Mutasi Gen

Sejak kanker diketahui sebagai suatu penyakit genetik yang disebabkan oleh mutasi atau perubahan-perubahan lain pada gen, penggunaan teknik DNA rekombinan semakin sering digunakan dalam menghambat perkembangan penyakit tersebut. Salah satu metode yang sering dilakukan adalah pendekatan terapi gen.

Tidak selalu dengan cara memperbaiki gen-gen dalam sel tumor yang tak terkendali, tetapi lebih sering dengan cara mengantarkan suatu gen ke dalam sel tumor dan gen tersebut kemudian mematikan sel tumor. Beberapa gen yang dijuluki "gen pembunuh" dapat mengode protein-protein yang bersifat racun atau protein-protein yang dapat memblok suatu reaksi metabolik vital dalam sel tumor. Beberapa "gen pembunuh" juga dapat secara langsung menyebabkan disintesisnya produk-produk yang bisa menginfeksi berbagai proses lain dalam sel.

Salah satu dari banyak tantangan dalam pengembangan pendekatan DNA rekombinan adalah bagaimana mengantarkan "gen pembunuh" hanya ke dalam sel tumor dan tidak ke sel normal. Pengantaran yang selektif merupakan satu aspek teknik yang sulit dalam terapi gen. Terapi gen yang paling berhasil dilakukan adalah yang menggunakan pendekatan ex vivo (di luar organisme hidup), di mana sel dipindahkan dari tubuh, dimanipulasi, dan selanjutnya dikembalikan ke tubuh, tetapi pendekatan ex vivo tidak dapat digunakan pada sel tumor karena sel tumor tidak dapat dipindahkan secara total dari tubuh.

Walau demikian, suatu pendekatan in vivo (di dalam organisme hidup) yang menjanjikan telah berhasil dilakukan dalam mengatasi sel tumor, yaitu menggunakan gen virus Herpes simplex-timidin kinase (HSV-tk) sebagai "gen pembunuh". Gen tersebut diisolasi dari virus Herpes simplex, suatu virus penyebab penyakit herpes.

Tahap-tahap medis dalam terapi gen menggunakan gen HSV-tk untuk mematikan sel-sel glioblastoma multiform (suatu tumor otak), seperti yang diinformasikan Mayfield Clinic & Spine Institute Cincinnati Ohio (1998), secara garis besar dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Operasi pembuangan bagian tumor yang dapat dibuang dari otak,

2. Pemasukan sel penghasil vektor yang membawa "gen pembunuh (gen HSV-tk)" secara injeksi atau implantasi ke sisa tumor yang tidak dapat dibuang dari otak,

3. Pemulihan setelah operasi serta pemeriksaan hasil menggunakan Magnetic Resonance Imaging-Scan (MRI-Scan),

4. Pemberian ganciclovir (GCV) secara intra- venous (infus) sesuai dosis,

5. Perlakuan dengan penyinaran (radiasi) berenergi tinggi. Penyinaran dilakukan ke bagian yang telah pulih, dua atau tiga minggu setelah pembedahan. Kemudian setiap dua bulan, tumor otak pasien dipantau dengan MRI-Scan dan setelah satu tahun diharapkan terapi gen tersebut memberikan hasil yang positif.

Berdasarkan data dari hasil penelitian yang dilakukan oleh tim Dr. Klatzmann di Department of Immunology, Hopital Pitie-Salpetriere, Paris, Perancis, yang dipublikasikan dalam Hum Gene Ther Volume 9 tahun 1998, terapi gen yang dilakukan terhadap 12 pasien, di mana nilai tengah waktu bertahan hidup dari semua pasien mencapai 206 hari, dengan 25 persen dari pasien mampu bertahan hidup lebih dari 12 bulan. Pada bulan ke-4 setelah terapi gen, 4 dari 12 pasien tidak memperlihatkan adanya tumor otak, nilai tengah waktu bertahan hidup 4 pasien tersebut adalah 528 hari. Satu pasien dari 12 pasien tersebut tidak terdeteksi tumor otaknya dan dinyatakan bebas dari tumor otak 2,8 tahun setelah menjalani terapi gen tersebut.

Mekanisme biokimia dan penggunaan teknik-teknik DNA rekombinan di balik suksesnya terapi gen in situ (langsung ke sel tumor) untuk mematikan glioblastoma multiform adalah dengan pengantaran "gen pembunuh" (gen HSV-tk) yang selektif ke sel-sel tumor. Pengantaran “gen pembunuh” ini, memerlukan pembawa (vector) Vektor yang sering digunakan dalam terapi gen adalah suatu retrovirus.

Retrovirus adalah virus berselubung yang genomnya berupa RNA untai tunggal sepanjang lebih kurang 10 kilobasa. Di dalam vektor retrovirus yang akan digunakan untuk membawa gen HSV-tk ke dalam sel tumor, beberapa "gen non-esensial", seperti gag, pol, dan env, yang secara langsung mengode protein-protein capsid, enzim-enzim untuk replikasi serta protein-protein pada selubung, digantikan oleh gen HSV-tk. Dengan demikian, dihasilkan suatu vektor retroviral rekombinan yang membawa gen HSV-tk. Vektor retroviral rekombinan biasanya diproduksi di dalam sel-sel penghasil vektor (vector producer cells/VPC) yang diisolasi dari fibroblast tikus.

VPC berisi gen HSV-tk yang mengode suatu "prodruk" (HSV-tk) kemudian dimasukkan ke dalam sel tumor dengan cara disuntikkan atau dapat juga melalui implantasi menggunakan tuntunan suatu instrumen yang disebut Magnetic Resonance Imaging-Guided Stereotactic Implantation. Gen HSV-tk yang telah berhasil masuk ke dalam sel tumor selanjutnya terekspresi dan menghasilkan HSV-tk (suatu enzim virus yang berperan sebagai katalisator reaksi fosforilasi). HSV-tk di dalam sel tumor berubah sensitivitasnya terhadap "drug" ganciclovir (GCV) yang dimasukkan secara intra-venous (infus) ke dalam tubuh pasien.

GCV-P selanjutnya diubah oleh enzim kinase dalam sel menjadi ganciclovir trifosfat (GCV-PPP), suatu inhibitor poten terhadap enzim DNA polimerase dan menyebabkan kematian sel tumor. Kematian sel tumor terjadi karena DNA polimerase yang memiliki fungsi vital pada proses replikasi DNA di dalam sel tumor terhambat (terinhibisi) oleh GCV-PPP.

Retrovirus menginfeksi hanya sel-sel yang sedang membelah, yaitu sel-sel tumor, tetapi tidak menginfeksi sel-sel otak terdiferensiasi normal. Selanjutnya, suatu mekanisme yang disebut gap junction terjadi di dalam sel-sel tumor, di mana GCV-PPP berdifusi dari sel-sel tumor terinfeksi ke sel-sel tumor tetangga yang belum terinfeksi dan mematikan sel-sel tumor tetangga tersebut. Efek mematikan ini dikenal sebagai Bystander Effect. Proses tersebut berlangsung secara terus-menerus sampai semua sel-sel tumor mati.

Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan oleh tim Dr. Klatzmann di Department of Immunology, Hopital Pitie-Salpetriere, Paris, Perancis, dapat disimpulkan bahwa pengobatan tumor otak melalui terapi gen dengan memanfaatkan gen HSV-tk dari virus herpes untuk mematikan glioblastoma multiform memberikan hasil yang memuaskan, sehingga dapat diterapkan sebagai pembunuh tumor otak.