Integrasi AI dan Bioteknologi Merevolusi Kesehatan

Para peneliti dari Institut Neurofisiologi Charité di Berlin mempelajari lalat buah untuk memahami bagaimana hewan bisa tertidur namun tetap waspada terhadap bahaya. Mereka menemukan bahwa saat tidur, dua jaringan otak lalat menghasilkan gelombang listrik lambat yang mempengaruhi cara lalat merespons rangsangan visual. Satu jaringan otak berfungsi untuk mengaktifkan respons terhadap rangsangan, sedangkan jaringan lainnya menghambatnya. Saat kedua jaringan aktif bersama, jaringan penghambat biasanya lebih dominan, sehingga lalat bisa memudarkan sensasi lingkungannya dan tertidur. Namun, terdapat fluktuasi ritmis dalam gelombang listrik otak yang menciptakan jeda pendek, atau jendela waktu, ketika rangsangan kuat dapat menembus hambatan penghambatan. Inilah alasan mengapa lalat dapat terbangun jika ada stimulus yang cukup kuat. Penelitian ini mengusulkan bahwa mekanisme serupa mungkin terjadi pada manusia, di mana struktur otak seperti thalamus berperan mengatur keseimbangan antara istirahat dan kewaspadaan selama tidur. Hal ini bisa menjadi prinsip universal tidur pada hewan. Walaupun hasil ini sangat menjanjikan, peneliti menekankan bahwa masih diperlukan banyak studi lanjutan untuk membuktikan konsep ini secara menyeluruh, baik pada lalat maupun pada manusia, agar kita bisa memahami lebih dalam tentang fungsi dan mekanisme tidur yang kompleks.

Para ilmuwan di University of California San Diego meneliti bagaimana kapsul berlian yang digunakan dalam eksperimen fusi nuklir dapat mengalami kerusakan struktural akibat tekanan ekstrem. Kapsul ini berfungsi menahan bahan bakar fusi selama proses yang melibatkan laser berdaya tinggi, dan kerusakan pada kapsul bisa mengurangi efisiensi fusi. Eksperimen menggunakan laser untuk menciptakan gelombang kejut dalam berlian pada tekanan yang sangat tinggi, mencapai ratusan gigapascal. Pada tekanan 69 GPa, berlian tetap dalam keadaan elastis tanpa cacat, tetapi saat tekanan meningkat ke 115 GPa, mulai muncul berbagai cacat seperti fault dan dislokasi dalam struktur kristalnya. Temuan ini adalah pengamatan pertama kali secara langsung tentang fenomena amorfisasi akibat benturan yang sebelumnya hanya diprediksi melalui simulasi komputer. Amorfisasi ini artinya struktur berlian yang biasanya teratur menjadi rusak dan kehilangan pola kristalnya, yang berbahaya untuk fungsi kapsul pada fusi. Cacat dalam kapsul berlian ini berpengaruh pada ketidaksimetrisan implosi, yang sangat penting agar reaksi fusi dapat berlangsung optimal. Studi ini penting untuk memperbaiki cara simulasi dan desain kapsul berlian agar bisa mempertahankan integritasnya selama proses pengompresan yang sangat cepat dan kuat. Dengan pengetahuan ini, teknologi fusi nuklir di fasilitas seperti National Ignition Facility diharapkan bisa ditingkatkan sehingga menghasilkan energi fusi yang lebih maksimal dan efisien. Selain itu, pemahaman ini juga berpotensi berguna untuk pengembangan material terikat kovalen lain dalam kondisi ekstrim.

Bumi selalu diserbu oleh partikel energi tinggi yang disebut sinar kosmik, namun asal usulnya sulit diketahui karena medan magnet membelokkan perjalanan mereka. Neutrino adalah partikel istimewa yang bisa membantu melacak sumber sinar kosmik karena mereka jarang berinteraksi dan melaju lurus dari sumbernya sampai ke Bumi. Di Kutub Selatan, terdapat observatorium raksasa bernama IceCube yang menangkap neutrino dengan cara mengamati kilatan cahaya biru saat neutrino bertabrakan dengan atom es. Namun, proses menentukan arah neutrino dari cahaya ini sebelumnya memakan waktu lama dan kurang akurat, sehingga pencarian sumbernya menjadi sulit. Para peneliti dari Ruhr University Bochum mengembangkan algoritma baru yang dapat menghitung arah dan energi neutrino hanya dalam 30 detik, lalu mengirimkan data ini dengan cepat ke teleskop di seluruh dunia agar bisa segera mengamati sumber neutrino tersebut sebelum sinyal meredup. Algoritma baru ini menggunakan dua metode matematika yang dikombinasikan berdasarkan tingkat energi neutrino, sehingga hasil pelacakan menjadi lima kali lebih presisi untuk 50 persen area kepercayaan dan empat kali lebih kecil untuk 90 persen area kepercayaan dibandingkan sistem lama. Selain mendeteksi baru, algoritma ini juga digunakan untuk menganalisis ulang data lama selama sepuluh tahun, menghilangkan dugaan hubungan dengan beberapa fenomena, namun mengungkap kemungkinan dua neutrino berasal dari galaksi aktif NGC 7469, yang bisa menjadi petunjuk utama dalam menemukan sumber sinar kosmik.

Para peneliti di Sheba Medical Centre dan Tel Aviv University telah mencapai kemajuan penting dengan menumbuhkan organoid ginjal 3D yang dapat bertahan hingga lebih dari 34 minggu, jauh melampaui batas sebelumnya yaitu 4 minggu. Ini merupakan pencapaian besar dalam bidang pengobatan regeneratif yang dapat membantu memahami dan mengobati penyakit ginjal lebih baik. Organoid ginjal ini berfungsi sebagai model hidup yang mirip dengan ginjal manusia asli, sehingga memudahkan para ilmuwan untuk mengkaji penyakit ginjal dan menguji efektivitas obat dengan cara yang lebih akurat tanpa harus menggunakan tikus percobaan. Menurut Benjamin Dekel, pendekatan pengobatan yang dikembangkan tidak bergantung pada transplantasi langsung sel ginjal, melainkan menggunakan molekul biomolekul yang dihasilkan oleh organoid tersebut untuk memperbaiki kerusakan ginjal secara alami. Penelitian ini sedang mencari pendanaan untuk mulai melakukan uji klinis pada manusia, termasuk kemitraan dengan pihak-pihak internasional seperti dari China, yang mereka lihat memiliki minat besar pada pengembangan bioteknologi di bidang ini. Jika penelitian ini berhasil dikembangkan lebih lanjut, tidak hanya akan mempercepat penemuan obat baru, tapi juga memungkinkan terapi yang lebih aman dan efektif bagi pasien dengan penyakit ginjal, yang saat ini masih sulit disembuhkan.

Profesor Shan Liang yang bekerja di Washington University School of Medicine kini memutuskan untuk melanjutkan karirnya di Shenzhen Medical Academy of Research and Translation (SMART), sebuah pusat riset yang berkembang pesat di China. Ia akan memimpin Institute of Human Immunology di sana. Shan dikenal sebagai ilmuwan yang fokus mempelajari mekanisme imunologi HIV dan berusaha menemukan cara untuk menghilangkan virus HIV dalam tubuh manusia. Penelitiannya dianggap penting dalam mencari metode pengobatan yang efektif bagi penyakit AIDS yang selama ini sulit disembuhkan. Shenzhen semakin menarik perhatian sebagai kota yang menyediakan dukungan besar untuk peneliti berkualitas dunia. Dengan hadirnya para ilmuwan senior seperti Shan, kota ini memperkuat posisinya sebagai pusat inovasi medis kelas dunia. Shan dan timnya berupaya mengungkap cara baru bagaimana HIV membunuh sel tubuh manusia. Penemuan ini bisa membawa revolusi dalam pembuatan obat HIV baru yang lebih efektif dan aman. Para ahli seperti Zhang Linqi menyatakan bahwa penelitian Shan memberikan fondasi penting dalam pengembangan strategi penyembuhan HIV yang selama ini sangat dinantikan oleh komunitas medis dunia.

Diabetes merupakan penyakit yang dialami oleh sekitar 37 juta orang dewasa di Amerika Serikat, dimana satu dari lima orang tidak menyadari bahwa mereka mengidap diabetes. Cara diagnosis yang sering dilakukan saat ini membutuhkan prosedur rumit seperti pengambilan darah atau pemeriksaan laboratorium yang mahal dan kurang praktis. Peneliti di Penn State mengembangkan teknologi sensor baru yang dapat mengukur kadar aseton dalam napas, sebuah indikator risiko diabetes jika melebihi 1,8 bagian per juta. Kelebihan dari teknologi ini adalah kecepatan hasil dan kemudahan pengambilan sampel hanya dengan menghembuskan napas ke dalam kantong. Sensor tersebut terbuat dari laser-induced graphene yang dihasilkan dari pembakaran film polimida dengan laser CO2 dan dilapisi zinc oxide yang membuat sensor lebih selektif khusus untuk mendeteksi molekul aseton. Sensor juga dilengkapi membran khusus agar tidak terganggu oleh kandungan uap air dalam napas. Saat ini, penggunaan sensor membutuhkan napas yang dikumpulkan ke dalam kantong agar aliran udara lingkungan tidak mengganggu hasil. Namun tim peneliti berencana membuat sensor yang bisa dipasang langsung di bawah hidung atau di dalam masker agar lebih praktis dan mudah digunakan sehari-hari. Teknologi ini tidak hanya penting untuk diagnosis diabetes, tetapi juga memiliki potensi untuk penggunaan kesehatan lainnya seperti memantau perubahan kadar aseton yang berkaitan dengan pola makan dan olahraga. Penelitian ini didukung oleh National Institutes of Health dan National Science Foundation, dan hasilnya dipublikasikan di Chemical Engineering Journal.

Ledakan radio cepat atau Fast Radio Bursts (FRBs) adalah salah satu sinyal paling misterius di alam semesta. Sinyal ini sangat kuat, meski cuma bertahan dalam hitungan milidetik, bisa terdeteksi dari jarak miliaran tahun cahaya. Baru-baru ini, para ilmuwan berhasil mendeteksi salah satu FRB terdekat dan paling terang yang pernah tercatat, yang dipelajari dengan sangat rinci. Deteksi ini dilakukan dengan bantuan teleskop radio CHIME di Kanada yang telah ditingkatkan dengan sistem Outriggers, yaitu tiga teleskop kecil yang tersebar di Amerika Utara. Sistem gabungan ini bisa menentukan posisi sumber sinyal FRB dengan sangat tepat, bagaikan menentukan cabang pohon tempat seekor kunang-kunang berada di sebuah hutan. Pada tanggal 16 Maret 2025, CHIME menemukan kilatan radio sangat terang dari galaksi spiral NGC4141 yang jaraknya hanya 130 juta tahun cahaya, tergolong sangat dekat secara kosmik. Kilatan ini terjadi di tepi daerah pembentukan bintang, yang memberikan petunjuk baru tentang karakter sumber FRB tersebut. Para ilmuwan menduga FRB ini berasal dari magnetar, sebuah jenis bintang neutron muda dengan medan magnet sangat kuat. Namun, lokasi kilatan ini yang agak jauh dari pusat daerah pembentukan bintang berarti magnetar ini mungkin lebih tua dari biasanya, berbeda dengan magnetar muda yang pernah diamati sebelumnya. FRB yang dinamai RBFLOAT ini merupakan peristiwa sekali terjadi, tidak mengulang selama enam tahun pengamatan CHIME. Penemuan ini membantu ilmuwan memahami perbedaan antara FRB pengulang dan yang tidak, serta membuka jalan bagi studi yang lebih rinci dan luas tentang berbagai jenis sumber FRB.

Para ilmuwan di Fritz Haber Institute menemukan cara baru untuk meningkatkan kemampuan tembaga mengubah karbon dioksida (CO2) menjadi bahan bakar seperti etilena dan etanol. Mereka menggunakan perlakuan dengan potensial listrik pulsa yang diterapkan pada permukaan kristal tembaga sebagai katalis model. Metode ini membuka jalan untuk proses kimia yang lebih ramah lingkungan dengan mengurangi emisi CO2 dan mendukung siklus karbon yang berkelanjutan. Teknologi ini berpotensi membantu mengatasi perubahan iklim dengan menyediakan bahan bakar terbarukan yang lebih efisien. Teknik spektro-mikroskopi canggih yang digunakan membantu para peneliti memahami secara detail perubahan struktur dan keadaan oksidasi tembaga selama reaksi berlangsung. Proses ini menyebabkan formasi struktur unik dan lapisan tipis Cu(I) yang meningkatkan efektivitas katalis. Penggunaan pulsa listrik yang bergantian antara kondisi oksidasi dan reduksi menyebabkan perubahan pada permukaan tembaga, membentuk struktur piramida terbalik dan lapisan oksida sekitar 1 nanometer. Hal ini memungkinkan kontrol selektivitas produk bahan bakar yang dihasilkan. Studi ini memberikan wawasan penting yang dapat membuka peluang pengembangan teknologi energi berkelanjutan dan pengurangan emisi gas rumah kaca secara signifikan di masa depan melalui pemanfaatan CO2 sebagai sumber bahan bakar.

Scleroderma adalah penyakit autoimun yang menyebabkan pengerasan kulit dan masalah pada organ dalam seperti ginjal dan paru-paru. Gejala penyakit ini sangat bervariasi antara pasien sehingga sulit untuk diprediksi dan diobati secara efektif. Peneliti dari University of Osaka mempelajari sel imun pada 21 pasien yang belum menggunakan obat imunosupresif. Mereka menggunakan teknik analisis satu sel untuk mengetahui perbedaan ekspresi gen dan protein pada permukaan sel. Hasil penelitian mengungkap adanya jenis monosit khusus bernama EGR1+ CD14+ yang terkait dengan masalah ginjal akibat scleroderma. Sel ini dapat berubah menjadi makrofag yang merusak dan meningkatkan peradangan di ginjal. Selain itu, ditemukan tipe sel CD8+ T yang lebih agresif dan menyebabkan memburuknya penyakit paru-paru pada pasien. Sel-sel imun ini berkumpul di organ yang terkena dan memperparah kerusakan. Penemuan ini penting karena membantu memahami mengapa gejala dan komplikasi penyakit scleroderma berbeda-beda, dan membuka jalan untuk pengobatan yang lebih tepat serta diagnosis lebih awal.

Para ilmuwan dari University of Chicago Pritzker School of Molecular Engineering telah berhasil mengubah sebuah protein yang berasal dari sel hidup menjadi qubit, unit dasar informasi dalam dunia komputasi kuantum. Ini merupakan langkah besar yang menunjukkan bahwa teknologi kuantum bisa bekerja di dalam lingkungan yang hangat dan berisik seperti di dalam tubuh kita. Protein yang mereka gunakan adalah Enhanced Yellow Fluorescent Protein (EYFP), yang biasa dipakai di dunia biologi untuk menandai sel secara fluoresen. Kini, protein ini mampu menunjukkan perilaku kuantum seperti spin koherensi dan resonansi magnetik yang biasanya hanya bisa dicapai pada kondisi sangat dingin dan terkontrol. Yang menarik, protein qubit ini dapat diinisialisasi, diubah-ubah menggunakan gelombang mikro, dan dibaca menggunakan cahaya, bahkan saat berada langsung di dalam sel hidup. Ini membuka peluang untuk menciptakan sensor kuantum yang dapat memantau proses biologis secara langsung dan sangat sensitif. Meskipun sensitivitasnya tidak sebaik sensor kuantum yang terbuat dari berlian, kelebihan utama dari protein qubit ini adalah kemampuannya yang bisa diprogram secara genetik di dalam organisme hidup. Ini artinya, di masa depan kita bisa mengamati proses seperti pelipatan protein dan perkembangan penyakit sejak awal dengan teknologi kuantum. Penemuan ini menandai era baru di mana batas antara fisika kuantum dan biologi mulai kabur, sehingga ilmu pengetahuan dan teknologi akan mengarah pada pemahaman serta aplikasi yang lebih mendalam terkait kehidupan dan materi pada skala atom.