Bagaimana cahaya bisa mengendalikan sel saraf? Penemuan yang mengantarkan tiga ilmuwan meraih Nobel 2026 membuka jalan baru untuk memahami otak dan mengembangkan pengobatan.
RUZKA INDONESIA — Bayangkan seorang penderita epilepsi yang hidup dengan kecemasan setiap kali tubuhnya mendadak kejang. Ia tak pernah tahu kapan serangan ayan berikutnya akan datang.
Bayangkan pula seseorang yang kehilangan penglihatan karena sel-sel peka cahaya di matanya rusak. Dalam kebutaan, dunia yang dahulu penuh warna perlahan berubah menjadi gelap.
Otak lain lagi. Ia menyimpan rahasia yang sulit dibongkar. Miliaran sel saraf bekerja seperti jaringan kabel yang saling terhubung, mengirimkan sinyal listrik, menyimpan ingatan, mengatur gerakan, membentuk emosi, dan menghasilkan perilaku.
Ketika sebuah bagian jaringan itu mengalami gangguan, ilmuwan sering kesulitan menentukan sel mana yang menjadi penyebab, sel mana yang sekadar ikut bereaksi, dan bagaimana keduanya saling memengaruhi.
Bertahun-tahun, kalangan ilmuwan dan dokter terus berusaha mencari cara untuk mengatasi gangguan-gangguan tersebut tanpa mengusik terlalu banyak bagian tubuh yang masih bekerja normal.
Kini, sekelompok ilmuwan memiliki cara yang lebih presisi untuk mengurai kerumitan tersebut. Mereka mengembangkan teknik yang memungkinkan peneliti mengendalikan aktivitas sel saraf menggunakan cahaya.
Teknik ini bernama optogenetika. Penemuan yang membuka jalan bagi pendekatan baru dalam penelitian otak itu mengantarkan Karl Deisseroth, Peter Hegemann, dan Georg Nagel meraih Nobel Fisiologi atau Kedokteran 2026.
Penemuan besar mereka bermula dari sesuatu yang tampak remeh. Mereka mengamati organisme bersel satu yang hidup di air. Makhluk mungil itulah yang membantu mereka menemukan cara untuk menghidupkan atau mematikan aktivitas sel saraf dengan ketepatan yang sebelumnya sulit dicapai.
-000-
Bayangkan seorang mekanik yang mendengar bunyi aneh dari mesin mobil. Ia dapat merekam bunyi itu, memeriksa getaran, dan memperkirakan bagian yang bermasalah. Namun, ia akan lebih mudah menemukan sumber kerusakan jika dapat menguji satu komponen tanpa mengganggu seluruh mesin.
Ilmuwan otak menghadapi persoalan serupa. Mereka membutuhkan sakelar yang mampu mengendalikan kelompok sel tertentu, kemudian mengamati perubahan yang muncul. Sakelar itulah yang mereka temukan melalui optogenetika.
Otak manusia bekerja melalui komunikasi antarsel saraf atau neuron. Setiap neuron menerima rangsangan, mengolah informasi, kemudian meneruskan sinyal kepada sel lain. Jaringan komunikasi ini memungkinkan manusia berjalan, berbicara, mengenali wajah, merasakan sakit, mengingat masa lalu, bahkan jatuh cinta.
Namun, jaringan itu sangat rumit. Ketika seseorang mengalami epilepsi, misalnya, sebagian jaringan saraf dapat menunjukkan aktivitas listrik berlebihan dan tidak terkendali. Pada gangguan lain, perubahan aktivitas jaringan tertentu dapat berkaitan dengan nyeri kronis, kecanduan, atau gangguan gerakan.
Untuk memahami penyebabnya, peneliti harus mengetahui sel mana yang terlibat dan apa yang terjadi jika aktivitas sel itu berubah. Mengamati otak saja sering belum cukup. Dua kejadian yang berlangsung bersamaan belum tentu menunjukkan bahwa salah satunya menyebabkan yang lain.
Optogenetika menawarkan pendekatan yang lebih terarah. Dengan menggabungkan rekayasa genetika dan cahaya, ilmuwan dapat memengaruhi aktivitas sel tertentu sambil mengurangi gangguan terhadap sel lain di sekitarnya.
Sebelumnya, peneliti juga telah menggunakan rangsangan listrik untuk memengaruhi aktivitas saraf. Cara tersebut berguna, tetapi arus listrik dapat memengaruhi beberapa kelompok sel sekaligus.
Andrew Jackson, seorang ahli saraf dari Newcastle University, menggambarkan pendekatan lama itu seperti memainkan piano dengan palu. Nada yang dituju memang berbunyi, tetapi nada-nada di sekitarnya ikut terpukul.
-000-
Hadiah Nobel ini berawal dari penelitian Peter Hegemann dan Georg Nagel pada awal 2000-an. Keduanya mempelajari Chlamydomonas, sejenis ganggang bersel satu yang mampu merespons cahaya. Organisme kecil ini memanfaatkan informasi cahaya untuk membantu mengarahkan gerakannya menuju kondisi lingkungan yang sesuai.
Penelitian mereka mengungkap peran protein yang kemudian dikenal sebagai channelrhodopsin. Protein ini membentuk saluran pada membran sel yang dapat terbuka ketika terkena cahaya tertentu.
Saat saluran terbuka, partikel bermuatan listrik yang disebut ion bergerak melintasi membran. Pergerakan ion mengubah keadaan listrik sel dan dapat memicu aktivitasnya.
Penjelasannya terdengar teknis, tetapi prinsipnya sederhana. Cahaya menjadi pemicu yang mengendalikan pintu kecil pada permukaan sel. Ketika pintu terbuka, ion bergerak dan mengubah sinyal listrik di dalam sel.
Karl Deisseroth kemudian membawa gagasan itu ke penelitian sel saraf. Ia memperkenalkan gen penghasil protein peka cahaya tersebut ke neuron yang dikembangkan di laboratorium, lalu mengujinya pada hewan hidup, termasuk tikus.
Hasilnya mengubah cara ilmuwan mempelajari otak. Ketika peneliti menyinari neuron yang telah memiliki protein peka cahaya, mereka dapat memicu aktivitas sel itu dengan sangat cepat dan terukur. Dalam kondisi eksperimen yang sesuai, respons dapat dikendalikan hingga skala milidetik, yakni seperseribu detik.
Bayangkan ruang kendali yang memiliki ribuan tombol. Sebelumnya, menekan satu tombol sering ikut mengaktifkan beberapa tombol di dekatnya.
Kini, ilmuwan dapat memilih kelompok tombol tertentu dan mengamati akibatnya. Mereka bisa menguji apakah aktivitas kelompok sel tertentu memicu respons tertentu, atau apakah respons itu memerlukan kerja sama beberapa kelompok sel.
Kemampuan tersebut membuka jalan bagi penelitian yang lebih tajam mengenai ingatan, rasa sakit, respons terhadap hadiah, emosi, dan perilaku. Peneliti dapat mengaktifkan atau menghambat aktivitas kelompok sel yang dipilih, kemudian membandingkan hasilnya dengan keadaan ketika sel tersebut tidak mereka rangsang.
Tentu saja, otak manusia jauh lebih rumit dari panel kendali. Satu kelompok neuron dapat terlibat dalam beberapa fungsi sekaligus. Pengaruh suatu sel juga bergantung pada hubungan dengan sel-sel lain.
Karena itu, optogenetika membantu menguji hubungan sebab-akibat, tetapi tidak otomatis memberikan jawaban lengkap tentang cara kerja otak.
Nilai terbesar optogenetika sejauh ini terletak pada penelitian dasar. Teknik ini membantu ilmuwan memetakan jaringan saraf dan memahami bagaimana aktivitas sel tertentu memengaruhi fungsi otak. Pengetahuan tersebut kemudian dapat mengarahkan pengembangan pengobatan yang lebih tepat.
Salah satu contoh yang menarik datang dari dunia penglihatan. Pada 2021, para peneliti melaporkan keberhasilan memulihkan sebagian kemampuan melihat pada seorang pasien yang mengalami kebutaan akibat retinitis pigmentosa, penyakit yang merusak sel-sel retina penerima cahaya.
Dalam keadaan normal, sel penerima cahaya di retina menangkap cahaya dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Selanjutnya, jaringan retina meneruskan informasi itu ke otak melalui sel saraf lain.
Pada pasien tersebut, kerusakan telah menghilangkan banyak sel penerima cahaya sehingga jalur penglihatan tidak dapat bekerja seperti semula.
Peneliti menggunakan pendekatan optogenetika untuk membuat sel saraf lain di retina menghasilkan protein peka cahaya. Mereka memasukkan gen yang mengode protein tersebut ke mata pasien. Dengan bantuan kacamata khusus yang menangkap dan memperkuat informasi cahaya, pasien kemudian mampu mengenali beberapa objek.
Hasil itu memberi harapan, tapi kita perlu memahami batasnya. Pasien tersebut tidak memperoleh kembali penglihatan normal. Ia mendapatkan kemampuan terbatas untuk mendeteksi dan mengenali objek dalam kondisi tertentu.
Keberhasilan ini menunjukkan kemungkinan baru, bukan bukti bahwa teknologi tersebut sudah dapat menyembuhkan semua bentuk kebutaan.
Para peneliti juga terus mengembangkan pendekatan optogenetika untuk menangani epilepsi dan nyeri. Secara teoritis, jika ilmuwan dapat mengenali kelompok sel yang berperan penting dalam menghasilkan gejala, mereka dapat merancang intervensi yang lebih terarah.
Namun, pengembangan terapi membutuhkan pengujian keamanan, efektivitas, dan ketahanan manfaat pada manusia.
Dalam penyakit Parkinson, peneliti menggunakan optogenetika pada hewan percobaan untuk memahami jaringan saraf yang terlibat dalam stimulasi otak dalam atau deep-brain stimulation (DBS).
Terapi DBS menggunakan elektroda yang ditanam di bagian otak tertentu untuk mengirimkan rangsangan listrik dan membantu mengendalikan gejala pada pasien yang memenuhi kriteria medis.
Penelitian dengan optogenetika membantu ilmuwan mengurai jalur saraf mana yang berperan dalam menghasilkan manfaat terapi tersebut. Pengetahuan itu berpotensi memperbaiki penempatan elektroda, pengaturan rangsangan, dan rancangan terapi pada masa mendatang.
Pendekatan serupa juga dapat membantu penelitian gangguan obsesif-kompulsif dan kecanduan. Akan tetapi, peneliti masih harus memisahkan mekanisme biologis yang benar-benar berperan dari hubungan yang sekadar tampak bersamaan.
Kompleksitas perilaku manusia menuntut kehati-hatian sebelum temuan laboratorium diterapkan sebagai pengobatan.
-000-
Jika cahaya dapat mengendalikan sel saraf dengan sangat presisi, mengapa dokter belum menggunakan teknologi ini secara luas untuk mengobati berbagai penyakit otak?
Persoalannya terletak pada cara penerapannya. Untuk membuat neuron merespons cahaya, peneliti perlu memasukkan gen yang menghasilkan protein peka cahaya ke sel sasaran.
Proses ini biasanya membutuhkan teknik rekayasa genetika dan sistem pengantar gen. Misalnya, virus yang telah direkayasa agar dapat membawa materi genetik ke jenis sel tertentu.
Setelah itu, peneliti harus memastikan protein tersebut bekerja pada sel yang tepat. Mereka juga perlu mengirimkan cahaya ke lokasi yang diinginkan. Untuk jaringan yang terletak jauh di dalam otak, tugas ini jauh lebih sulit daripada menyinari sel di laboratorium atau jaringan retina.
Risiko dan manfaat penyisipan gen juga memerlukan pengujian ketat. Ilmuwan harus menilai apakah protein yang diperkenalkan tetap aman, apakah respons sel berlangsung sesuai harapan, dan apakah intervensi menimbulkan efek samping dalam jangka panjang.
Karena itulah, sejumlah pendekatan lain berkembang dengan mengambil inspirasi dari optogenetika.
Kemogenetika, misalnya, mencoba mengendalikan aktivitas sel melalui reseptor yang merespons senyawa kimia tertentu. Sementara itu, penelitian sonogenetika berupaya memanfaatkan gelombang ultrasonik untuk memengaruhi sel yang dirancang agar peka terhadap rangsangan tersebut.
Kedua pendekatan itu masih menghadapi tantangan ilmiah dan klinis. Meski demikian, keduanya menunjukkan bahwa penemuan tentang protein peka cahaya telah mendorong ilmuwan membayangkan cara-cara baru untuk mengendalikan aktivitas sel secara lebih selektif.
-000-
Penghargaan Nobel sering menghadirkan tiga nama di panggung, padahal pengetahuan ilmiah tumbuh melalui jaringan panjang penelitian, perdebatan, kegagalan, dan kontribusi banyak orang.
Dalam perkembangan optogenetika, Edward Boyden dari Massachusetts Institute of Technology ikut berperan penting dalam penelitian awal yang memperlihatkan bagaimana teknik ini dapat mengendalikan neuron.
Gero Miesenböck dari Universitas Oxford juga mengembangkan pendekatan untuk mengendalikan perilaku hewan menggunakan cahaya.
Sejumlah ilmuwan lain memberikan sumbangan mendasar, termasuk peneliti yang menemukan dan mempelajari protein-protein peka cahaya sebelum penerapannya pada neuron.
Aturan Nobel membatasi jumlah penerima penghargaan pada tiga orang dan hanya mengizinkan penghargaan bagi ilmuwan yang masih hidup. Karena itu, daftar pemenang tidak selalu mencerminkan seluruh mata rantai kontribusi yang membentuk sebuah terobosan.
Namun, keterbatasan itu tidak mengurangi arti penemuan yang mereka hasilkan. Optogenetika memperlihatkan bagaimana penelitian dasar yang semula tampak jauh dari persoalan kesehatan dapat membuka jalan menuju pendekatan medis yang sama sekali baru.
Kita sering menuntut ilmu pengetahuan menghasilkan obat secepat mungkin. Ketika peneliti mempelajari ganggang bersel satu, orang mungkin bertanya apa gunanya penelitian semacam itu bagi pasien di rumah sakit.
Padahal, jawabannya kadang baru terlihat bertahun-tahun kemudian, setelah pengetahuan dasar bertemu dengan teknologi genetika, rekayasa cahaya, dan kedokteran klinis.
-000-
Di sinilah pelajaran penting bagi Indonesia. Dukungan terhadap riset tidak cukup berhenti pada seremoni, pemberian penghargaan, atau slogan tentang inovasi.
Perguruan tinggi, rumah sakit, lembaga riset, dan industri perlu membangun kerja sama jangka panjang, menyediakan fasilitas eksperimen yang memadai, mendidik peneliti muda, serta menjaga pendanaan penelitian dasar yang hasilnya mungkin baru muncul jauh setelah satu periode anggaran berakhir.
Pemerintah juga perlu menilai penelitian melalui proses dan mutu ilmiahnya, bukan hanya menghitung jumlah publikasi atau mengejar peringkat internasional. Riset yang baik membutuhkan kebebasan untuk menguji hipotesis, keterbukaan terhadap hasil yang tidak sesuai harapan, dan mekanisme evaluasi yang menjaga integritas.
Optogenetika memberi kita gambaran tentang ilmu pengetahuan sebagai lampu yang menembus lorong gelap sedikit demi sedikit. Cahaya itu belum menerangi seluruh ruangan, apalagi langsung memperbaiki semua kerusakan. Namun, setiap bagian yang berhasil diterangi membantu manusia memahami di mana masalah bermula dan bagaimana mereka dapat mengatasinya.
Tiga penerima Nobel tahun ini memperoleh penghargaan karena membantu membuka pintu menuju pemahaman baru tentang otak. Perjalanan dari penemuan protein pada ganggang hingga percobaan pemulihan penglihatan menunjukkan bahwa rasa ingin tahu ilmiah dapat berkembang menjadi harapan medis yang nyata.
Bagi pasien, harapan itu tentu sangat berarti. Bagi masyarakat, penemuan ini mengingatkan bahwa kemajuan pengobatan sering bermula jauh sebelum seorang pasien memasuki ruang praktik dokter.
Ia bisa bermula dari mikroskop, organisme kecil, pertanyaan sederhana, dan ilmuwan yang bersedia mengikuti petunjuk alam sampai menemukan sesuatu yang sebelumnya tak terpikirkan. (***)
Penulis: Cak AT – Ahmadie Thaha/
Ma’had Tadabbur al-Qur’an, 10/10/2026
Editor: Rusdy Nurdiansyah
Email: rusdynurdiansyah69@gmail.com
Komentar