Kecanduan obat apa pun - baik itu alkohol, tembakau, opioid atau obat-obatan terlarang, seperti kokain - adalah penyakit kronis yang menyebabkan perilaku mencari obat kompulsif yang individu sulit atau tidak mungkin untuk kendalikan bahkan ketika mereka sadar akan konsekuensi yang berbahaya, seringkali mematikan. .
Penggunaan jangka panjang mengubah struktur daerah otak yang terkait dengan penilaian, stres, pengambilan keputusan, dan perilaku, menjadikannya semakin sulit untuk mengabaikan keinginan akan obat.
Saya adalah seorang peneliti pascadoktoral di laboratorium Ming Xu di University of Chicago, tempat kami mempelajari kecanduan, dengan tujuan menemukan penyembuhan yang efektif. Dalam sebuah makalah di Teknik Biomedis Alam, kami menggambarkan pendekatan baru, yang kami kembangkan dan uji, yang menghambat pencarian kokain pada tikus dan benar-benar melindunginya dari dosis tinggi yang jika tidak akan mematikan.
Bagaimana terapi gen menghentikan kecanduan?
Hadir dalam hati dan darah manusia adalah enzim alami yang disebut butyrylcholinesterase, yang kami persingkat sebagai BChE. Salah satu tugas enzim ini adalah memecah, atau memetabolisme, kokain menjadi komponen yang tidak aktif dan tidak berbahaya. Faktanya, bahkan ada BChE manusia mutan (hBChE), yang direkayasa secara genetik untuk sangat mempercepat metabolisme kokain. Enzim mutan super ini diharapkan menjadi terapi untuk mengobati kecanduan kokain. Namun, memberikan enzim aktif kepada pecandu dengan menyuntikkan dan menjaga enzim ini berfungsi pada hewan hidup merupakan tantangan.
Jadi alih-alih memberikan enzim pada hewan, kami memutuskan untuk merekayasa sel batang kulit yang membawa gen untuk enzim BChE. Dengan cara ini sel-sel kulit akan dapat memproduksi enzim itu sendiri dan memasok hewan.
Dalam penelitian kami, pertama-tama kami menggunakan teknik pengeditan gen CRISPR untuk mengedit sel batang kulit tikus dan memasukkan gen hBChE. Sel-sel kulit yang direkayasa ini menghasilkan protein hBChE yang konsisten dan tinggi, yang kemudian dikeluarkannya. Kemudian kami menumbuhkan sel-sel punca yang direkayasa ini di lab dan menciptakan lapisan datar jaringan seperti kulit yang membutuhkan beberapa hari untuk tumbuh.
Setelah kulit yang ditumbuhkan di laboratorium selesai, kami mentransplantasikannya ke hewan inang di mana sel melepaskan sejumlah besar hBChE ke dalam darah selama lebih dari 10 minggu.
Dengan cangkok kulit yang direkayasa secara genetika melepaskan hBChE ke dalam aliran darah tikus inang, kami berhipotesis bahwa jika tikus mengkonsumsi kokain, enzim akan dengan cepat memotong obat sebelum dapat memicu respon kesenangan yang adiktif di otak.
'Imunisasi' terhadap kokain
Kokain bekerja dengan meningkatkan kadar dopamin di otak yang kemudian menghasilkan perasaan penghargaan dan euforia, yang memicu keinginan untuk mendapatkan lebih banyak obat.
Hewan-hewan yang menerima cangkok kulit yang direkayasa mampu membersihkan jumlah kokain yang disuntikkan lebih cepat daripada hewan kontrol. Otak mereka juga memiliki kadar dopamin yang lebih rendah.
Selain itu, cangkok kulit sel penghasil hBChE dapat secara efektif mengurangi tingkat overdosis mematikan dari 50 persen menjadi nol ketika hewan disuntik dengan dosis tinggi, berpotensi mematikan, dosis kokain. Ketika hewan diberi dosis mematikan, semua hewan kontrol mati sementara tidak ada hewan yang menerima kulit rekayasa mati. Seolah-olah enzim yang dihasilkan oleh cangkok kulit telah mengimunisasi tikus terhadap overdosis kokain.
Kami kemudian menilai apakah sel-sel yang memproduksi hBChE dapat melindungi terhadap pengembangan pencarian kokain. Kami menggunakan tikus yang dilatih untuk mengungkapkan preferensi mereka terhadap kokain dengan menghabiskan lebih banyak waktu di lingkungan yang kaya kokain. Di bawah dosis dan prosedur pelatihan yang sama, hewan normal memperoleh preferensi untuk kokain, sedangkan hewan inang dengan skin graft tidak menunjukkan preferensi seperti itu, menunjukkan skin graft dari sel-sel hBChE secara efisien memblokir efek hadiah yang diinduksi kokain. Dengan cara yang sama, hBChE yang diturunkan dari kulit secara efisien dan spesifik mengganggu pengulangan pencarian kokain setelah 25 hari penarikan.
Untuk menguji apakah pendekatan terapi gen ini akan berhasil pada manusia, kami menumbuhkan jaringan mirip kulit manusia dari sel induk kulit primer yang diedit secara genetik oleh CRISPR untuk memungkinkan produksi hBChE.
Kami didorong untuk melihat bahwa sel-sel epidermis manusia yang direkayasa menghasilkan sejumlah besar hBChE dalam sel yang dikultur di laboratorium dan pada tikus. Ini menunjukkan konsep terapi gen kulit mungkin efektif untuk mengobati penyalahgunaan dan overdosis kokain pada manusia di masa depan.
Mengadaptasi pendekatan ini untuk manusia bisa menjadi cara yang menjanjikan untuk memblokir kecanduan. Tetapi pertama-tama kita harus memiliki bukti yang cukup bahwa itu bekerja dengan baik dengan sedikit efek samping. Demikian juga, merekayasa sel-sel kulit dengan enzim yang menurunkan alkohol dan nikotin bisa menjadi strategi yang efektif untuk mengurangi kecanduan dan penyalahgunaan kedua obat ini juga.
Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation.
Qingyao Kong, peneliti Postdoctoral di Departemen Anesthesia & Critical Care, University of Chicago
