Sel-sel kanker mungkin berutang beberapa sifat destruktif mereka untuk unik, "berbentuk donat" DNA, menurut sebuah studi baru.
Studi yang dipublikasikan hari ini (20 November) dalam jurnal Nature, menemukan bahwa, dalam beberapa sel kanker, DNA tidak dimasukkan ke dalam struktur seperti benang seperti di sel-sel sehat - melainkan, materi genetik terlipat menjadi cincin- seperti bentuk yang membuat kanker lebih agresif.
"DNA menyampaikan informasi tidak hanya dalam urutannya tetapi juga dalam bentuknya," kata co-senior penulis Paul Mischel, seorang profesor patologi di University of California di San Diego.
Seperti yang mungkin Anda ingat dari kelas biologi, sebagian besar DNA kami dikemas rapat di dalam inti sel dalam struktur yang dikenal sebagai kromosom. Hampir semua sel memiliki 23 pasang kromosom, yang masing-masing terdiri dari sekitar 6 kaki (1,82 meter) DNA dengan rapat di sekitar kelompok protein yang berfungsi sebagai perancah.
Struktur yang penuh sesak ini memungkinkan beberapa gen dapat diakses oleh molekul-molekul yang "membaca" dan menjalankan instruksi genetik, sementara gen lain tetap tersembunyi. Hasilnya adalah mesin dengan pengaturan tinggi yang menjaga sel dari melakukan instruksi genetik yang tidak diinginkan dan dari replikasi (membuat "sel anak" baru) dengan cara yang tidak menentu.
"Semua yang kami pelajari tentang genetika mengatakan bahwa perubahan harus lambat," kata Mischel kepada Live Science. Tetapi bertahun-tahun yang lalu, Mischel dan timnya menemukan bahwa pada jenis kanker otak tertentu yang disebut glioblastoma, tumor "tampaknya dapat berubah pada tingkat yang tidak masuk akal." Sel-sel tumor, ketika mereka terbagi menjadi sel anak, tampaknya entah bagaimana memperkuat ekspresi onkogen - gen yang dapat mengubah sel biasa menjadi sel kanker.
Ternyata beberapa dari salinan onkogen yang telah diamplifikasi ini telah "melepaskan diri dari kromosom," kata Mischel. Setelah terlepas dari kromosom, mereka nongkrong di potongan DNA lain di dalam sel, menurut sebuah makalah yang dipublikasikan oleh jurnal Science pada tahun 2014. Mereka kemudian menemukan bahwa potongan-potongan DNA "ekstrachromosomal" (ecDNA) ini sebenarnya terjadi di hampir setengah dari kanker manusia tetapi jarang terdeteksi dalam sel-sel sehat, sebuah temuan penulis melaporkan dalam sebuah makalah yang diterbitkan dalam jurnal Nature pada 2017.
Dalam studi baru ini, mereka menemukan mengapa ecDNA sangat kuat. Kombinasi pencitraan dan analisis molekuler mengungkapkan bahwa potongan-potongan DNA ini melilit protein dalam bentuk cincin, mirip dengan DNA melingkar yang ditemukan pada bakteri.
Bentuk cincin ini memudahkan mesin sel untuk mengakses informasi genetik - termasuk onkogen - sehingga dapat dengan cepat menyalin dan mengekspresikannya (misalnya, menginstruksikan sel yang sehat untuk menjadi kanker), kata Mischel. Aksesibilitas yang mudah ini memungkinkan sel-sel tumor untuk menghasilkan sejumlah besar onkogen penggerak tumor, berkembang dengan cepat dan beradaptasi dengan mudah terhadap lingkungan yang berubah.
Terlebih lagi, para peneliti menemukan bahwa berbeda dengan sel-sel sehat yang membagi gen mereka ke sel anak mereka dengan cara yang teratur dan diharapkan, sel-sel kanker ini mendistribusikan ecDNA mereka secara acak. Ini seperti "sebuah pabrik untuk memompa berton-ton onkogen," yang mengarah ke beberapa sel anak yang menerima banyak salinan onkogen dalam satu pembelahan sel, kata Mischel.
"Ini adalah studi yang sangat menarik," kata Feng Yue, direktur Center for Cancer Genomics di Northwestern University Lurie Cancer Center, yang tidak terlibat dalam penelitian. "Karya ini merupakan kemajuan konseptual tentang bagaimana kontribusi ecDNA terhadap onkogenesis pada kanker manusia."
Mischel, dan beberapa penulis penelitian lain adalah pendiri Boundless Bio Inc., sebuah perusahaan yang meneliti terapi berbasis-DNA. Rekan penulis studi Vineet Bafna juga merupakan salah satu pendiri dan memiliki kepentingan ekuitas di perusahaan Digital Proteomics, tetapi penulis mengklaim bahwa tidak ada perusahaan yang terlibat dalam penelitian ini.
