- Penelitian tentang gatal, basophils, dan ILC2s dulu tampak memiliki makna klinis yang rendah, tetapi kemudian menjadi jalur menuju pengembangan inhibitor JAK dan obat yang disetujui FDA
- Pada awalnya, translational research dipahami seperti transfer satu arah yang memindahkan penelitian sel dan hewan ke manusia, dan saat itu sulit mengekstraksi biologi yang mendalam dari jaringan manusia
- Setelah high-throughput dan single-cell sequencing, posisi validasi sampel manusia serta studi first-in-human meningkat, tetapi kritik bahwa “tikus adalah model yang tidak pasti untuk penyakit X” juga menjadi retorika yang melemahkan penelitian hewan
- Tikus yang dibuat dari observasi pasien dengan gain-of-function JAK1 mereproduksi inflamasi kulit, tetapi tidak menunjukkan asma; baru setelah paparan Alternaria alternata, kerentanannya terhadap inflamasi paru alergik meningkat
- JAK1 mendorong inflamasi pada sel imun, tetapi pada neuron sensorik paru ia memberikan program antiinflamasi, sehingga penemuan dapat terbatas jika batas bidang riset, model, dan hipotesis dibuat kaku
Jalur tidak lazim yang bermula dari penelitian gatal
- Sepuluh tahun lalu, gatal dianggap sebagai sensasi sepele oleh banyak dokter dan ilmuwan; pada masa postdoctoral fellowship, basophils dan ILC2s disebut sebagai sel peninggalan tanpa makna klinis
- Penelitian mengidentifikasi basophils dan group 2 innate lymphoid cells (ILC2s) pada kulit manusia, lalu mengaitkannya dengan atopic dermatitis (AD)
- AD dianggap sebagai penyakit yang terlalu kompleks untuk terapi bertarget, tetapi kemudian laboratorium tersebut memublikasikan penelitian bahwa inhibitor Janus kinase (JAK) menghasilkan efek antipruritik yang unik terhadap gatal
- Penelitian ini berujung pada paten penggunaan baru untuk gatal, dan menjadi dasar perancangan beberapa uji klinis acak terkait obat yang disetujui FDA dan first-in-class untuk AD serta penyakit pruritik yang kurang dikenal
Perubahan persepsi terhadap translational research
- Pada awal karier ilmiah, NIH mendefinisikan translational research ke dalam dua kategori
- T1: transfer pengetahuan dari penelitian dasar ke penelitian klinis
- T2: transfer pengetahuan dari penelitian klinis ke praktik nyata
- Definisi ini membuat translational science tampak seolah hanya bernilai sebagai transfer satu arah yang memindahkan inovasi dari sel atau hewan ke manusia
- Saat itu, bagi sebagian peneliti yang berorientasi pada ilmu murni, “translational” diterima seolah menyiratkan ketidakmurnian, ketelitian yang lebih rendah, dan kurangnya pemahaman mekanistik
- Dua puluh lima tahun lalu, sebelum teknologi seperti high-throughput sequencing dan single-cell sequencing muncul, sulit menarik kedalaman biologis dari jaringan manusia primer
- Semakin banyak penelitian manusia digabungkan dengan penelitian tikus, semakin besar pula kekhawatiran bahwa penelitian itu dapat terlihat teknis dan deskriptif
Kebangkitan validasi manusia dan kritik terhadap model hewan
- Ketika teknologi baru tampil di garis depan, posisi translational science berubah cepat, dan dalam makalah berdampak tinggi, validasi dengan sampel manusia praktis menjadi seperti persyaratan
- Studi first-in-human menjadi cara yang kuat untuk cepat naik ke garis depan suatu bidang
- “biomarker” dan “biobank” digunakan sebagai kata kunci dalam proposal pendanaan untuk mengisyaratkan pentingnya riset
- Dalam penilaian NIH, cara mengatakan “tikus adalah model yang tidak pasti untuk penyakit X” menjadi kritik umum yang melemahkan proyek
- Sebagaimana retorika negatif terhadap translational work di masa lalu terasa tidak nyaman, kemudian muncul retorika negatif baru seputar penelitian hewan
Dari observasi pasien JAK1 hingga tikus yang dibuat secara kebetulan
- Laboratorium tersebut terus menjalankan penelitian tikus bersama eksplorasi translational pada manusia
- Setelah pada 2017 memastikan hasil bahwa JAK1 pada neuron sensorik adalah mediator penting gatal, Stuart Turvey memberi tahu tentang mutasi germline gain-of-function (GoF) JAK1 pertama yang ditemukan pada pasien
- JAK1 bekerja sebagai jalur utama bagi berbagai sinyal cytokine di dalam sel imun
- Pasien-pasien tersebut menunjukkan patologi inflamasi multiorgan, termasuk penyakit seperti AD berat, asthma, dan food allergy
- Anak-anak dengan mutasi GoF JAK1 tidak merespons steroid dosis tinggi untuk gatalnya, tetapi setelah pemberian ruxolitinib oral yang menghambat JAK1/JAK2, gatal mereka mereda untuk pertama kalinya
- Observasi pasien ini selaras dengan hasil pada tikus, menunjukkan bahwa JAK1 mungkin merupakan pendorong penting gatal pada sistem saraf pasien
Model tanpa hipotesis dan fenotipe yang tidak cocok
- Diputuskan untuk membuat tikus yang mengekspresikan secara kondisional mutasi JAK1 persis seperti yang ditemukan pada pasien, tetapi tidak ada hipotesis yang jelas
- Awalnya mutasi GoF JAK1 manusia hendak dimasukkan hanya ke saraf sensorik, tetapi karena kesalahpahaman, terciptalah tikus yang mengekspresikan mutasi secara germline seperti pada pasien
- Tikus ini secara spontan menunjukkan inflamasi kulit mirip AD seperti pasien, tetapi berbeda dari anak-anak tersebut, tidak mengembangkan asthma
- Laboratorium tersebut sampai pada kesimpulan bahwa “manusia adalah model yang tidak pasti untuk penyakit tikus”
- Ada banyak alasan untuk membuang proyek ini—tikus yang salah dibuat, hipotesis yang tidak jelas, dan fenotipe yang tidak cocok—tetapi dari kekacauan itu muncul mekanisme neuroimun paru yang baru
Interaksi gen-lingkungan yang diungkap alergen lingkungan
- Agar tikus menunjukkan asthma-like disease, diperlukan paparan alergen
- Salah satu perbedaan penting antara tikus laboratorium dan manusia diasumsikan adalah bahwa tikus laboratorium hampir tidak terpapar alergen lingkungan
- Ketika dilakukan challenge dengan Alternaria alternata, alergen yang terkait dengan asthma, tikus GoF JAK1 menunjukkan peningkatan kerentanan terhadap inflamasi paru alergik
- Hasil ini sesuai dengan skenario klasik bahwa gen dan lingkungan berinteraksi untuk membentuk fenotipe klinis
- Tidak berhenti di sini dan menggali lebih dalam, perbedaan fungsi JAK1 berdasarkan tipe sel pun terungkap
Fungsi berlawanan JAK1 pada neuron sensorik paru
- Salah satu premis utama imunologi adalah bahwa cytokine sering bergantung pada downstream JAK signaling untuk menimbulkan efek pada epithelial atau stromal tissue seperti paru
- Pada tikus GoF JAK1 germline, sinyal JAK1 diperkuat di semua sel, sehingga muncul pertanyaan apakah sinyal JAK1 yang berlebihan pada sel imun memang wajib diperlukan
- Untuk mengujinya, dibuat bone marrow chimeric mice yang epithelial dan stromal cell-nya memiliki mutasi GoF JAK1, sementara sel imunnya memiliki mutasi wild-type
- Hasilnya berlawanan dengan perkiraan
- Sel imun tidak direkrut
- Aktivasi JAK1 di paru justru menghambat rekrutmen sel imun
- Setelah sekitar satu tahun kebingungan dalam menafsirkan hasil, disimpulkan bahwa aktivasi JAK1 bersifat proinflamasi pada sel imun, tetapi memberikan program antiinflamasi pada neuron sensorik yang menginervasi paru
- JAK1 juga menjalankan fungsi yang sama sekali berbeda di dalam sistem saraf untuk menjaga keseimbangan sistem imun
Saat bidang dan definisi membatasi arah riset
- Jalur riset ini bukan bench to bedside, melainkan dimulai dari observasi manusia, tanpa sengaja membuat penyakit tikus tanpa data awal, lalu kembali mencari mekanismenya
- Pada titik awal, tidak jelas apa inovasi atau dampaknya, bahkan organ mana yang akan menunjukkan hasil pun tidak dapat dikatakan dengan jelas
- Penelitian ini jauh melampaui cakupan grant yang ada, dan berlawanan dengan cara yang biasanya diajarkan untuk dihindari dalam translational research proposal
- Sikap tidak mengunci pemisahan seperti basic vs. translational researcher, hypothesis-driven vs. exploratory, immunologist vs. neuroscientist, allergist vs. dermatologist, itch vs. inborn error of immunity memungkinkan penemuan lintas disiplin
- Discipline, field, dan model adalah kerangka konseptual yang berguna, tetapi jika menghalangi kemampuan untuk berpikir lebih besar, semuanya harus terus-menerus diabaikan
1 komentar
Opini Hacker News
Penasaran apakah ada tautan untuk membaca teks lengkap tanpa paywall
Klik tautan di komentar teratas, lalu cari makalahnya dengan kode DOI
10.1016/j.cell.2024.08.006Kemungkinan besar penggunaan rekayasa jaringan dalam skala besar yang pertama, mungkin bahkan satu-satunya yang cukup luas, bukanlah bidang yang mencolok seperti menumbuhkan organ untuk transplantasi atau daging kultur laboratorium, melainkan menumbuhkan irisan hati untuk skrining toksisitas farmasi dalam jumlah besar
Bahkan jika isu hak hewan sepenuhnya dikesampingkan, kita menghabiskan terlalu banyak waktu dan uang untuk membunuh tikus, meski tahu bahwa mereka hanya sekadar cukup layak sebagai model toksikologi
Jika laboratorium bisa diisi dengan bioreaktor kultur irisan hati beraliran kontinu, hasilnya bisa keluar lebih cepat, waktu dan biaya berkurang besar, dan hasilnya jauh lebih akurat
Menyeimbangkan keamanan dan inovasi dalam kesehatan manusia itu benar-benar sulit
Ini bukan kritik terhadap FDA, melainkan lebih merupakan fakta yang sekaligus menunjukkan kesulitan dan peluang
Beberapa makanan yang aman dikonsumsi manusia pun bisa beracun atau berbahaya bagi tikus karena reaksi tikus terhadap senyawa kunci berbeda. Contoh umum termasuk teobromin dalam cokelat, kafein dalam kopi, dan kapsaisin dalam cabai
Ukurannya jauh lebih kecil dan dukungannya lebih sedikit daripada pihak yang ingin diregulasinya, dan masalah pintu putar antara lembaga federal dan perusahaan swasta juga sudah dikenal. Misi alami bahwa makanan dan obat diatur oleh satu lembaga juga tampaknya tidak lagi masuk akal dalam lingkungan sosial-politik saat ini
Premisnya menarik, tetapi di ponsel saya hanya bisa membaca bagian berwarna hijau. Penasaran apa arti gatal di sini, dan apakah ada ringkasan yang lebih singkat
Inti tulisannya adalah bahwa pada tikus yang dibuat agar mengalami asma bila memiliki latar genetik mirip manusia, asma tidak muncul. Alasannya, lingkungan laboratoriumnya terlalu bersih sehingga tikus tidak terpapar alergen; setelah alergen diberikan, asma muncul seperti yang diperkirakan
Dalam kasus ini, manusialah yang menjadi model tidak stabil untuk penyakit tikus. Manusia hidup dalam lingkungan yang sangat beragam dan kotor, dan bergantung pada genotipe, mereka bisa terpapar kondisi lingkungan yang memicu fenotipe tertentu. Jika kita hanya memodelkan genotipe di laboratorium tanpa memahami latar lingkungan seperti itu, fenotipe yang diperkirakan dari genotipe tersebut bisa tidak muncul
Kalau bisa membaca teks lengkapnya, ini tulisan yang menarik. Ada beberapa poin menarik dan bijak tentang melakukan riset biomedis, dan ada kalimat yang sangat menonjol karena sulit ditebak hanya dari judulnya
Yaitu bagian: “Cara umum untuk merusak proposal hibah di komite peninjau NIH adalah menyarankan bahwa ‘tikus bukan model yang dapat dipercaya untuk penyakit X’.” Pada kenyataannya, kebanyakan ilmuwan yang dengan percaya diri mengatakan tikus bukan model yang baik untuk X atau Y tidak cukup memahami genetika dan biologi tikus untuk menilai topik yang kompleks ini
Karena alasan yang punya kelebihan dan kekurangan, sebagian besar riset biomedis pada tikus, mungkin lebih dari 90%, dilakukan pada satu galur tikus inbred penuh bernama C57BL/6, disingkat B6. Hampir semua tikus knockout dan transgenik merupakan varian B6, dan galur inilah yang pertama kali diurutkan genomnya. Kelebihannya adalah keseragaman genetik, dan kekurangannya juga keseragaman genetik
Seperti yang Kim katakan, ketika seseorang berkata “tikus bukan model yang dapat dipercaya untuk penyakit X”, biasanya maksudnya adalah bahwa suatu pola penyakit tidak muncul pada tikus B6. Itu benar, tetapi bisa muncul pada jenis tikus lain, dan memang sering muncul. Untuk benar-benar mengetahuinya, perlu meneliti 5–100 galur tikus yang beragam, dan satu atau beberapa di antaranya mungkin memiliki penyakit yang dicari. Ini tidak jauh berbeda dari variasi penyakit pada manusia
Dari sebagian tulisan Kim, di atas itu ada kesimpulan yang sangat penting dan benar, meski tidak terlalu mengejutkan, bahwa lingkungan juga penting. Para peneliti membuat tikus dengan mutasi gain-of-function JAK1; peradangan kulitnya muncul mirip dengan pasien, tetapi asmanya tidak muncul. Namun ketika tikus dipaparkan pada Alternaria alternata, alergen terkait asma, kerentanannya terhadap peradangan paru alergi meningkat, dan akhirnya terlihat gambaran klasik bahwa gen dan lingkungan bersama-sama membentuk fenotipe klinis
Sebaliknya, tikus juga bisa menjadi model yang tidak stabil untuk penyakit manusia https://www.youtube.com/watch?v=hKTV2R6TT0Y [video][31 menit]
Hipotesis perluasan Weinstein jauh lebih menarik dan meyakinkan daripada makalah ini
Untuk model yang lebih dekat, kita bisa memakai monyet makaka, tetapi entah kenapa orang-orang menentangnya