Para ilmuwan telah merekayasa “heart-on-a-chip” (HOC) tiga dimensi yang meniru jaringan jantung manusia dengan akurasi yang belum pernah terjadi sebelumnya, berpotensi merevolusi cara pengujian obat kardiovaskular dan cara pengobatan penyakit jantung. Penyakit kardiovaskular adalah pembunuh nomor satu di seluruh dunia, dan teknologi ini mengatasi hambatan kritis: kesulitan menguji obat dengan aman dan memahami respons jantung tanpa membahayakan nyawa manusia.
Masalah dengan Metode Pengujian Saat Ini
Secara tradisional, menilai bagaimana suatu obat atau penyakit mempengaruhi jantung memerlukan model hewan (yang tidak selalu dapat diterapkan dengan baik pada manusia) atau uji klinis dengan pasien sungguhan. HOC baru ini menawarkan jalan tengah: jaringan jantung yang berfungsi dan berdetak yang direkayasa di laboratorium sehingga dapat memberikan respons yang dapat diprediksi terhadap obat-obatan. Inovasi utamanya adalah kemampuannya memantau aktivitas pada tingkat jaringan dan seluler secara real-time.
HOC sebelumnya tidak memiliki penginderaan resolusi tinggi, yang berarti mereka tidak dapat secara andal mendeteksi perubahan halus pada sel-sel jantung – sebuah faktor penting, karena banyak penyakit jantung dimulai dengan disfungsi pada tingkat mikroskopis.
Cara Kerja “Heart-on-a-Chip”.
Tim peneliti dari institusi Kanada menciptakan HOC menggunakan sel otot jantung dan jaringan ikat yang diambil dari tikus. Sel-sel ini tertanam dalam matriks gel pemacu pertumbuhan dan dimasukkan ke dalam chip silikon fleksibel. Sistem ini menggabungkan dua jenis sensor:
- Sensor skala makro: Pilar elastis berubah bentuk seiring dengan detak jantung, sehingga mengukur kekuatan kontraktil secara keseluruhan.
- Sensor skala mikro: Tetesan hidrogel kecil (berukuran 50 mikrometer) menangkap tekanan mekanis lokal pada tingkat sel.
Platform penginderaan ganda ini memungkinkan para ilmuwan untuk melihat bagaimana kekuatan yang dihasilkan sel memengaruhi perilaku jaringan, termasuk pertumbuhan, penyembuhan, dan bahkan perkembangan kanker. Tim berhasil mendemonstrasikan fungsi HOC dengan mengobatinya dengan norepinefrin (untuk meningkatkan aktivitas jantung) dan blebbistatin (untuk menurunkannya), keduanya menghasilkan respons yang diharapkan.
Mengapa Ini Penting: Pengobatan Presisi untuk Penyakit Jantung
Terobosan ini mempunyai implikasi langsung terhadap pengembangan obat. HOC kini dapat digunakan untuk menyaring senyawa sebelum diuji pada manusia, sehingga mempercepat proses dan mengurangi risiko. Yang lebih penting lagi, hal ini membuka pintu bagi obat yang dipersonalisasi : kemampuan untuk menguji sel pasien sendiri terhadap berbagai perawatan untuk mengidentifikasi pilihan yang paling efektif sebelum meresepkan obat.
“Terobosan ini membawa kita lebih dekat pada kesehatan yang benar-benar presisi,” kata Houman Savoji, peneliti utama. “Dengan memberi kami kemampuan untuk mengidentifikasi obat yang paling efektif untuk setiap orang sebelum pengobatan diberikan.”
Arah Masa Depan
Tim berencana untuk mensimulasikan kelainan jantung tertentu, seperti kardiomiopati dilatasi dan aritmia, dengan menggunakan sel dari pasien dengan kondisi tersebut. Hal ini akan memungkinkan pengujian yang lebih realistis dan berpotensi mengarah pada terapi yang ditargetkan. “Heart-on-a-chip” mewakili langkah signifikan menuju masa depan di mana perawatan jantung disesuaikan dengan kebutuhan individu, meningkatkan hasil dan mengurangi beban global penyakit kardiovaskular.
