Seorang ahli biologi molekuler dengan ketertarikan pada sengatan matahari

  • Whatsapp


Sel manusia seperti pabrik kecil yang serba guna. Dalam penelitiannya, ahli biologi ETH Gabriele Alessandro Fontana menyelidiki bagaimana sel memperbaiki DNA yang rusak. Mekanisme yang telah dia identifikasi akan membantu kita untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang penyakit dan untuk mengembangkan obat baru.

Mengekspos kulit Anda ke matahari terlalu lama tanpa perlindungan, dan Anda akan terbakar sinar matahari. Dengan kata lain, radiasi UV matahari akan menyebabkan respon inflamasi pada sel kulit yang terpapar. Terbakar terlalu sering dan Anda cenderung mengalami penuaan kulit dini, keriput dan risiko kanker kulit yang lebih tinggi. Tapi apa yang sebenarnya terjadi di dalam sel-sel kulit Anda ketika dirusak oleh sinar matahari?

Gambar mikroskop sel ragi roti (garis putih putus-putus). Dalam kasus kerusakan DNA, DNA yang rusak bergerak ke tepi nukleus (merah), di mana Rif1 mengikat mereka, membentuk “bintik” hijau di dekat membran nuklir dan memulai proses perbaikan. Kredit gambar: GA Fontana et al., Nat. komuni. 2019

Itulah pertanyaan Gabriele Fontana – seorang postdoc di Laboratory of Toxicology yang dijalankan oleh profesor ETH Shana Sturla – berusaha menjawab dalam proyek penelitian terbarunya. Fontana, yang tumbuh di dekat Cremona di Italia, telah melakukan penelitian di ETH Zurich sejak 2019, tetapi ketertarikannya pada dunia molekuler sel dimulai jauh lebih awal.

Bakat untuk biologi molekuler

Fontana mengembangkan minat dalam kimia dan biologi saat dia masih di sekolah. Dia memiliki antusiasme yang luar biasa untuk eksperimen ilmiah, namun bukan biologi tradisional, dengan fokus pada botani dan zoologi, yang mempercepat denyut nadinya. Minat Fontana yang sebenarnya terletak pada bidang penelitian biologi molekuler yang relatif muda, yang berhubungan dengan regulasi dan fungsi gen kita dan meneliti bagaimana gen berinteraksi dengan protein. Di sini, di dalam sel kita di mana Fontana percaya kita akan menemukan kunci untuk meningkatkan pemahaman kita tentang penyakit dan kemampuan kita untuk mengembangkan obat yang efektif.

Ketika ia memulai gelarnya di bidang biologi di Milan pada tahun 2001, analisis dan pengurutan DNA masih sulit dan mahal. Namun ketika program gelarnya berkembang, Fontana melihat prosesnya menjadi lebih cepat dan lebih mudah, bahkan untuk pengurutan seluruh genom. Bersemangat dengan peluang potensial dari teknik genetik baru, dia bertekad untuk bereksperimen dengannya sendiri.

Ia tinggal di Universitas Milano-Bicocca untuk studi doktoralnya, di mana ia meneliti penyebab molekuler amyotrophic lateral sclerosis (ALS), penyakit neuron motorik yang tidak dapat disembuhkan. Setelah menyelesaikan gelar doktornya, ia memutuskan untuk mengambil posisi postdoctoral di Institut Penelitian Biomedis Friedrich Miescher di Basel.

Plester yang menempel untuk kerusakan DNA

Pada saat dia berusia 30 tahun, Fontana berada di Basel untuk menyelidiki bagaimana sel memperbaiki DNA mereka yang rusak. Mekanisme ini sangat penting, karena kerusakan yang lebih parah dapat menyebabkan mutasi ganas yang pada akhirnya dapat menyebabkan kanker. “Dalam pekerjaan saya dengan rekan-rekan di Institut Friedrich Miescher, kami menemukan peran kunci dari protein yang disebut Rif1,” kata Fontana. Protein ini bertindak sebagai semacam “plester lengket” molekuler untuk DNA yang rusak.

Fontana menyadari bahwa proses ini terjadi di lokasi yang sangat spesifik di dalam sel. “Ketika untai DNA rusak,” katanya, “DNA yang rusak didorong ke tepi nukleus, di mana protein Rif1 berada, menunggu untuk menerima ekstremitas DNA yang rusak dan memulai proses perbaikan.” Ketika peneliti ETH mengamati proses ini di bawah mikroskop untuk pertama kalinya, dia hampir tidak bisa mempercayai matanya. Itu menunjukkan memang ada tempat khusus di dalam sel – semacam bengkel dengan layanan pengirimannya sendiri – di mana jenis kerusakan DNA tertentu diperbaiki. Tidak ada yang pernah menunjukkan ini dengan sangat jelas.

Sel kulit di bawah mikroskop

Tidak ada apa pun tentang kotak abu-abu yang tidak mencolok di Laboratorium Toksikologi di ETH Zurich yang menunjukkan bahwa itu adalah Ferrari perangkat penyinaran UV. Terjepit di antara centrifuge dan kotak kaca yang penuh dengan peralatan lab, kotak baja antikarat persegi mudah dilewatkan, setidaknya bagi orang awam. Untuk Fontana, bagaimanapun, ini adalah alat penting untuk mempelajari efek berbahaya dari radiasi UV pada kulit manusia.

Setelah lima tahun yang menyenangkan di Basel, ia pindah ke Zurich pada tahun 2019 untuk mengambil posisi di ETH, di mana ia melanjutkan pekerjaannya tentang kerusakan DNA dan konsekuensi patologisnya. Tapi tidak seperti proyek penelitiannya di Basel, di mana dia bekerja dengan sel ragi, dia sekarang mempelajari sel kulit manusia. Bagaimana sel-sel ini merespons kerusakan DNA sangat relevan, karena mereka terus-menerus terkena pengaruh lingkungan yang mengacaukan genom mereka.

Fontana mengambil sel kulit manusia yang dibiakkan di laboratorium dan secara sistematis memaparkannya pada radiasi UV. Dia kemudian menggunakan mikroskop dan berbagai metode biokimia dan genetik untuk memeriksa apa yang terjadi di dalam sel sebagai akibat dari paparan ini. Dengan melakukan itu, ia menemukan mekanisme yang telah lama berjuang untuk dipahami sepenuhnya oleh para ilmuwan.

Dasar untuk tabir surya baru

“Peningkatan radiasi UV menyebabkan kerusakan dan mutasi di lokasi tertentu dalam DNA nukleus dan mitokondria – dan kita dapat menggunakan perubahan ini pada sel kulit sebagai indikator baru penyakit kulit dan penuaan,” kata Fontana, menyimpulkan hasil penelitian yang akan dia lakukan. menerbitkan bekerja sama dengan atasannya, Hailey Gahlon. Di masa depan, mutasi spesifik tersebut dapat digunakan sebagai biomarker untuk meningkatkan dan mempercepat deteksi sel-sel kulit patologis.

Tetapi ahli biologi tidak hanya menemukan hubungan molekuler antara radiasi UV dan mutasi DNA pada sel-sel kulit. Bekerja sama dengan Mibelle Group, sebuah perusahaan Swiss, Fontana juga mempelajari dasar molekuler tentang bagaimana kerusakan DNA akibat UV dapat dikurangi dengan bahan aktif khusus yang dapat dengan mudah ditambahkan ke produk kosmetik di masa depan. “Temuan ini dapat menjadi dasar bagi generasi baru tabir surya dengan filter UV yang lebih efisien,” katanya, dengan kebanggaan yang dapat dimengerti.

Kolaborasi sebagai kunci sukses

Pada tahun 2021, Fontana menerima Penghargaan James Mitchell untuk penelitiannya di ETH Zurich. Penghargaan ini menghormati peneliti karir awal yang mendorong proyek penelitian kolaboratif dan interdisipliner. “Tanpa kolaborasi aktif dengan disiplin lain, biologi molekuler akan terhenti,” kata Fontana dengan tegas. Kelompok penelitiannya sendiri terdiri dari ahli kimia, fisikawan, ahli biologi molekuler, ahli toksikologi, dan ahli bioinformatika, semuanya bekerja pada minat yang sama.

Mereka berbagi tujuan: untuk meningkatkan pemahaman kita tentang mekanisme molekuler penyakit untuk meletakkan dasar bagi metode pengobatan baru. Pembongkaran mentalitas silo ini adalah salah satu hal yang menurut Gabriele Fontana sangat menarik tentang biologi molekuler.

Sumber: ETH Zurich




Pos terkait

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Situs ini menggunakan Akismet untuk mengurangi spam. Pelajari bagaimana data komentar Anda diproses.