MAKLUMAT — Dunia neurosains dan bioteknologi mencatat sejarah besar ketika Peter Hegemann dari Universitas Humboldt Berlin dan Georg Nagel dari Universitas Würzburg, serta Karl Deisseroth dari Universitas Stanford Amerika Serikat, dianugerahkan Hadiah Nobel Fisiologi atau Kedokteran pada tahun 2026 atas penemuan mereka, yakni saluran ion yang dikendalikan cahaya dan optogenetika.
Pengumuman penerima hadiah Nobel ini disampaikan pada tanggal 5 Oktober 2026 oleh Majelis Nobel Institut Karolinska Stockholm.
Penemuan protein channelrhodopsin yang terdapat pada alga hijau bersel tunggal, chlamydomona ini, kini dipakai ilmuwan untuk menyalakan sel saraf dengan cahaya, sehingga peran sirkuit otak dalam memori, perasaan, dan perilaku bisa ditelusuri.
Temuan ini tidak hanya memecahkan misteri besar tentang bagaimana sirkuit otak bekerja, tetapi juga membuka cakrawala baru bagi terapi klinis dan penemuan obat di masa depan.
Lantas, apa sebenarnya optogenetika, dan bagaimana teknologi berbasis cahaya ini merevolusi dunia kesehatan?
Secara sederhana, optogenetika adalah teknologi yang menggabungkan teknik optik (cahaya) dan rekayasa genetika untuk mengendalikan aktivitas sel hidup secara cepat.
Rahasia teknologi ini terinspirasi dari alam, tepatnya pada alga hijau bersel tunggal. Alga memiliki protein khusus bernama channelrhodopsin yang berfungsi sebagai sakelar otomatis. Ketika terkena cahaya biru, protein ini akan membuka saluran ion dan memicu impuls listrik.
Protein channelrhodopsin ini memiliki sifat unik. Mereka menemukan bahwa terlepas dari sel mana pun yang dimasuki protein tersebut, sel-sel tersebut menjadi peka terhadap cahaya. Ketika gen untuk channelrhodopsin ini ditransformasikan ke dalam sel saraf tikus, dan menyinari sel-sel tersebut dengan cahaya biru, ia mampu memicu sinyal saraf. Kemudian, ia membuat saklar yang dikendalikan cahaya untuk sel saraf ini bekerja di otak tikus hidup.
Metode untuk mengendalikan sinyal saraf dengan cahaya ini sekarang disebut optogenetika, dan telah dengan cepat mendapatkan perhatian global.
Ketika peneliti mengambil gen, mengkode ekspresi protein channelrhodopsin alga ini, dan menyisipkannya ke dalam sel saraf (neuron) makhluk hidup, hasilnya ternyata sangat menakjubkan. Sel saraf tersebut kini memiliki “sakelar lampu”. Ketika seberkas cahaya ditembakkan, sel saraf dapat “dinyalakan” atau “dimatikan” seketika dengan presisi yang sangat tinggi.
Revolusi dan Akselerasi dalam Penemuan Obat
Dampak optogenetika di bidang farmasi sangat luar biasa. Teknologi ini mengubah strategi upaya penemuan obat baru dalam bidang farmasi serta pembuktian khasiat dan mekanisme aksi obat.
Salah satu trobosan baru melalui teknologi Optogenetika ini adalah mengantikan Teknik High-Throughput Screening (Skrining Skala Besar).
Jika dahulu untuk menguji efek obat pada sel saraf membutuhkan pemasangan elektroda fisik yang rumit, lambat, dan rentan merusak sampel. Kini, para ahli penemuan obat baru dapat menumbuhkan ribuan sel saraf di cawan petri, memicu aktivitasnya hanya dengan kedipan lampu LED, dan menganalisis reaksi obat secara otomatis. Proses penemuan obat yang dulunya memakan waktu bertahun-tahun kini bisa dipangkas secara signifikan.
Dengan memahami sirkuit saraf mana yang secara spesifik memicu penyakit (misalnya rasa nyeri), ilmuan farmasi dapat mendesain molekul obat yang hanya mengunci reseptor target obat tersebut tanpa mengganggu organ tubuh lainnya. Dengan demikian dapat meminimalisir efek samping obat karena target interaksi obat dengan reseptornya sangat akurat.
Aspek lain yang juga dapat dikembangkan adalah membuat model tiruan penyakit tertentu. Para peneliti dalam bidang Farmakologi dan Farmasi dapat menciptakan model penyakit neurodegeneratif dan memantau kemunduran atau perbaikan sel secara langsung (real-time) saat diberi senyawa obat uji coba.
Teknologi Pengantaran Gen (Drug Delivery) ke Sel Saraf
Salah satu tantangan terbesar dalam mempraktikkan optogenetika pada makhluk hidup adalah bagaimana cara memasukkan gen protein sensitif cahaya tersebut ke dalam sel saraf target secara aman dan presisi.
Jaringan saraf terlindung ketat dan tidak bisa menerima materi genetik begitu saja. Di sinilah peran penting para ilmuan farmasi dalam pengembangan teknologi Drug/ Gene Delivery System, atau teknologi sistem penghantaran obat.
Platform penghantaran obat berbasis viral yaitu menggunakan Adeno-Associated Virus (AAV), telah dikembangkan oleh para ilmuwan dengan mengadopsi cangkang virus AAV yang telah dimodifikasi (dibuang kemampuan replikasi dan sifat patogennya) sebagai “kendaraan pengantar”.
Adeno-Associated Virus (AAV) ini dipilih karena memiliki sifat neurotropik yang sangat baik, artinya virus ini sangat piawai mengenali, menembus, dan mentransfer materi genetik ke dalam sel saraf tanpa merusak inangnya.
Pemanfaatan dalam Bidang Medis dan Psikiatri
Dalam bidang kedokteran, presisi optogenetika menggeser era stimulasi listrik konvensional yang tidak akurat.
Beberapa penelitian yang telah dilakukan antara lain, optogenetika terbukti dapat mengatasi epilepsi, dengan cara mendeteksi rangsangan listrik otak yang berlebihan dengan cara memancarkan cahaya untuk mematikan sirkuit saraf secara instan.
Eptogenetika juga dapat mengatasi penyakit Parkinson, dengan cara mengaktifkan kembali saraf motorik yang rusak akibat penurunan dopamin, sehingga memberikan jalur pemulihan saraf motorik tanpa memerlukan implan kabel besar yang invasif.
Selain itu teknologi eptogenetika ini berperan penting dalam bidang kesehatan mental, memetakan sirkuit emosi untuk memformulasikan terapi masa depan bagi penderita depresi berat dan kecanduan.
Penelitian Translasional dan Uji klinik pada Manusia
Berdasarkan berbagai hasil penelitian telah dilakukan, teknologi ini bukan lagi sekadar eksperimen laboratorium, uji klinis optogenetika langsung pada manusia, khususnya penderita kebutaan akibat penyakit genetik Retinitis Pigmentosa, suatu gangguan genetik bawaan pada mata yang berakibat pada hilangnya penglihatan atau kebutaan, dan Stargardt Disease, yaitu kelainan mata genetik langka yang menyebabkan kerusakan pada makula, bagian tengah retina yang berfungsi untuk melihat objek, telah menunjukkan angka keberhasilan yang signifikan.
Tantangan Masa Depan
Namun demikian, meskipun teknologi ini terkesan sangat menjanjikan, perjalanan optogenetika menuju pemanfaatan secara massal masih menghadapi tantangan regulasi yang ketat.
Mengingat terapi ini melibatkan rekayasa genetika yang bersifat permanen (irreversibel), otoritas dan regulator kesehatan perlu menerapkan pengawasan terhadap efikasi dan keamanan jangka panjangnya. Bagaimanapun juga suatu hal yang pasti penemuan tentang teknologi optogenetika telah meruntuhkan batas antara fiksi ilmiah dan realitas medis.
Dengan memanfaatkan kecanggihan vektor pembawa AAV sebagai pengantar serta didukung data klinis yang telah berlangsung selama beberapa tahun terakhir ini, teknologi berbasis cahaya ini bukan sekadar eksperimen, melainkan kunci pembuka bagi era precision medicine (kedokteran presisi) di mana cahaya kini menjelma menjadi peranti guna penemuan obat presisi di masa depan.***
*) Penulis: Prof. Dr. Maksum Radji, M.Biomed., Apt.
Guru Besar Farmasi Universitas Esa Unggul Jakarta; Pembina Yayasan Babussalam Socah, Bangkalan
