Ilmuwan Pelajari Pertumbuhan Kristal Protein di Antariksa untuk Pengobatan

Protein terlibat dalam setiap aspek kehidupan, termasuk sebagai komponen penting dari sistem kekebalan tubuh dan sebagai bagian dari virus yang dapat membuat kita sakit. Saat mengonsumsi obat, obat itu mengikat protein tertentu di dalam tubuh. Proses ini kemudian mengubah fungsi protein, yang jika berfungsi dengan baik proses itu bisa membuat seseorang yang sakit menjadi sembuh.

Atas dasar itu, Stasiun Luar Angkasa Internasional atau International Space Station (ISS) telah menyediakan platform untuk menumbuhkan dan mempelajari kristal protein selama lebih dari dua dekade. Pada hari-hari awal penelitian gayaberat mikro, para ilmuwan menemukan bahwa kristal protein yang tumbuh di luar angkasa lebih seragam dan lebih besar daripada kristal yang tumbuh di gravitasi Bumi. Sejak saat itu, perusahaan obat dan peneliti akademik telah melakukan ratusan percobaan pertumbuhan kristal protein (PCG) di stasiun luar angkasa. Percobaan ini juga merupakan merupakan kategori percobaan tunggal terbesar yang dilakukan di laboratorium yang mengorbit.

Sejak 2005, program "Kristallizator" dari State Space Corporation Roscosmos telah menciptakan kristal protein tunggal yang sangat cocok untuk analisis menggunakan difraksi sinar-X atau X-rays. Salah satu hasil dari studi ini adalah mengidentifikasi struktur target obat anti-tuberkulosis, yang dapat membantu ilmuwan mengembangkan pengobatan. Kristal protein ini dibutuhkan agar para peneliti membutuhkan pengetahuan mendetail tentang struktur protein yang menyebabkan penyakit dan protein pada obat potensial. Karena itu, salah satu cara terbaik untuk menganalisis struktur protein adalah menumbuhkannya dalam bentuk kristal.

Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) telah aktif dalam penelitian pertumbuhan kristal protein dalam gayaberat mikro, terhitung sekitar dua pertiga dari semua eksperimen PCG di stasiun tersebut. Dalam serangkaian penelitian, JAXA PCG, telah memberikan struktur yang tepat dari banyak jenis protein dan telah menghasilkan penemuan obat yang potensial. Salah satu studi ini meneliti struktur kristal protein yang terkait dengan Duchenne Muscular Dystrophy (DMD), yakni kelainan genetik yang saat ini tidak dapat disembuhkan. Pekerjaan tersebut memberikan petunjuk untuk senyawa yang dapat menghambat penyakit, yang mengarah ke beberapa senyawa yang menjanjikan, termasuk yang disebut TAS-205.

Tim peneliti memperkirakan obat tersebut dapat memperlambat perkembangan DMD hingga setengahnya dan bahkan meningkatkan umur banyak pasien. Uji klinis pada pasien manusia selesai pada 2017. Co-investigator Mitsugu Yamada dari JAXA mengatakan uji coba Fase 3 yang lebih besar untuk menguji keefektifan TAS-205 dalam situasi yang mirip dengan penggunaan klinis aktual dimulai pada Desember 2020 dan akan berlanjut hingga 2027. JAXA melanjutkan pekerjaan ini, menghasilkan kristal berkualitas tinggi untuk memajukan pengetahuan biokimia dasar dan mendukung penemuan obat.

Selain menciptakan perawatan yang benar-benar baru, penelitian PCG di ISS dapat menghasilkan formulasi obat yang lebih mudah disimpan dan bertahan lebih lama, seperti yang stabil pada suhu kamar sehingga tidak perlu didinginkan. Modifikasi ini menurunkan biaya dan menyederhanakan distribusi obat. PCG-5, karya yang disponsori oleh ISS National Lab, berfokus pada bagaimana obat yang dikenal sebagai antibodi monoklonal diberikan kepada pasien.

Antibodi monoklonal tidak mudah larut dalam cairan dan biasanya diberikan secara intravena, sehingga pasien harus menghabiskan waktu berjam-jam di klinik. Suspensi kristal berkualitas tinggi yang diproduksi oleh PCG-5 memungkinkan pengiriman melalui injeksi, membuat perawatan lebih nyaman bagi pasien dan perawat dan secara signifikan mengurangi biaya.

Merck Research Laboratories, yang merupakan pengembang serangkaian eksperimen PCG, menghasilkan perangkat keras dan proses sederhana yang dapat digunakan ilmuwan dari disiplin ilmu lain untuk melakukan penelitian gayaberat mikro. JAXA yang telah bekerja untuk meningkatkan minat dalam penelitian PCG dalam gayaberat mikro misalnya telah mengembangkan teknologi untuk kristalisasi protein membran. Studi lain telah memajukan bidang kristalisasi protein dengan memproduksi proses baru untuk menumbuhkan kristal berkualitas tinggi di stasiun luar angkasa. Dengan menyediakan platform untuk penelitian PCG, stasiun luar angkasa memainkan peran kunci dalam menghadirkan pengobatan penyakit yang baru dan lebih baik kepada manusia di Bumi.