Optogenetik: Sinar Baharu Buat Pesakit Strok?

Oleh: Dr. Syed Alhafiz Syed Hashim
Fakulti Perubatan, Universiti Kebangsaan Malaysia

Memahami Strok

Strok atau angin ahmar adalah antara penyebab utama kematian dan kecacatan kekal di seluruh dunia. Kajian dari tahun 2010 hingga 2014 menunjukkan insiden dan prevalens strok di Malaysia meningkat secara drastik dalam tempoh 5 tahun.  Strok berlaku apabila salur darah ke otak menjadi sempit, tersumbat atau pecah lalu mengakibatkan sel otak menjadi rosak dan mati, akibat kekurangan oksigen serta zat nutrien.  Otak adalah organ kompleks yang terdiri daripada ratusan juta unit sel saraf (neuron) yang berhubung di antara satu sama lain melalui isyarat elektrik dan kimia. Setiap bahagian otak mempunyai peranan yang khusus dalam mengawal tindak balas badan. Sebagai contoh, kawasan broka yang terletak pada bahagian hadapan (frontal) berfungsi untuk membolehkan sesorang mengeluarkan ucapan apabila menerima isyarat daripada sel saraf. Sekiranya sel saraf pada bahagian ini terjejas atau rosak akibat daripada strok, pesakit akan mengalami masalah untuk bertutur walaupun mereka pada dasarnya memahami apa yang disampaikan oleh orang lain. Keadaan ini dikenali sebagai afasia ekspresif. Malangnya, kebiasaan pesakit strok mengalami kerosakan saraf pada bahagian yang lebih besar menyebabkan mereka menjadi lumpuh, mempunyai masalah penglihatan, deria, memproses maklumat dan sebagainya bergantung kepada kawasan otak yang terjejas. Bagi seseorang pesakit itu mendapatkan semula fungsi-fungsi yang terjejas akibat strok, sel sel saraf yang terselamat perlu menjalani proses pengstrukturan semula dan membina jaringan yang baru. Sebarang teknik yang membolehkan manipulasi proses ini berlaku mempunyai potensi besar untuk memulihkan keadaan pesakit strok.

Kajian Optogenetik

Optogenetik adalah bidang kajian yang melibatkan penggunaan cahaya untuk memanipulasi aktiviti sel tertentu yang telah diubahsuai secara genetik. Teknik ini memanfaatkan protein yang dikenali sebagai opsin. Opsin merupakan protein-sensitif cahaya yang membenarkan sesuatu sel itu diaktifkan melalui pergerakan keluar masuk ion menerusi liang ataupun pam sekiranya dirangsang oleh cahaya tertentu. Dalam kajian sains otak, opsin jenis channerlrhodopsin-2 (ChR2) yang diperolehi daripada alga dimasukkan dan dipadankan ke dalam sel saraf. Dengan itu, sel saraf dapat diaktifkan dengan cara mendedahkan ia kepada cahaya lampu biru. Dalam erti kata yang lain, sekiranya kita memahami komunikasi antara sel saraf dalam mengawal aktiviti tertentu, kaedah ini membenarkan kita mengubah suai sel saraf tersebut dan mengaktifkan semula komunikasi yang terjejas akibat strok hanya dengan menggunakan tenaga cahaya. Kaedah optogenetik ini sebenarnya telah digunakan sejak tahun 2005 untuk mengkaji komunikasi antara sel saraf. Kajian oleh sekumpulan saintis dari Universiti Stanford pada tahun 2014 melihat kepada kesan ransangan sel saraf yang diubahsuai secara optogenetik terhadap kesan pemulihan dalam model strok tikus. Mereka mendapati rangsangan terpilih pada sel saraf yang tidak terjejas oleh strok mengakibatkan pengaktifan semula sel saraf lain di sekeliling kawasan sel yang mati. Kajian lain pada tahun 2017 oleh kumpulan saintis dari Universiti Victoria, Kanada turut mempamerkan potensi pendekatan optogenetik dalam meningkatkan pemulihan fungsi pada bahagian litar korteks somatosensori yang mengawal deria dan pergerakan dalam model strok tikus.

Aplikasi Kaedah Optogenetik Pada Manusia

Persoalannya adakah kaedah ini praktikal dan selamat untuk diaplikasikan pada manusia? Pada pengetahuan saya, kaedah ini belum lagi diaplikasikan pada sel saraf otak pesakit strok secara langsung. Namun demikian, terdapat beberapa kajian yang mengadaptasi teknik ini ke atas sel saraf otak bagi penyakit lain. Antaranya pada tahun 2016, saintitis dari negara Sweden dan Denmark menjalankan kajian ke atas sel saraf otak bahagian neokortikal dan hipokampus yang diambil daripada 9 orang pesakit sawan tidak terkawal (intractable epilepsy) yang menjalani rawatan pembedahan. Tisu saraf itu dikultur dan diubah suai bersama opsin ChR2. Hasil kajian tersebut mendapati sel saraf manusia yang diubah suai ini memberi tindak balas efektif terhadap rangsangan cahaya berdasarkan penghasilan gelombang elektrik. Selain itu, sel saraf yang dirangsang tersebut turut merangsang sel saraf yang berhampiran. Penyelidikan gabungan saintis daripada Universiti Harvard dan Institut Teknologi Massachusetts (M.I.T) pada tahun 2018 pula, menggunakan sel saraf motor yang diambil daripada pesakit sklerosis lateral amiotrofik (ALS) iaitu penyakit saraf motor yang menyebabkan otot menjadi lemah secara beransur-ansur. Kajian tersebut memberi fokus kepada pembentukan model optogenetik ALS untuk membolehkan ujian ubatan bagi rawatan penyakit (ALS) ini dijalankan dengan lebih meluas.

Potensi Kajian Terhadap Pesakit Strok

Walaupun secara realitinya agar sukar untuk mendapatkan sampel sel saraf daripada pesakit strok, terdapat beberapa kaedah lain yang boleh dipertimbangkan bagi membolehkan kajian terdapat sel ini dijalankan. Antaranya adalah dengan menggunakan teknik kejuruteraan tisu untuk menghasilkan sel saraf. Melihat dari sudut berbeza, selain daripada memberi fokus hanya kepada sel saraf, kaedah optogenetik boleh juga diaplikasikan kepada sel salur darah otak yang terjejas. Bayangkan sekiranya kita dapat mengubah suai sel salur darah ini dengan opsin ChR2, adalah tidak mustahil untuk kita merangsang dan mengalirkan salur darah berhampiran ke kawasan yang terjejas. Hasil gabungan pemulihan sel saraf otak dan pengaliran semula darah ini akan memberikan sinar baharu buat pesakit strok untuk kembali sembuh.

Penulis merupakan pensyarah perubatan di Jabatan Farmakologi, Fakulti Perubatan, Universiti Kebangsaan Malaysia.

Kredit Foto : biomedya