24 Juni 2023 - Shelly Jones
Bidang genetika telah sangat memajukan pemahaman kita tentang kehidupan, penyakit, dan kesehatan. Namun, genetika hanya merupakan bagian dari teka-teki. Epigenetik baru-baru ini mendapatkan pengakuan atas perannya yang signifikan dalam berbagai proses biologis, termasuk timbulnya dan perkembangan penyakit. Dengan mengungkap bagaimana epigenom kita berinteraksi dengan kode genetik dan lingkungan kita, kami berharap dapat menjelaskan bagaimana pengetahuan ini dapat mengubah diagnosis, prognosis, dan pengobatan kanker.
Loading...
Berlangganan ke Saluran Youtube Webmedy untuk Video Terbaru
Epigenetik mengacu pada perubahan ekspresi gen yang tidak melibatkan perubahan pada urutan DNA yang mendasarinya. Perubahan epigenetik adalah normal dan alami. Mereka sering dipengaruhi oleh usia, lingkungan, gaya hidup, dan keadaan penyakit. Mereka dapat menyebabkan perubahan spesifik dalam tubuh, seperti sel yang berkembang menjadi sel hati, otak, atau kulit, meskipun semuanya memiliki DNA yang sama.
Perubahan epigenetik adalah modifikasi yang memengaruhi ekspresi gen tanpa mengubah urutan DNA yang mendasarinya. Perubahan ini, tidak seperti perubahan genetik (mutasi), tidak melibatkan perubahan urutan nukleotida DNA. Sebaliknya, mereka memengaruhi cara sel membaca gen.
Pikirkan perubahan genetik sebagai perubahan dalam kata-kata sebuah buku, mengubah cerita fundamental. Perubahan epigenetik, di sisi lain, dapat dilihat sebagai catatan di pinggir buku. Mereka tidak mengubah kata-kata tetapi mempengaruhi bagaimana mereka ditafsirkan dan oleh karena itu bagaimana cerita itu dipahami.
Ini adalah modifikasi epigenetik yang paling sering dipelajari. Ini melibatkan penambahan gugus metil (atom karbon yang terkait dengan tiga atom hidrogen, CH3) ke molekul DNA, biasanya pada sitosin diikuti oleh guanin, tempat yang dikenal sebagai situs CpG. Ketika gugus metil menempel pada titik tertentu dalam gen, mereka dapat mencegah gen tersebut diekspresikan.
DNA dalam sel melilit protein yang disebut histon. Bersama-sama, mereka membentuk struktur yang disebut kromatin. Cara DNA dibungkus dapat mempengaruhi apakah gen dapat dibaca oleh sel. Jika kromatin terbuka dan longgar, ekspresi gen dapat terjadi. Jika ketat, itu bisa mencegah ekspresi gen. Modifikasi histon seperti asetilasi, metilasi, dan fosforilasi dapat mengubah bentuk kromatin dan dengan demikian mengatur ekspresi gen.
Meskipun molekul ini tidak mengkode protein, mereka memainkan peran penting dalam mengendalikan ekspresi gen. Salah satu jenis ncRNA yang paling banyak dipelajari adalah microRNA (miRNA), untaian kecil RNA yang dapat berikatan dengan messenger RNA (mRNA), mencegahnya membuat protein, dan dengan demikian memengaruhi ekspresi gen. Jenis ncRNA lain dapat memengaruhi cara struktur kromatin, sehingga mengendalikan gen mana yang dapat diakses untuk diekspresikan.
Metilasi biasanya bertindak untuk menekan transkripsi gen. Ketika gen dibungkam oleh metilasi, itu seperti memasang tanda jangan ganggu di pintu. Mesin yang dibutuhkan untuk membaca gen mendapat sinyal untuk tidak melanjutkan, dan dengan demikian, protein gen tidak dibuat.
Modifikasi histon dapat mendorong atau mencegah ekspresi gen. Misalnya, asetilasi histon sering melonggarkan DNA dan membuat gen lebih mudah diakses untuk transkripsi, mendorong ekspresi gen. Sebaliknya, jenis metilasi histon tertentu dapat menyebabkan kromatin tertutup dan padat, yang dapat mencegah ekspresi gen.
Molekul-molekul ini, terutama mikroRNA, dapat berikatan dengan messenger RNA dan mencegahnya diterjemahkan menjadi protein, sehingga bertindak sebagai penekan ekspresi gen yang kuat. ncRNA lain dapat merekrut protein yang memodifikasi struktur kromatin, membuat gen lebih atau kurang dapat diakses untuk diekspresikan.
Penting untuk diperhatikan bahwa proses ini seringkali tidak bekerja secara independen. Mereka dapat berinteraksi dan mempengaruhi satu sama lain dalam jaringan regulasi yang kompleks. Memahami modifikasi epigenetik ini dan interaksinya sangat penting untuk menghargai bagaimana ekspresi gen dikendalikan, dan bagaimana disregulasi proses ini dapat berkontribusi pada penyakit seperti kanker.
Modifikasi epigenetik memainkan peran penting dalam ekspresi gen. Ketika modifikasi ini menjadi tidak normal atau tidak sesuai, mereka dapat mengganggu fungsi normal sel dan berpotensi menyebabkan perkembangan kanker. Gangguan ini dapat terjadi dalam beberapa cara:
Gen penekan tumor sangat penting untuk menjaga pembelahan sel tetap terkendali. Ketika hipermetilasi terjadi di wilayah promotor gen-gen ini, hal itu dapat mematikannya, sehingga menghilangkan efek penghambatannya pada proliferasi sel. Hal ini dapat menyebabkan pertumbuhan sel yang tidak terkendali, yang merupakan karakteristik dari kanker.
Hypomethylation dapat mengaktifkan gen yang mendorong pertumbuhan sel, yang dikenal sebagai onkogen. Ketika gen-gen ini diaktifkan secara berlebihan, itu dapat menyebabkan pembelahan sel yang dipercepat yang menyebabkan kanker.
Modifikasi histone yang menyimpang dapat mengubah struktur kromatin dan menyebabkan aktivasi atau pembungkaman gen yang tidak tepat.
RNA non-coding, seperti miRNA, juga berperan dalam kanker. Beberapa miRNA, yang dikenal sebagai onco-miRs, dapat memicu kanker saat diekspresikan secara berlebihan. Lainnya, yang dikenal sebagai miRNA penekan tumor, dapat mencegah kanker. Tetapi ketika ekspresi mereka berkurang, itu dapat menyebabkan perkembangan kanker.
Hampir semua jenis kanker telah dikaitkan dengan perubahan epigenetik sampai taraf tertentu. Contohnya:
Hipermetilasi DNA sering terjadi pada kanker payudara, membungkam gen penekan tumor tertentu.
Pola metilasi abnormal, termasuk hipometilasi global dan hipermetilasi gen spesifik, berhubungan dengan kanker kolorektal.
Perubahan metilasi DNA dan modifikasi histone sering terlihat pada kanker paru-paru.
Perubahan metilasi DNA dan modifikasi histon terkait dengan beberapa jenis leukemia. Juga, jenis leukemia tertentu dikaitkan dengan mutasi pada enzim yang menambah atau menghilangkan tanda epigenetik ini.
Perubahan epigenetik, terutama metilasi DNA, berhubungan dengan perkembangan dan perkembangan kanker prostat.
Faktor lingkungan dan gaya hidup diketahui memengaruhi modifikasi epigenetik, yang berpotensi berkontribusi terhadap perkembangan kanker.
Paparan asap tembakau dapat menyebabkan perubahan metilasi DNA yang membungkam gen penekan tumor.
Nutrisi tertentu dapat memengaruhi proses epigenetik. Misalnya, folat, sejenis vitamin B, sangat penting untuk memproduksi dan memelihara sel. Ini juga diperlukan untuk proses metilasi. Diet rendah folat dapat menyebabkan hipometilasi DNA, yang dapat menyebabkan kanker.
Konsumsi alkohol jangka panjang dapat menyebabkan pola metilasi DNA abnormal, yang berpotensi menyebabkan kanker.
Paparan racun lingkungan tertentu, seperti asbes, dapat menyebabkan perubahan epigenetik yang terkait dengan kanker paru-paru dan mesothelioma.
Penuaan dikaitkan dengan perubahan lanskap epigenetik, termasuk perubahan metilasi DNA, modifikasi histon, dan ekspresi miRNA. Perubahan ini dapat berkontribusi pada perkembangan kanker.
Biomarker adalah indikator terukur dari tingkat keparahan atau adanya beberapa keadaan penyakit. Perubahan epigenetik, seperti pola metilasi DNA dan modifikasi histon, dapat spesifik untuk jenis kanker tertentu, dan karenanya berfungsi sebagai biomarker potensial.
Misalnya, metilasi gen tertentu dapat menunjukkan adanya jenis kanker tertentu. Demikian pula, perubahan tingkat RNA non-coding tertentu (seperti microRNAs) dalam darah atau cairan tubuh lainnya juga dapat bertindak sebagai biomarker kanker yang potensial. Karena perubahan ini sering terjadi pada awal perkembangan penyakit, perubahan ini dapat menjadi alat yang berharga untuk deteksi dini kanker, terkadang bahkan sebelum gejala muncul.
Terapi epigenetik melibatkan penggunaan obat-obatan atau tindakan lain untuk memperbaiki modifikasi epigenetik yang berkontribusi terhadap kanker. Tidak seperti pengobatan kanker tradisional yang bertujuan untuk membunuh sel kanker secara langsung, terapi epigenetik bertujuan untuk memprogram ulang sel kanker dengan membalikkan tanda epigenetik yang abnormal, sehingga mengembalikan kontrol ekspresi gen yang normal.
Salah satu aspek yang menarik dari penargetan perubahan epigenetik adalah, tidak seperti perubahan genetik, mereka berpotensi dapat dibalik. Ini membuka jalan baru untuk pengobatan kanker, di mana sakelar yang salah yang berkontribusi terhadap kanker dapat diatur ulang, menawarkan harapan untuk perawatan yang lebih efektif.
Beberapa obat epigenetik telah disetujui untuk pengobatan kanker, dan masih banyak lagi yang sedang diuji dalam uji klinis:
Obat-obatan seperti azacitidine dan decitabine menghambat DNA methyltransferases, enzim yang bertanggung jawab untuk menambahkan gugus metil ke DNA. Dengan melakukan itu, mereka dapat membalikkan hipermetilasi, berpotensi mengaktifkan gen penekan tumor. Obat ini disetujui untuk digunakan pada sindrom myelodysplastic, kelainan sumsum tulang yang dapat menyebabkan leukemia.
Obat-obatan seperti vorinostat dan romidepsin menghambat histone deacetylases, enzim yang menghilangkan gugus asetil dari histon. Hal ini dapat menyebabkan struktur kromatin yang lebih terbuka, berpotensi memungkinkan ekspresi ulang gen yang dibungkam. Obat ini digunakan dalam limfoma sel T kulit.
Obat ini, yang masih dalam tahap awal pengembangan, menghambat protein yang mengenali histon asetat. Mereka telah menunjukkan harapan dalam beberapa jenis leukemia dan tumor padat.
Meskipun sebagian besar masih dalam tahap percobaan, terapi yang dirancang untuk memodulasi level miRNA spesifik atau ncRNA lain sedang dikembangkan dan diuji.
Beberapa kemajuan terbaru telah memperluas pemahaman kita tentang peran epigenetik dalam kanker:
Perkembangan dalam teknologi pengurutan telah memungkinkan pemetaan epigenom secara mendetail, yang mengarah pada penemuan modifikasi epigenetik baru dan peran mereka dalam kanker.
Dengan memeriksa epigenom sel individu, peneliti dapat memahami bagaimana heterogenitas epigenetik dalam tumor dapat mendorong perkembangan kanker dan memengaruhi respons pengobatan.
Teknik inovatif ini memungkinkan deteksi sirkulasi DNA tumor (ctDNA) dalam aliran darah, yang membawa perubahan epigenetik yang ditemukan pada tumor. Ini menunjukkan potensi deteksi kanker non-invasif, memantau perkembangan penyakit, dan membimbing keputusan pengobatan.
Epigenetik siap untuk memainkan peran kunci dalam bidang pengobatan pribadi yang sedang berkembang. Dengan memahami perubahan epigenetik spesifik yang mencirikan tumor individu, perawatan dapat disesuaikan untuk menargetkan perubahan tersebut, yang berpotensi mengarah pada terapi yang lebih efektif dan kurang toksik. Misalnya:
Ini dapat digunakan untuk memandu pemilihan obat epigenetik. Jika tumor memiliki perubahan epigenetik spesifik, obat yang menargetkan perubahan tersebut dapat dipilih.
Penanda epigenetik dapat membantu memprediksi pasien mana yang cenderung merespons pengobatan tertentu. Misalnya, pola metilasi tertentu dapat memprediksi respons terhadap penghambat metiltransferase DNA.
Terapi epigenetik dapat digunakan dalam kombinasi dengan perawatan lain, seperti kemoterapi tradisional atau imunoterapi, untuk meningkatkan efektivitasnya.
Testosteron mengerahkan efeknya dengan mengikat reseptor androgen, yang terletak di berbagai jaringan di seluruh tubuh. Kompleks reseptor-hormon ini kemudian memasuki inti sel dan berikatan dengan daerah spesifik DNA, yang disebut elemen responsif androgen (AREs). Pengikatan ini mengatur transkripsi gen tertentu, mengubah produksi protein di dalam sel. Proses ini dikenal sebagai aksi genomik.
Efek testosteron bisa langsung, artinya berikatan dengan reseptor androgen itu sendiri, atau tidak langsung, melalui konversi menjadi hormon lain. Misalnya, testosteron dapat diubah menjadi dihidrotestosteron (DHT) oleh enzim 5-alpha reductase. DHT adalah androgen yang lebih kuat dan memainkan peran penting dalam jaringan tertentu seperti prostat dan folikel rambut. Alternatifnya, testosteron juga dapat diubah menjadi estradiol, suatu bentuk estrogen, oleh enzim aromatase. Proses ini sangat penting dalam kesehatan tulang.
Selain aksi genomik ini, testosteron juga dapat mengerahkan aksi non-genomik, yang lebih cepat dan tidak melibatkan perubahan transkripsi gen. Ini termasuk modulasi jalur pensinyalan seluler dan saluran ion, yang menyebabkan perubahan langsung pada fungsi sel.
Kombinasi tindakan genomik dan non-genomik ini memungkinkan testosteron memengaruhi beragam proses fisiologis, memengaruhi pertumbuhan otot, distribusi lemak, kesehatan tulang, kesehatan jantung, kesehatan metabolisme, dan banyak lagi.
Genetika mengacu pada studi tentang gen, warisan mereka dan peran mereka dalam sifat fisik dan fungsional suatu organisme. Epigenetik, di sisi lain, mempelajari perubahan organisme yang disebabkan oleh modifikasi ekspresi gen daripada perubahan kode genetik itu sendiri. Pada dasarnya, sementara genetika adalah tentang urutan DNA, epigenetik adalah tentang bagaimana gen dinyalakan dan dimatikan.
Perubahan epigenetik dapat berkontribusi pada perkembangan kanker dengan mematikan gen penekan tumor atau mengaktifkan onkogen. Ketika gen yang mengatur pertumbuhan dan pembelahan sel terpengaruh, hal itu dapat menyebabkan karakteristik proliferasi sel kanker yang tidak terkendali.
Ya, faktor gaya hidup dan lingkungan dapat memengaruhi perubahan epigenetik yang terkait dengan kanker. Misalnya, merokok dan konsumsi alkohol dapat menyebabkan perubahan metilasi DNA, sedangkan diet seimbang dan olahraga teratur dapat membantu mempertahankan regulasi epigenetik yang normal.
Perubahan genetik mengacu pada perubahan dalam urutan DNA, seperti mutasi, yang dapat diturunkan dari generasi ke generasi. Perubahan epigenetik, di sisi lain, tidak mengubah urutan DNA yang mendasari tetapi memodifikasi pola ekspresi gen melalui mekanisme seperti metilasi DNA, modifikasi histon, dan RNA non-coding.
Metilasi DNA dan modifikasi histon adalah dua proses epigenetik utama. Metilasi DNA biasanya menekan ekspresi gen dengan menambahkan gugus metil ke DNA, sementara modifikasi histon mengubah struktur DNA, membuatnya lebih atau kurang dapat diakses untuk transkripsi. Kedua proses tersebut sangat penting dalam mengontrol kapan dan bagaimana gen diekspresikan.
Ya, perubahan epigenetik dapat digunakan sebagai biomarker untuk deteksi dini kanker. Perubahan seperti pola metilasi DNA yang abnormal atau tingkat RNA non-coding yang berubah dapat menunjukkan adanya jenis kanker tertentu, bahkan pada tahap awal.
Keuntungan utama menggunakan biomarker epigenetik untuk deteksi kanker adalah potensi diagnosis dini. Namun, keterbatasan termasuk fakta bahwa beberapa perubahan epigenetik dapat terlihat pada penyakit yang berbeda atau bahkan pada individu yang sehat, yang dapat mempersulit interpretasi. Selain itu, teknik standarisasi untuk mendeteksi perubahan ini dapat menjadi tantangan.
Terapi epigenetik bertujuan untuk memprogram ulang sel kanker dengan membalikkan tanda epigenetik abnormal, sehingga mengembalikan kontrol ekspresi gen yang normal. Ini menargetkan sifat reversibel dari perubahan epigenetik, menawarkan jalan baru untuk pengobatan kanker.
Beberapa obat epigenetik telah disetujui untuk pengobatan kanker, termasuk penghambat DNA methyltransferase seperti azacitidine dan decitabine, dan penghambat histone deacetylase seperti vorinostat dan romidepsin.
Manfaat potensial dari terapi epigenetik untuk kanker termasuk pengobatan yang ditargetkan dan potensi untuk mengembalikan ekspresi gen normal. Namun, tantangannya meliputi potensi efek samping, risiko sel kanker menjadi resisten terhadap obat epigenetik, dan sifat kompleks epigenom.
Kemajuan terbaru di bidang epigenetik dan kanker meliputi perkembangan teknologi pengurutan, munculnya epigenomik sel tunggal, dan pengenalan biopsi cair, yang semuanya telah memperluas pemahaman kita tentang peran epigenetik dalam kanker.
Epigenetik dapat mengarah pada pengobatan kanker yang dipersonalisasi dengan memandu pemilihan obat epigenetik berdasarkan perubahan epigenetik spesifik individu. Penanda epigenetik juga dapat membantu memprediksi respon pengobatan dan dapat digunakan dalam kombinasi dengan pengobatan lain untuk meningkatkan efektivitasnya.
Pemahaman tentang epigenetik dapat membantu membentuk strategi pencegahan potensial terhadap kanker dengan mengidentifikasi modifikasi gaya hidup yang dapat mencegah atau memperlambat perubahan epigenetik yang menyebabkan kanker. Ini mungkin melibatkan mempromosikan kebiasaan gaya hidup sehat, seperti diet seimbang dan olahraga teratur, yang membantu mempertahankan regulasi epigenetik yang normal. Selain itu, skrining rutin untuk perubahan epigenetik tertentu pada individu yang berisiko memungkinkan intervensi lebih awal dan pencegahan yang lebih efektif.
Perspektif masa depan di bidang epigenetik dalam kaitannya dengan kanker cukup menjanjikan. Seiring pemahaman kita semakin dalam, kita dapat mengharapkan perawatan yang lebih personal, teknik deteksi dini yang lebih baik, dan strategi pencegahan yang efektif berdasarkan modifikasi gaya hidup. Selain itu, terobosan seperti teknologi pengurutan canggih dan biopsi cair, bersama dengan perkembangan dalam epigenomik sel tunggal, membuka jalan bagi penelitian dan aplikasi inovatif di bidang ini.
27 Desember 2023
17 Desember 2023
16 Desember 2023
15 Desember 2023
14 Desember 2023
12 Desember 2023
11 Desember 2023
30 November 2023
11 November 2023
28 September 2023
18 September 2023
10 Agustus 2023
Tetap terinformasi.
Dapatkan akses ke liputan industri pemenang penghargaan, termasuk berita terbaru, studi kasus, dan saran pakar.
Sukses dalam Teknologi adalah tentang tetap Terinformasi!
Berlangganan ke Saluran Youtube Webmedy untuk Video Terbaru
Menyumbangkan
Donasi murah hati Anda membuat perbedaan besar!
Tetap terinformasi.
Dapatkan akses ke liputan industri pemenang penghargaan, termasuk berita terbaru, studi kasus, dan saran pakar.
Sukses dalam Teknologi adalah tentang tetap Terinformasi!
Berlangganan ke Saluran Youtube Webmedy untuk Video Terbaru
Menyumbangkan
Donasi murah hati Anda membuat perbedaan besar!