan menyusun ulang dirinya sendiri. Para ilmuwan dari kelompok penelitian “Physical Glycosciences”, yang dipimpin oleh Profesor Leonhard Möckl dari MPL, sedang mempelajari perilaku lapisan gula ini dan apa yang diungkapkannya tentang biologi sel.
Untuk mempelajari struktur ini, tim mengembangkan teknik yang disebut “Glycan Atlasing”. Dengan menggunakan mikroskop resolusi super yang canggih, mereka memetakan glikokaliks pada tingkat molekul gula individu dalam berbagai jenis sel. Pekerjaan mereka meliputi garis kultur sel, sel darah primer manusia, dan sampel jaringan.
Peta yang dihasilkan menunjukkan bahwa glikokaliks mengubah susunan molekulnya tergantung pada keadaan sel. Misalnya, sel kekebalan menunjukkan pola gula yang berbeda setelah distimulasi, mirip dengan apa yang terjadi selama respons imun. Menurut para peneliti, ini merupakan bukti langsung pertama bahwa fungsi glikokaliks hampir seperti tampilan layar, menampilkan informasi tentang keadaan internal sel pada permukaan luarnya.
Pola gula dapat membantu mendeteksi kanker
Tim menemukan bahwa pola gula berskala nano ini dapat dengan andal membedakan keadaan sel yang berbeda. Pengukuran mereka memungkinkan mereka untuk mengidentifikasi tahapan perkembangan kanker yang berbeda, membedakan antara sel kekebalan yang aktif dan tidak aktif, dan membedakan area jaringan payudara manusia yang bersifat kanker dan yang sehat.
Hasilnya menunjukkan bahwa permukaan sel mengandung informasi biologis terstruktur yang dapat dibaca menggunakan pendekatan standar. “Hasilnya memberikan dasar yang menjanjikan untuk pengembangan metode diagnostik di masa depan, karena Glycan Atlasing memberikan hasil yang dapat diandalkan bahkan dalam sampel yang kompleks,” jelas Möckl, pemimpin studi dan penulis koresponden.
Aplikasi medis masa depan
Para peneliti sekarang berencana untuk memperluas metode ini dengan menganalisis struktur target tambahan dan mengotomatisasi prosesnya lebih lanjut. Mereka juga berharap dapat mempelajari sampel dalam jumlah yang jauh lebih besar sehingga teknik ini pada akhirnya dapat diadaptasi untuk penggunaan medis rutin.
“Dalam penelitian skala besar, kami ingin menyelidiki pola permukaan mana yang terkait dengan perjalanan penyakit tertentu atau respons terapeutik dan bagaimana keadaan sel dapat dideteksi secara dini dan obyektif melalui permukaan,” kata Möckl, menjelaskan rencana masa depan timnya.
