Sebuah laboratorium robotika canggih di universitas terkemuka di Kanada memberi harapan besar bagi dunia medis terutama untuk pasien kanker dan kesuburan lewat nanoteknologi. Prof Yu Sun, sang penemu berharap inovasinya dapat bermanfaat bagi banyak pasien.
Selama ini, kemajuan dalam pengobatan dan deteksi dini telah meningkatkan tingkat kelangsungan hidup penderita kanker secara signifikan dalam beberapa dekade terakhir. Namun beberapa jenis kanker masih sangat mematikan. Misalnya pasien dengan glioblastoma (GBM), bentuk kanker otak yang paling umum dan agresif, hanya harapan hidup rata-rata hanya 12 hingga 18 bulan setelah diagnosis. Hanya seperempatnya yang mampu bertahan lebih dari satu tahun, dan hanya 5% yang bertahan lebih dari lima tahun.
Di Universitas Toronto, Prof Yu Sun dan timnya di Institut Robotika memanfaatkan potensi robot nano atau bidang teknologi yang mengembangkan robot berukuran mikroskopis, untuk membangun opsi pengobatan baru yang dapat mengubah permainan. Temuannya adalah ‘pisau bedah nano’ yang mencari sel kanker dan menghancurkannya dengan memutarnya saat diaktifkan oleh medan magnet.
Meskipun awalnya kemoterapi merupakan pengobatan yang efektif untuk kanker, pasien akhirnya mengembangkan resistensi sementara pada glioblastoma yang bisa terjadi dengan cepat. “Kami berharap dapat memberikan solusi bagi pasien kanker yang memiliki resistensi terhadap pengobatan. Dapatkah kami memberi mereka harapan untuk mengobati penyakit mereka?” kata Sun yang juga direktur pendiri Robotics Institute, mengutip The Guardian.
Kehilangan Ibu karena Kanker
Bagi Sun, penelitian ini memiliki dampak pribadi. Ia kehilangan ibunya karena kanker, dan melihat secara langsung dampak dari resistensi terhadap pengobatan. “Saya semakin menyadari bahwa pasien sangat membutuhkan teknologi yang dapat membantu mereka sebagai upaya terakhir,” katanya.
Bekerja sama dengan laboratorium Dr Xi Huang dari Rumah Sakit Anak Sakit Toronto (SickKids), tim Universitas Toronto mengembangkan bedah nano mekanis mereka dengan mengisi tabung nano karbon magnetik (molekul tubular yang terbuat dari karbon) dengan partikel oksida besi. Kemudian melapisinya dengan antibodi mengenali protein yang diekspresikan secara berlebihan oleh sel tumor GBM. Berkat antibodi, ketika tabung disuntikkan ke dalam tumor, mereka mencari sel kanker. Kemudian medan magnet berputar eksternal yang diterapkan secara tepat membuat tabung ikut berputar.
“Tabung tersebut menghasilkan torsi mekanis yang bekerja pada struktur seluler sehingga secara mekanis mengganggu struktur tersebut dan menyebabkan kematian sel,” kata Dr Xian Wang, yang menyelesaikan PhD-nya di bawah bimbingan Sun, dan kemudian pekerjaan pascadoktoralnya diawasi bersama oleh Huang dan Sun di Rumah Sakit untuk Anak. Karya Wang dalam mengembangkan pinset nano magnetik merupakan landasan bagi pisau bedah nano.
Dalam sebuah penelitian pada tikus penderita GBM yang resistan terhadap kemoterapi, bedah nano mekanis mengurangi ukuran tumor dan memperpanjang kelangsungan hidup hewan tersebut. Fakta bahwa obat ini membunuh sel secara fisik sangatlah penting, kata Wang, yang sekarang menjadi asisten profesor di Queen’s University di Kingston, Ontario, mengingat resistensi pengobatan terjadi karena sel kanker bermutasi untuk beradaptasi dengan pengobatan.
“Teknologi pisau bedah nano bersifat fisik – tidak memberikan kesempatan pada sel untuk bermutasi, itulah sebabnya kami melihatnya sebagai hal yang sangat penting,” kata Huang, yang memainkan peran penting dalam pengembangan bedah nano mekanis.
Reputasi sebagai Pionir
Selama lebih dari 20 tahun berkarir di bidang mikro dan robot nano, Sun telah mendapatkan reputasi sebagai pionir dalam karya yang berdampak pada masyarakat. Sebagai seorang mahasiswa pascasarjana, dia ingin sistem robotiknya yang bekerja pada sel tunggal memiliki indra peraba. Karena tidak dapat menemukan apa pun yang dapat melakukan pekerjaan tersebut, ia menciptakan solusinya sendiri yakni sensor gaya mikro yang kemudian diproduksi secara komersial. Produknya antara lain, digunakan oleh NASA untuk mengoptimalkan respons dari jendela mikro teleskop luar angkasa James Webb.
Ia juga mengembangkan sistem robot nano terkontrol loop tertutup pertama di dunia, bekerja sama dengan Hitachi High-Tech Kanada, yang bertindak sebagai “tangan” di samping mikroskop elektron sebagai “mata” untuk memanipulasi dan mengkarakterisasi material berskala nano serta sampel biologis.
Dalam bidang kesehatan, karya inovatif Sun juga berfokus pada awal kehidupan manusia. Di Universitas Toronto pada tahun 2012, ia dan timnya mengembangkan sistem yang pertama kali muncul di dunia yakni fertilisasi manusia otomatis. Sistem injeksi sperma intrasitoplasma robotik (ICSI) mereka menggunakan algoritma artificial intelligence (AI) yang dikembangkan dengan susah payah dan teknik mikromanipulasi robotik untuk memilih sperma secara non-invasif dengan kerusakan DNA paling sedikit.
Kemudian ia memasukkannya ke dalam sel telur manusia, meminimalkan kerusakan dibandingkan dengan metode manual dengan menggunakan perangkat getaran mekanis. Sun menyebutnya, sistem ini bekerja “seperti burung pelatuk yang menggunakan denyut mekanis untuk membuka membran sel telur dengan lembut”. Tujuannya untuk membantu memastikan anak-anak yang dilahirkan melalui program bayi tabung (IVF) tetap sehat.
Versi sistem yang disempurnakan saat ini sedang menjalani uji coba pada pasien. Sun berharap bedah nano mekanik timnya akan siap untuk uji klinis dalam waktu lima tahun. “Tekanan bekerja di bidang ini bukan karena menerbitkan makalah, tapi karena ada penyakit yang harus diobati,” ujarnya.
Semasa bekerja, ia berharap inovasinya dapat digunakan dengan efek transformatif di dunia nyata. “Saya ingin melihat teknologi pengobatan yang kami kerjakan digunakan di rumah sakit agar memberikan manfaat bagi banyak pasien,” katanya. “Karena tujuan melakukan penelitian adalah untuk membuat dunia menjadi lebih baik.”
