Oleh Bill Sullivan
BLOOMINGTON, Ind, Lebih dari 37 juta orang di AS menderita diabetes. Menurut American Diabetes Association, 8,4 juta orang Amerika perlu mengonsumsi insulin pada tahun 2022 untuk menurunkan gula darah mereka. Namun insulin sulit untuk dikirim ke tubuh secara oral karena merupakan protein yang mudah dihancurkan di perut.
Sementara para peneliti sedang mengembangkan pil yang tahan terhadap pencernaan di perut dan kulit yang memantau gula darah dan melepaskan insulin secara otomatis, cara yang paling dapat diandalkan saat ini untuk mengonsumsi insulin adalah melalui suntikan yang sering.
Saya seorang profesor farmakologi dan toksikologi di Fakultas Kedokteran Universitas Indiana, tempat saya dan rekan-rekan mempelajari sistem penghantaran obat. Meneliti cara-cara baru yang inovatif untuk memasukkan obat ke dalam tubuh dapat meningkatkan seberapa baik pasien merespons dan mematuhi pengobatan. Cara yang lebih mudah untuk mengonsumsi insulin akan menjadi musik yang didengar oleh banyak penderita diabetes, terutama mereka yang bukan penggemar jarum suntik.
Dalam studi terbaru di The Lancet Diabetes & Endocrinology, para peneliti merekayasa sel untuk melepaskan insulin sebagai respons terhadap gelombang suara tertentu: musik dari band Queen. Meskipun perjalanannya masih panjang, sistem baru ini suatu hari nanti mungkin akan menggantikan suntikan insulin dengan dosis rock ‘n’ roll.
Apa itu diabetes?
Diabetes adalah penyakit kronis yang muncul ketika tubuh gagal memproduksi cukup insulin atau merespons insulin. Insulin adalah hormon yang dibuat pankreas sebagai respons terhadap peningkatan konsentrasi gula dalam darah saat tubuh mencerna makanan. Hormon penting ini mengeluarkan gula dari darah dan masuk ke otot dan jaringan tempat gula tersebut digunakan atau disimpan sebagai energi.
Tanpa insulin, kadar gula darah tetap tinggi dan menimbulkan gejala berupa sering buang air kecil, haus, penglihatan kabur, dan kelelahan. Jika tidak diobati, hiperglikemia ini dapat mengancam jiwa, menyebabkan kerusakan organ dan koma diabetes. Menurut Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit AS, diabetes adalah penyebab utama gagal ginjal, amputasi anggota tubuh bagian bawah, dan kebutaan pada orang dewasa, menjadikannya penyebab kematian kedelapan paling umum di AS.
Mengobati diabetes sangatlah mudah: Ketika tubuh kekurangan insulin, berikan lebih banyak insulin. Para ilmuwan telah menguasai cara membuat hormon tersebut, namun suntikan langsung adalah satu-satunya cara efektif untuk memasukkannya ke dalam tubuh. Pasien diabetes biasanya harus membawa botol dan jarum suntik insulin kemanapun mereka pergi. Mengingat banyak orang takut terhadap jarum suntik, hal ini mungkin bukan cara yang ideal untuk menangani penyakit ini.
Tantangan ini memicu para peneliti untuk mencari cara baru untuk memberikan insulin dengan lebih mudah.
Apa itu rekayasa seluler?
Sel adalah unit dasar kehidupan. Tubuh Anda terdiri dari ratusan jenis sel berbeda yang menjalankan fungsi khusus. Pada beberapa pasien diabetes, sel beta pankreas yang membuat insulin tidak berfungsi atau mati. Bagaimana jika ada cara untuk mengganti sel-sel yang rusak ini dengan sel-sel baru yang dapat memproduksi insulin sesuai permintaan?
Di sinilah peran rekayasa seluler. Rekayasa seluler melibatkan rekayasa genetika sel untuk melakukan fungsi tertentu, seperti memproduksi insulin. Memasang gen yang membuat insulin ke dalam sel tidaklah sulit, namun mengendalikan kapan sel memproduksinya merupakan sebuah tantangan. Insulin harus dibuat hanya sebagai respons terhadap kadar gula darah tinggi setelah makan, bukan pada waktu lain.
Para ilmuwan telah mengeksplorasi gagasan penggunaan saluran ion – protein yang tertanam dalam membran sel yang mengatur aliran ion seperti kalsium atau klorida – seperti perangkat yang dikendalikan dari jarak jauh untuk mengaktifkan aktivitas seluler. Sel dengan jenis saluran ion tertentu di membrannya dapat diaktifkan sebagai respons terhadap rangsangan tertentu, seperti cahaya, listrik, medan magnet, atau rangsangan mekanis. Saluran ion semacam itu ada secara alami sebagai perangkat sensorik untuk membantu sel dan organisme merespons cahaya, magnet, sentuhan, atau suara. Misalnya, sel-sel rambut di telinga bagian dalam memiliki saluran ion yang sensitif terhadap mekanisme yang merespons gelombang suara.
Menggabungkan rekayasa seluler dengan Queen
Profesor bioteknologi Martin Fussenegger dari ETH Zurich, sebuah universitas di Basel, Swiss, memimpin penelitian baru-baru ini yang menggunakan saluran ion sensitif-mekano sebagai kendali jarak jauh untuk memberi sinyal pada sel agar membuat insulin sebagai respons terhadap gelombang suara tertentu.
“Sel pelepas insulin yang dikontrol MUSIC” ini – MUSIC adalah kependekan dari kontrol seluler yang diinduksi musik – dibiakkan di laboratorium di samping pengeras suara. Timnya menguji berbagai genre musik dengan intensitas dan kecepatan berbeda.
Di antara lagu-lagu yang mereka mainkan adalah lagu-lagu pop seperti “Billie Jean” milik Michael Jackson, “We Will Rock You” milik Queen, dan “Hotel California” milik The Eagles; karya klasik seperti “Für Elise” karya Beethoven dan “Alla Turca” karya Mozart; dan tema film seperti “Live To Rise” dari Soundgarden, yang ditampilkan dalam “The Avengers,” sebuah film Marvel. Mereka menemukan Musik pop dengan bass rendah dan soundtrack film lebih mampu memicu pelepasan insulin dibandingkan dengan musik klasik, dan sel mampu melepaskan insulin dalam beberapa menit setelah terpapar lagu tersebut.
Secara khusus, mereka menemukan bahwa lagu Queen “We Will Rock You” paling mirip dengan kecepatan pelepasan insulin dalam sel beta pankreas normal.
Tim kemudian menanamkan sel pelepas insulin yang dikontrol MUSIC ke tikus penderita diabetes. Mendengarkan lagu Queen selama 15 menit sekali sehari mengembalikan jumlah insulin dalam darah mereka ke tingkat normal. Kadar gula darah pun kembali normal. Sebaliknya, tikus yang tidak dipaparkan lagu tersebut tetap mengalami hiperglikemik.
Bisakah musik membuat insulin pada manusia?
Meskipun hasil-hasilnya menjanjikan, diperlukan lebih banyak penelitian sebelum pendekatan musikal dalam memproduksi insulin ini dapat dipertimbangkan untuk digunakan pada manusia.
Salah satu kekhawatirannya adalah kemungkinan produksi insulin terlalu banyak, yang juga dapat menyebabkan gangguan kesehatan. Studi Fussenegger menemukan bahwa pembicaraan dan kebisingan di sekitar seperti suara bising dari pesawat terbang, mesin pemotong rumput, atau truk pemadam kebakaran tidak memicu sistem produksi insulin pada tikus. Musik juga perlu dimainkan di dekat perut tempat sel-sel pelepas insulin yang dikontrol MUSIK ditanamkan.
Dalam emailnya, Fussenegger menjelaskan bahwa uji klinis ekstensif harus dilakukan untuk memastikan kemanjuran dan keamanan teknik ini serta untuk menentukan berapa lama implan seluler dapat bertahan. Seperti halnya masuknya benda asing ke dalam tubuh, penolakan jaringan juga menjadi perhatian.
Rekayasa seluler suatu hari nanti dapat memberikan alternatif yang sangat dibutuhkan selain suntikan insulin yang sering dilakukan oleh jutaan penderita diabetes di seluruh dunia. Di masa depan, jenis sel yang berbeda dapat direkayasa untuk melepaskan obat lain di dalam tubuh dengan lebih mudah.
Bill Sullivan adalah profesor Farmakologi & Toksikologi, Universitas Indiana.
The Conversation adalah sumber berita, analisis, dan komentar independen dan nirlaba dari para pakar akademis.
