Download Bagaimana Mereka (sel Kanker) Berjalan

Ahmad Faried
1
Bagaimana mereka (sel kanker) berjalan?
Oleh: Ahmad Faried
Pendahuluan
Istilah kanker berasal dari bahasa latin yang artinya adalah kepiting. Penyakit
keganasan, kanker, diibaratkan seperti capit-capit lengan kepiting oleh seorang
Hippocrates, yang mengamati bahwa penyakit kanker dapat menyebar didalam tubuh
dan biasanya berakhir pada kematian.
Apakah sel kanker itu? Secara umum sel kanker didefinisikan sebagai sel yang tidak
normal, yang tumbuh serta berkembang biak secara cepat dan tidak terkendali. Sel
kanker tidak perduli dengan keterbatasan zat makanan, ruang dan fakta kalau mereka
harus berbagi dengan sel-sel normal yang ada disekitarnya. Lebih jauh dari itu, mereka
mengabaikan perintah untuk berhenti berbiak oleh tubuh yang bersangkutan.
Sel tubuh yang normal juga tumbuh, membelah diri dan pada saat tertentu mereka
akan mati. Akan tetapi pada sel kanker, mereka terus tumbuh, memperbanyak diri dan
berusaha menghindari kematiannya (apoptosis), lebih buruknya lagi kecepatan
pertumbuhan sel kanker jauh melebihi sel-sel yang normal.
Secara garis besar kanker dibagi menjadi dua kelompok, kanker jinak dan kanker
ganas. Kanker jinak (benign) memiliki kecenderungan untuk tumbuh lebih lambat dari
kanker ganas dan mereka tidak menyebar keorgan lain didalam tubuh. Sedangkan
kanker ganas (malignant) memiliki pertumbuhan sel yang sangat cepat, dapat
menginvasi serta menghancurkan jaringan disekitarnya dan pada fase tertentu akan
menyebar ke organ-organ lain didalam tubuh.
Pertanyaannya adalah, bagaimana sel kanker ini dapat tumbuh dan berjalan lebih
cepat dari sel normal, yang pada akhirnya mereka akan mencari pembuluh- darah atau
-lymph untuk selanjutnya menyebar ke organ tertentu didalam tubuh (metastasis).
Ada tiga tipe gen yang bertanggung jawab atas proses seperti yang tersebut diatas,
yaitu: gen-gen yang jahat (oncogenes), gen-gen yang baik (tumor suppressor genes) dan
gen-gen yang berfungsi memperbaiki gen lain yang rusak (mismatch-repair genes).
Ahmad Faried
2
Sel Berjalan (The Crawling Cells)
Terbentuknya sel kanker dan kemampuannya untuk ‘berjalan’, metastasis, adalah
suatu proses yang sangat kompleks, yang melibatkan benyak gen didalamnya. Pada
perjalanannya, satu sel kanker harus melepaskan diri dari kelompoknya (primary
tumor) untuk mengadakan invasi kedaerah sekitarnya, berusaha menembus pembuluh
lymph atau secara langsung mencari pembuluh darah, berjuang melawan proses
pertahanan tubuh (host immune defense), berhenti diorgan tujuannya dan memulai
berkembang biak di lingkungan barunya (secondary tumor).1
Dari sekian banyak oncogene yang berperan dalam proses metastasis, Ras-superfamily
dari small GTP-binding proteins merupakan yang paling banyak dipelajari.
Ras-superfamily terdiri dari 130 members diantaranya Ras, Rho, Arf/Sar 1 dan
Rab/Ran-subfamilies.2 Semua aspek dari sel berjalan, invasi, termasuk didalamnya
polarisasi dari sel, remodeling cytoskeletal dan penerimaan signal-signal keganasan
dari luar sel dikendalikan oleh Rho-GTPases.3
Rho-GTPases subfamily terdiri dari monomeric GTP-binding proteins dengan berat
molekul rendah, ~20-30 kilo-Dalton (kDa), yang pada sel fibroblast normal juga sangat
dibutuhkan untuk sel bermigrasi, akan tetapi over-ekspresi dari protein-protein ini
akan merangsang sel-sel epitel untuk bermigrasi pula.4
Rho Protein
Ada tiga kelas Rho family yang paling banyak dipelajari, RhoA, Rac1 dan CDC42, yang
merupakan central dogma dari icon sel berjalan. Rho sendiri memiliki tiga isoforms di
dalam human genome: RhoA, RhoB dan RhoC, tetapi ketiganya memiliki fungsi yang
berbeda dalam keganasan. RhoA dan RhoC merupakan aktor utama dalam proliferasi
dan transformasi sel menjadi ganas, sementara itu RhoB merupakan tumor suppressor
gene yang akan menjadi balance dari kedua-rekannya yang lain.2
Rho protein sangat berperan dalam meregulasi perubahan bentuk sel, polaritas dan
pergerakannya melalui mekanisme kontraksi actin myosin, cell adhesion, dan
microtubule dynamic.5 Layaknya seperti manusia, sel kanker juga memiliki kerangka,
otot dan indra peraba, yang kombinasi dari semuanya akan membuat sel kanker dapat
berjalan kearah yang dia inginkan (Gambar 1).
Ahmad Faried
3
Gambar 1. The crawling cell (Ridley AJ. J Cell Sci. 2001; 114: 2713-22).
Rho Protein dan Kanker
Hal yang paling nyata dari keterlibatan RhoA dan RhoC dalam membuat sel menjadi
ganas adalah apabila kita mempelajarinya langsung pada pasien dengan kanker ganas.
Ekspresi berlebihan dari RhoA dan RhoC kami temukan pada pasien kanker esophagus
stadium lanjut, dimana keberadaanya berhubungan dengan parameter klinis seperti:
kedalaman invasi masa tumor, distant metastasis, invasi ke pembuluh lymph dan
pembuluh darah. Disamping itu pasien-pasien yang positif memiliki ekspresi yang
berlebihan dari RhoA ini akan memiliki prognosis yang jauh lebih buruk.6,7
Sementara itu RhoC diidentifikasikan oleh Merajver group (The University of Michigan
Cancer Center, Ann Arbor, MI, USA) sebagai marker keganasan bagi pasien kanker
payudara. Inflamatory breast cancer (IBC) adalah phenotype yang sangat invasive dan
memiliki kemampuan metastasis yang tinggi, Merajver et al., mendapatkan bahwa
RhoC terekspresi pada lebih dari 90% penderita IBC dibandingkan yang non-IBC.8
Gambar 2., menunjukan ekspresi dari Rho-family di cancer cell nest.
Uniknya dari kedua Rho protein ini, RhoA dan RhoC, tidak didapatkan kerusakan gen
(mutation) didalamnya. Ekspresi yang berlebihan dari Rho-family disebabkan karena
regulasi yang salah di Rho-regulatory proteinnya (yang perlu ATP untuk aktifitasnya).
Ahmad Faried
A
4
B
Gambar 2. Ekspresi RhoA di kanker esophagus ( A)6 dan ekspresi RhoC di IBC (B).8
Property Keganasan dari RhoA dan RhoC
Secara biomolekular, kedua jenis Rho protein ini memiliki 94% primary sequence yang
identik (hanya berbeda 11 asam-amino saja), perbedaan dasarnya hanya terdapat di
daerah C-terminal. Sedangkan pada daerah N-terminal, mengandung banyak asam
amino yang mengikat GTP bersama dengan region switch-1 dan switch-2 untuk
mengaktifkannya dari status GDP-bound menjadi GTP-bound, dengan kata lain
N-terminal adalah daerah yang penting untuk memulai aktifitasnya.
Data-data klinis menunjukan pentingnya peranan Rho-GTPases ini, yang merangsang
kami meneliti lebih jauh peranan keduanya dalam keganasan sel kanker esophagus
secara in vitro dan in vivo menggunakan hewan percobaan (Gambar 3).
Sub cutan inj.
TE-2 RhoA
Sub cutan inj.
Tail vein inj.
TE-2 RhoC
Tail vein inj.
Gambar 3. BALB/c nude (nu/nu) mice disuntik hasil transfeksi gen RhoA dan RhoC.9
Ahmad Faried
5
Kami melakukan tehnik transfeksi gen (memaksa suatu sel untuk menghasilkan gen
yang kita inginkan dan dalam percobaan ini kami menggunakan pMX-IRES-GFP yang
mengandung
green
fluorescence
protein
sebagai
ekspresi
vector-nya)
untuk
menghasilkan bentuk aktif dari RhoA, RhoC dan bentuk non-aktif dari RhoA.
Hasil in vitro menunjukan bahwa dengan menggunakan tehnik proliferation- dan
migration-assay, bentuk aktif RhoA dan RhoC meningkatkan kemampuan sel berbiak
dan berjalan lebih cepat dari sel yang hanya ditransfeksikan dengan bentuk nonaktifnya. Hal ini juga terbukti pada hewan percobaan yang disuntikan bentuk aktif
dari kedua protein ini lalu dibandingkan dengan tikus kontrolnya (mock), Tabel 1.9
Kesimpulan dari study ini, kami menemukan bahwa RhoA lebih berperanan dalam
pertumbuhan sel kanker dibandingkan RhoC, sementara itu RhoC lebih berperan
dalam menginduksi metastasis jauh (seperti paru-paru dan liver). Aktifasi keduanya
akan menyebabkan oncogene-lain aktif bersama-sama mereka (down-stream effectors).
Rho protein berkemampuan untuk merubah sel menjadi phenotype yang lebih ganas.
Table 1. The experimental metastatic results and primary tumor volume
Cell line
No. Tumour
No. lung
metastasis
No. Mice
Mean±SD
tumour volume
Mock
0/5
0/5
5
0
TE-2 RhoA
5/5.
0/5
5
164.5±35.5 mm³
TE-2 RhoC
5/5.
4/5.
5
97±19 mm³
TE-2 dnRhoA
0/5.
0/5
5
0
P -Value
A/C : 0.03*
SD: Standard Deviation; *: Significant; A: RhoA; C: RhoC; dn: dominant negative
Penutup
Dewasa ini semakin banyak informasi yang kita ketahui tentang penyakit keganasan,
salah satunya peranan Rho-GTPases, yang berefek dalam pertumbuhan tidak
terkontrol, merangsang sel untuk berjalan dan menyebar ke luar daerah asalnya.
Pengetahuan dasar tentang keganasan ini akan merangsang pemikiran para peneliti
dan praktisi kedokteran untuk dapat memutus mata rantai proses keganasan dan
mengembangkan obat-obatan yang dapat mentarget jalur-jalur keganasan ini.
Ahmad Faried
6
Daftar Pustaka:
1.
Fidler I.J. Critical factors in the biology of human cancer metastasis. Cancer Res
1990; 50: 6130-6138.
2.
Takai Y, Sasaki T, Matozaki T. Small GTP-binding proteins. Physiol Rev 2001; 81:
153-208.
3.
Sahai E, Marshall C.J. Rho-GTPases and cancer. Nat Rev Cancer 2002; 2: 133-142.
4.
Ridley A.J, Comoglio P.M, Hall A. Regulation of scatter factor/hepatocyte growth
factor responses by Ras, Rac, Rho in MDCK cells. Mol Cell Biol 1995; 15: 1110-1122.
5.
Faried A, Nakajima M, Sohda M, et al. Role of Rho GTPase and its malignancy
potential of human ESCC cells. Presented in the 4th International Symposium on
Cancer Research and Therapy (Nov 19-20, 2004, Tokyo, Japan) and the 9th Gunma
Gene Transfer meeting (Jan 25, 2005, Gunma, Japan).
6.
Faried A, Nakajima M, Sohda M, et al. Correlation between RhoA overexpression
and tumour progression in esophageal squamous cell carcinoma. Eur J Surg Oncol
2005; 31: 410-414.
7.
Faried A, Faried Usman N, et al. Clinical and prognostic significance of rhoA and
rhoC genes expression in esophageal squamous cell carcinoma. Submitted: Br J
Cancer 2007.
8.
Kleer C.G, van Golen K.L, Zhang Y, et al. Characterization of RhoC expression in
benign and malignant breast disease: a potential new marker for small breast
carcinomas with metastatic ability. Am J Pathol 2002; 160: 579-584.
9.
Faried A, Faried L.S, Kimura H, et al. RhoA and RhoC proteins promote both cell
proliferation and cell invasion of human ESCC cell lines in vitro and in vivo. Eur J
Cancer 2006; 42: 1455-1465.
Korespondensi:
Ahmad Faried, MD., PhD.
Postdoctoral fellow, Department of General Surgical Science,
Graduate School of Medicine, Gunma University, Japan
Email: [email protected]
Website: www.ahmadfaried.com