Bisakah kita mengendalikan warisan genetik? Studi RNA baru menunjukkan itu mungkin
Peneliti UMD telah menemukan mekanisme utama dalam regulasi gen yang dapat meningkatkan desain obat-obatan berbasis RNA.
Obat-obatan berbasis RNA adalah salah satu pendekatan yang paling menjanjikan untuk memerangi penyakit manusia, sebagaimana dibuktikan oleh keberhasilan baru-baru ini RNA terapi vaksin dan RNA beruntai ganda (dsRNA). Sementara penyedia layanan kesehatan sekarang dapat mengembangkan obat-obatan yang menggunakan dsRNA untuk menargetkan dan membungkam gen penyebab penyakit, tantangan yang signifikan tetap: secara efisien memberikan molekul RNA yang menyelamatkan jiwa ini ke dalam sel.
Sebuah studi baru yang diterbitkan di Elife Pada tanggal 4 Februari 2025, dapat mendorong terobosan dalam pengembangan obat berbasis RNA. Para peneliti di University of Maryland menggunakan cacing gelang mikroskopis sebagai model untuk mengeksplorasi bagaimana molekul dsRNA secara alami memasuki sel dan mempengaruhi beberapa generasi masa depan. Temuan mereka mengungkapkan beberapa jalur untuk penyerapan dsRNA dalam sel cacing – penemuan yang dapat meningkatkan metode pengiriman obat pada manusia.
Wawasan baru ke dalam transportasi RNA
“Temuan kami menantang asumsi sebelumnya tentang transportasi RNA,” kata penulis senior penelitian Antony Jose, seorang profesor biologi sel dan genetika molekuler di UMD. “Kami telah belajar bahwa molekul RNA dapat membawa instruksi spesifik tidak hanya di antara sel tetapi di seluruh generasi, yang menambahkan lapisan baru pada pemahaman kita saat ini tentang bagaimana warisan bekerja.”
Tim menemukan bahwa protein yang disebut SID-1, yang bertindak sebagai penjaga gerbang untuk transfer informasi menggunakan dsRNA, juga memiliki peran dalam mengatur gen lintas generasi. Ketika para peneliti menghapus protein SID-1, mereka mengamati bahwa cacing secara tak terduga menjadi lebih baik dalam lulus perubahan dalam ekspresi gen ke keturunannya. Bahkan, perubahan ini bertahan selama lebih dari 100 generasi-bahkan setelah SID-1 dikembalikan ke cacing.
Implikasi potensial untuk obat manusia
“Menariknya, Anda dapat menemukan protein yang mirip dengan SID-1 pada hewan lain termasuk manusia,” kata Jose. “Memahami SID-1 dan perannya memiliki implikasi yang signifikan bagi kedokteran manusia. Jika kita dapat mempelajari bagaimana protein ini mengontrol transfer RNA antar sel, kita berpotensi mengembangkan perawatan yang lebih baik untuk penyakit manusia dan bahkan mungkin mengendalikan warisan keadaan penyakit tertentu. ”
Tim peneliti juga menemukan gen yang disebut SDG-1 yang membantu mengatur 'gen melompat'— DNA Urutan yang cenderung memindahkan atau menyalin diri ke lokasi yang berbeda pada kromosom. Sementara gen melompat dapat memperkenalkan variasi genetik baru yang mungkin bermanfaat, mereka lebih cenderung mengganggu urutan yang ada dan menyebabkan penyakit. Para peneliti menemukan bahwa SDG-1 terletak di dalam gen melompat tetapi menghasilkan protein yang digunakan untuk mengendalikan gen melompat, menciptakan loop yang mengatur diri sendiri yang dapat mencegah gerakan dan perubahan yang tidak diinginkan.
“Sangat menarik bagaimana mekanisme seluler ini mempertahankan keseimbangan halus ini, seperti termostat menjaga rumah pada suhu yang tepat sehingga tidak terlalu hangat atau terlalu dingin,” jelas Jose. “Sistem harus cukup fleksibel untuk memungkinkan beberapa aktivitas 'melompat' sambil mencegah gerakan berlebihan yang dapat membahayakan organisme.”
Jose percaya temuan tim memberikan wawasan yang berharga tentang bagaimana hewan mengatur gen mereka sendiri dan mempertahankan ekspresi gen yang stabil lintas generasi. Mempelajari mekanisme ini berpotensi membuka jalan bagi perawatan di masa depan yang inovatif untuk penyakit yang diwariskan pada manusia.
Ke depan, tim berencana untuk menyelidiki mekanisme yang terkait dengan pengangkutan berbagai jenis dsRNA, di mana SID-1 terlokalisasi dan mengapa gen tertentu diatur dari generasi ke generasi sementara yang lain tidak.
“Kami hanya menggaruk permukaan,” kata Jose. “Apa yang kami temukan hanyalah awal dari memahami bagaimana RNA eksternal dapat menyebabkan perubahan yang diwariskan yang bertahan selama beberapa generasi. Pekerjaan ini akan membantu para ilmuwan lebih memahami cara merancang dan memberikan obat-obatan berbasis RNA kepada pasien secara lebih efektif. ”
Referensi: “Transportasi Antargenerasi RNA beruntai ganda dalam C. elegans dapat membatasi perubahan epigenetik yang diwariskan” oleh Nathan M Shugarts Devanapally, Aishwarya Sathya, Andrew L Yi, Winnie M Chan, Julia A Marre dan Antony M Jose, 4 Februari 2025, Elife.
Doi: 10.7554/Elife.99149
Penelitian ini didukung oleh Institut Kesehatan Nasional (Penghargaan No. R01GM111457 dan R01GM124356) dan Yayasan Sains Nasional AS (Penghargaan No. 2120895).
