Para Aastronot Berhasil Menumbuhkan Selada Diluar Angkasa

NASA sedang mempersiapkan untuk mengirim manusia ke Mars sekitar tahun 2030-an. Misi 3 tahun tersebut akan memaparkan astronot pada periode gayaberat mikro yang panjang, yang akan menyebabkan mereka kehilangan massa tulang. Tapi sekarang, para ilmuwan melaporkan selada transgenik yang menghasilkan hormon perangsang tulang. Suatu hari nanti, para astronot dapat menumbuhkan selada di luar angkasa dan membantu mencegah keropos tulang — hanya dengan memakan semangkuk besar salad. Selain itu, selada mungkin membantu mencegah osteoporosis di daerah terbatas sumber daya di Bumi, kata para peneliti.

IMAGESGambar: awsimages.detik.net.id

Para peneliti akan mempresentasikan hasil mereka hari ini pada pertemuan musim semi American Chemical Society (ACS). ACS Spring 2022 adalah pertemuan hibrida yang diadakan secara virtual dan tatap muka 20-24 Maret, dengan akses sesuai permintaan tersedia 21 Maret-8 April. Pertemuan ini menampilkan lebih dari 12.000 presentasi tentang berbagai topik sains.

Studi sebelumnya tentang astronot dalam misi luar angkasa yang diperpanjang telah menunjukkan bahwa mereka kehilangan, rata-rata, lebih dari 1% massa tulang per bulan yang dihabiskan di luar angkasa, suatu kondisi yang dikenal sebagai osteopenia. “Saat ini, astronot di Stasiun Luar Angkasa Internasional memiliki rejimen latihan tertentu untuk mencoba mempertahankan massa tulang,” kata Kevin Yates, seorang mahasiswa pascasarjana yang mempresentasikan pekerjaan pada pertemuan tersebut. "Tapi mereka biasanya tidak berada di Stasiun Luar Angkasa Internasional selama lebih dari 6 bulan." Sebaliknya, dibutuhkan sekitar 10 bulan untuk sampai ke Mars, dan para astronot akan tinggal selama sekitar satu tahun untuk mempelajari planet ini sebelum melakukan perjalanan pulang ke Bumi.

Misi 3 tahun dapat membuat astronot rentan terhadap osteopenia, dan kemudian, osteoporosis. Obat yang mengandung fragmen peptida dari hormon paratiroid manusia (PTH) merangsang pembentukan tulang dan dapat membantu memulihkan massa tulang dalam gayaberat mikro, tetapi obat ini memerlukan suntikan setiap hari. Mengangkut obat-obatan dan jarum suntik dalam jumlah besar dan memberikannya selama misi luar angkasa tidak praktis. Jadi Yates; Somen Nandi, Ph.D.; Karen McDonald, Ph.D.; dan rekan-rekan mereka ingin menemukan cara bagi astronot untuk memproduksinya sendiri — sambil juga menikmati beberapa sayuran hijau yang lezat, yang sangat kurang dalam makanan astronot yang kebanyakan kalengan dan beku-kering.

"Astronot dapat membawa benih transgenik, yang sangat kecil - Anda dapat memiliki beberapa ribu benih dalam botol seukuran ibu jari Anda - dan menumbuhkannya seperti selada biasa," kata Nandi. “Mereka dapat menggunakan tanaman untuk mensintesis obat-obatan, seperti PTH, sesuai kebutuhan dan kemudian memakan tanaman tersebut.”

IMAGESGambar: cdn1-production-images-kly.akamaized.net

Di Stasiun Luar Angkasa Internasional, para astronot telah menunjukkan bahwa mereka dapat menanam selada biasa di lingkungan terbatas sumber daya ini. Yates, Nandi dan McDonald, yang berada di University of California, Davis, ingin mengembangkan selada transgenik yang mengekspresikan peptida PTH dalam bentuk yang dapat diambil secara oral, bukan dengan suntikan. Selada khusus juga dapat membantu mengobati osteopenia di wilayah Bumi yang tidak memiliki akses ke pengobatan tradisional. Untuk meningkatkan stabilitas dan ketersediaan hayati PTH dalam tubuh, mereka menempelkan sepotong protein lain, domain fragmen yang dapat dikristalkan (Fc) dari antibodi manusia, ke urutan PTH. Studi sebelumnya telah menunjukkan bahwa fragmen Fc meningkatkan waktu peptida yang melekat bersirkulasi dalam darah, membuatnya lebih efektif.

Para peneliti memperkenalkan gen yang mengkode PTH-Fc ke selada dengan menginfeksi sel tanaman dengan  Agrobacterium tumefaciens  - spesies bakteri yang digunakan di laboratorium untuk mentransfer gen ke tanaman. Mereka menyaring tanaman selada transgenik dan keturunannya untuk produksi PTH-Fc. Hasil awal menunjukkan bahwa, rata-rata, tanaman mengekspresikan sekitar 10-12 miligram hormon peptida yang dimodifikasi per kilogram selada segar. Menurut Yates, ini berarti bahwa astronot perlu makan sekitar 380 gram, atau sekitar 8 cangkir, selada setiap hari untuk mendapatkan dosis hormon yang cukup, dengan asumsi sekitar 10% bioavailabilitas, yang dia akui adalah "salad yang cukup besar."

“Satu hal yang kami lakukan sekarang adalah menyaring semua selada transgenik ini untuk menemukan yang memiliki ekspresi PTH-Fc tertinggi,” kata McDonald. “Kami baru saja melihat beberapa di antaranya sejauh ini, dan kami mengamati bahwa rata-ratanya adalah 10-12 mg/kg, tetapi kami pikir kami mungkin dapat meningkatkannya lebih jauh. Semakin tinggi kita dapat meningkatkan ekspresi, semakin kecil jumlah selada yang perlu dikonsumsi.” Tim juga ingin menguji seberapa baik selada transgenik tumbuh di Stasiun Luar Angkasa Internasional dan apakah menghasilkan jumlah PTH-Fc yang sama seperti di Bumi.

Meskipun para peneliti belum mencicipi selada karena keamanannya belum ditetapkan, mereka mengantisipasi bahwa rasanya akan sangat mirip dengan selada biasa, seperti kebanyakan tanaman transgenik lainnya. Sebelum selada transgenik dapat menghiasi piring astronot, para peneliti harus mengoptimalkan tingkat ekspresi PTH-Fc, dan kemudian mereka akan menguji selada untuk kemampuannya dalam mencegah keropos tulang dengan aman pada model hewan dan uji klinis manusia. Meskipun demikian, Yates memprediksi, "Saya akan sangat terkejut jika, pada saat kami mengirim astronot ke Mars, tanaman tidak digunakan untuk memproduksi obat-obatan dan senyawa bermanfaat lainnya."

Para peneliti mengakui dukungan dan pendanaan dari NASA melalui Pusat Pemanfaatan Teknik Biologi di Luar Angkasa (CUBES).