Studi menunjukkan model Alzheimer dalam cangkir dapat mempercepat pengembangan obat

Sepuluh tahun yang lalu, para peneliti memperkenalkan model baru untuk mempelajari penyakit Alzheimer yang disebut Alzheimer dalam cawan. Model tersebut menggunakan kultur sel otak dewasa yang disuspensikan dalam gel untuk menciptakan kembali perubahan yang terjadi pada otak manusia selama 10 hingga 13 tahun hanya dalam waktu enam minggu. Namun, apakah model ini benar-benar mereplikasi perubahan yang terjadi pada pasien? Dalam sebuah studi baru, para ilmuwan di Mass General Brigham dan Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) mengembangkan sebuah algoritma untuk menilai secara objektif seberapa akurat model Alzheimer mencerminkan perubahan fungsional dan genetik pada otak pasien. Hasilnya, yang dipublikasikan dalam jurnal Neuron, mengonfirmasi kesamaan utama, membuktikan bahwa model Alzheimer dalam cawan dapat digunakan untuk mempercepat evaluasi dan pengembangan obat baru.

Konfirmasi efektivitas model

"Tujuan kami adalah menemukan model terbaik yang paling akurat menggambarkan apa yang terjadi di otak pasien Alzheimer. Kami mengembangkan model 3D ini 10 tahun yang lalu, dan sekarang kami memiliki data yang menunjukkan bahwa model ini dapat mempercepat penemuan obat," kata rekan penulis studi Dr. Do Young Kim, dari Departemen Neurologi Rumah Sakit Umum Massachusetts.

Bersatu padu untuk melawan penyakit Alzheimer

Penelitian ini dimungkinkan oleh kolaborasi antara peneliti ilmu saraf dan ilmu sistem yang bertujuan untuk meningkatkan perawatan penyakit Alzheimer (AD). Selama beberapa dekade, masalah utama dalam penelitian AD adalah keterbatasan model tikus, yang tidak dapat mereproduksi plak amiloid dan ciri khas penyakit lainnya yang ditemukan pada manusia.

"Kita dihadapkan pada tantangan mendasar: memahami pola mana yang benar-benar menggambarkan kompleksitas penyakit Alzheimer di otak manusia," kata rekan penulis studi Dr. Winston Hyde dari BIDMC. "Dengan mengalihkan fokus dari gen individual ke jalur biologis, kami telah menciptakan sistem yang mengubah cara kita mendekati penemuan dan pengujian obat."

Platform algoritmik baru

Para peneliti mengembangkan platform analisis aktivitas jalur (IPAA) yang inovatif untuk menentukan model mana yang paling mencerminkan perubahan fungsional pada AD dan mengidentifikasi jalur utama untuk pengembangan obat. Dalam penelitian tersebut, mereka mengidentifikasi 83 jalur biologis yang tidak teratur yang umum pada sampel otak dari pasien AD yang telah meninggal dan model seluler 3D.

Salah satu jalur yang diteliti sebagai bukti konsep adalah p38 MAPK (mitogen-activated protein kinase). Dengan menggunakan penghambat p38 MAPK yang sebelumnya belum pernah diuji pada pasien AD, para peneliti mampu mengurangi perubahan patologis AD secara signifikan dalam model laboratorium, yang menyoroti potensinya untuk uji klinis.

Memperluas dan mempercepat pengembangan obat

Model Alzheimer's in a Dish, bersama dengan algoritma IPAA, telah memungkinkan para peneliti untuk menguji beberapa obat secara bersamaan. Ratusan obat dan senyawa alami yang disetujui telah diuji, sehingga membuka pintu bagi uji klinis.

"Kini kami memiliki sistem yang tidak hanya memungkinkan kami menguji obat baru dengan cepat, tetapi juga memprediksi obat mana yang paling efektif," kata Dr. Rudolph Tanzi, direktur McCance Center for Brain Health.

Masa Depan Penelitian

Kemajuan ini membawa dunia kedokteran lebih dekat untuk mengembangkan obat yang efektif untuk penyakit Alzheimer dan mempercepat pengenalannya kepada pasien. Pendekatan baru yang menggabungkan teknologi pemodelan canggih dan analisis algoritmik menjanjikan kemajuan signifikan dalam memerangi penyakit kompleks ini.

Studi ini dipublikasikan dalam jurnal Neuron.