Memahami "Nanoimmunobiotechnomedicine"

Jakarta (ANTARA) - Nanoimmunobiotechnomedicine (NiBTM) merupakan kolaborasi pelbagai cabang ilmu pengetahuan modern, seperti nanoteknologi, imunologi, bioinformatika, medis, teknologi dasar dan aplikasi, neurosains, untuk memecahkan problematika mendasar yang seringkali dijumpai di dalam ilmu dasar.

Sebelum memahami NiBTM secara mendalam, alangkah baik bila mengetahui terminologi dasar. Bioinformatika adalah konseptualisasi biologi dalam istilah molekul bercita-rasa kimiawi (fisik) dan aplikasi teknik informatika (berasal dari multidisiplin ilmu, seperti: aplikasi matematika, sains komputer, dan statistik) untuk memahami dan mengorganisasi informasi terkait pelbagai molekul ini, dalam skala luas.

Singkatnya, bioinformatika adalah manajemen sistem informasi untuk biologi molekuler dan memiliki pelbagai aplikasi praktis. Nanobioteknologi adalah penerapan aplikasi nanoteknologi dalam bioteknologi. Misalnya: mekanisme seluler dasar, daya molekuler, gerakan molekuler, fenomena elektrokimiawi seluler pada model hewan coba, tanaman, dan selain manusia.

Nanomedicine adalah aplikasi medis dari nanoteknologi yang digunakan untuk terapi, diagnosis, monitoring, dan pengendalian sistem-sistem biologis.
Nanomedicine menggunakan peralatan berukuran nano untuk diagnosis, pencegahan, terapi penyakit, serta pemahaman tentang patofisiologi kompleks yang mendasari munculnya suatu penyakit.

Nanoteknologi adalah perkembangan teknologi dan riset di tingkat atom, molekuler, dan makromolekuler dalam skala sekitar 1-100 nanometer, untuk menyediakan pemahaman mendasar akan fenomena dan material berskala nano, untuk menciptakan dan menggunakan struktur, peralatan, dan sistem yang memiliki fungsi karena ukuran mereka yang kecil dan/atau sedang.

Teranostik adalah terminologi gabungan antara terapi dan diagnostik untuk menghubungkan keterkaitan antara diagnostik dan terapeutik, diharapkan untuk meningkatkan luaran dan keamanan pasien melalui pendekatan yang lebih personal dalam bidang kedokteran (personalized medicine).

Aplikasi NiBTM telah merambah di segala lini kehidupan. Salah satu contoh adalah aplikasi nanoteknologi di bidang kedokteran gigi. Para ilmuwan telah mengembangkan nanomaterial terapeutik, berupa: cisplatin PEG-PolyGA untuk tatalaksana kanker mulut, hidrogel untuk periodontologi, nanopartikel emas dan quantum dots untuk manajemen kanker oral.

Para ahli juga telah mengembangkan nanopartikel antimikroba, baik yang organik maupun inorganik. Contoh organik, seperti: chitosan, triklosan polimer, dan persenyawaan ammonium quaterner.

Adapun contoh inorganik, misalnya nanosilver, titanium dioksida, ACP, nanomaterial berbasis seng atau tembaga. Para ahli di bidang kedokteran gigi juga sedang mengembangkan nanostruktur dengan penguatan mekanis, seperti: pembuatan nanokarbon, nanosilika, nanozirkonia, nenogel polimer, nanohidroksiapatit, dan nanofibrilar silikat.

Semua nanostruktur ini berperan di dalam endodontik, bioceramics, komposit restoratif, biomineralisasi, dan odontologi implan.

Bila kita berdiskusi tentang skala nano, maka ada beberapa yang dapat menjadi perhatian. Ukuran hemoglobin sekitar 6,5 nanometer. Ukuran antibodi sekitar 12 nanometer. Ukuran virus influenza sekitar 130 nanometer. Ukuran nanokristal dan misel kopolimer blok sekitar 10-100 nanometer. Ukuran nanosuspensi sekitar 100-1.000 nanometer.

Nanopartikel memiliki multifungsi di dalam kehidupan sehari-hari. Aplikasi nanopartikel dapat dirasakan umat manusia di dalam bidang tekstil, biomedis, layanan kesehatan, pangan-agrikultur, industri, elektronik, lingkungan, hingga energi terbarukan.

Di bidang kesehatan, nanopartikel berfungsi sebagai antibakteri, proteksi sinar ultraviolet, nutraceutical (misal: antioksidan), pembasmi jamur, dan sebagainya.

Mari kita pahami NiBTM mulai dari perspektif bioteknologi. Secara harfiah, bioteknologi berarti manipulasi material genetik suatu organisme yang dilakukan secara sengaja.

Bahasan bioteknologi meliputi kultur sel, antibodi monoklonal, dan biologi molekuler. Kultur sel membahas tentang transfer gen-gen baru ke hewan coba dan kultur tumbuhan dari sel-sel tunggal. Antibodi monoklonal mengkaji tentang diagnostik dan obat-obat antikanker.

Biologi molekuler meninjau aspek teknologi DNA (solusi kriminal, bank DNA-RNA-protein, peta genom manusia), rekayasa genetika (cloning, sintesis protein baru, terapi gen), dan tracers (sintesis probes DNA spesifik dan lokalisasi gangguan genetik).

Perpektif nanobioteknologi memahami NiBTM melalui kacamatanya tersendiri. Sel adalah model nanomachine yang luar biasa yang mereplikasi diri di mana berbagai proses biologis lengkap dan jalur biokimia lainnya berproses pada skala nano. Keuntungan nanobioteknologi antara lain: penargetan obat, lokalisasi selektif, peningkatan permeabilitas, peningkatan efisiensi obat, penanggulangan sawar darah-otak, akumulasi pada konsentrasi yang lebih tinggi daripada obat normal.

Nanomedicine

Ada perspektif menarik, yakni nanomedicine dalam bionanoteknologi. Riset nanomedicine segera mengarah pada alat-alat penelitian yang bermanfaat, sistem pengiriman obat canggih, cara-cara baru untuk mengobati penyakit atau memperbaiki pelbagai sel dan jaringan tubuh yang rusak, serta membawa solusi tentang bioavailabilitas yang buruk, terutama terkait terapi RNA interferensi.
Contohnya sederhana. Nanopartikel berbasis lipid atau polimer diambil oleh sel karena ukurannya yang kecil, bukan dibersihkan dari tubuh. Nanopartikel ini dapat digunakan untuk memindahkan obat ke dalam sel yang mungkin tidak menerima obat itu sendiri.

Kajian NiBTM dapat dilihat dari perspektif theranostics, yakni perpaduan antara terapi dan diagnostik. Dari sisi terapi, berbasis terapeutik nanomedicine, dengan aplikasi berupa obat-obat antikanker, hGH, dan interferon-alpha-2b. Dari sisi diagnosis, berbasis diagnostik nanomedicine, yang berfungsi sebagai optical imaging (pada kasus kanker, artritis reumatoid, aterosklerosis) dan pencitraan MR (pada kasus Alzheimer dan kanker). Irisan keduanya merupakan nanopartikel multifungsional.

Kajian NiBTM dapat ditinjau dari pendekatan nanoteknologi. Pelbagai pendekatan nanoteknologi dalam kedokteran regeneratif terlihat nyata berupa nanomaterial, scaffolds, dan sel punca (stem cells). Nanomaterial bermanfaat sebagai saluran untuk pertumbuhan, properti bioaktif, diferensiasi preferensial dari sel-sel menuju lineage spesifik.

Scaffolds bermanfaat untuk menyimpan faktor-faktor pertumbuhan, integrasi dengan jaringan tetangga, perlekatan sel dan proliferasi.

Sel punca dapat berperan dalam pembebasan kemokin, dukungan seluler untuk integrasi/implantasi, diferensiasi menuju lineages yang spesifik.

Aplikasi NiBTM di berbagai bidang kehidupan, terutama kesehatan, telah terealisasi berkat dukungan nanoteknologi, nanomedicine, dan neurosains.

Nanoteknologi dapat digunakan untuk terapi stroke dan cedera sumsum tulang belakang (spinal cord injury, SCI). SCI disertai kerusakan jaringan dan pembentukan hambatan fisik dan biokimia yang mencegah regenerasi akson. Nanofiber yang kompatibel secara biologis atau hidrogel scaffolds dapat berfungsi sebagai jembatan permisif untuk regenerasi akson dan pembentukan kembali koneksi yang rusak.

Sel punca mesenkim dewasa memiliki potensi terapeutik yang menjanjikan dalam kedokteran manusia untuk terapi sel-sel susunan saraf pusat dan telah digunakan untuk transplantasi autologus dalam pelbagai uji klinis (clinical trials). miRNA mengindikasikan regulasi epigenetik dalam Ag NP-treated hESC-derived NPCs, dan hasilnya menyediakan pemahaman molekuler menuju perkembangan neurotoksisitas yang diinduksi oleh AgNPs. AgNPs menginduksi stres oksidatif dan neurogenesis disfungsional di tingkat molekuler dalam hESC-derived NPCs.

Ada koneksi dan korelasi nan mesra antara nanoteknologi, imunologi, neurosains, bioinfromatika, teknologi dasar-terapan, dan kedokteran. Interkoneksi ini mengungkapkan keberadaan nanoimmunobiotechnomedicine (NiBTM).

Penelitian terbaru haruslah senantiasa didukung oleh pemerintah dan pemangku kepentingan untuk membuat aplikasi yang lebih baik di bidang kedokteran dan kesehatan masyarakat.

Sinergi dan kolaborasi riset perlu senantiasa dikembangkan guna mewujudkan Indonesia jaya dan peradaban dunia yang semakin beradab.

*) dr Dito Anurogo MSc adalah dosen FKIK Unismuh Makassar, instruktur literasi baca-tulis tingkat nasional 2019, Director networking IMA Makassar, pengurus Asosiasi Sel Punca Indonesia, dokter literasi digital, penulis puluhan buku, kepala LP3AI ADPERTISI, pengurus FLP Makassar Sulsel, pengurus APKKM.