Berinvestasi dalam Pencapaian Hadiah Nobel – Neuron & Arsitektur Otak

Sejarah Hadiah Nobel

Hadiah Nobel adalah penghargaan paling bergengsi di dunia ilmiah. Hadiah ini dibuat sesuai wasiat Bapak Alfred Nobel untuk memberikan penghargaan “kepada mereka yang, selama tahun sebelumnya, telah memberikan manfaat terbesar bagi umat manusia” dalam bidang fisika, kimia, fisiologi atau kedokteran, sastra, dan perdamaian. Hadiah keenam kemudian dibuat untuk ilmu ekonomi oleh bank sentral Swedia.

Keputusan tentang siapa yang menerima hadiah tersebut berada di tangan beberapa institusi akademik Swedia.

Kekhawatiran Warisan

Keputusan untuk menciptakan Hadiah Nobel muncul pada Alfred Nobel setelah ia membaca obituari dirinya sendiri, akibat kesalahan sebuah surat kabar Prancis yang salah mengartikan berita kematian saudaranya. Berjudul “Pedagang Kematian Telah Mati”, artikel Prancis tersebut mengkritik Nobel atas penemuannya berupa bahan peledak tanpa asap, yang paling terkenal adalah dinamit.

Penemuannya sangat berpengaruh dalam membentuk perang modern, dan Nobel membeli sebuah pabrik besi dan baja besar untuk menjadikannya produsen senjata utama. Karena ia awalnya adalah seorang kimiawan, insinyur, dan penemu, Nobel menyadari bahwa ia tidak ingin warisannya menjadi seorang pria yang dikenang karena menghasilkan kekayaan dari perang dan kematian orang lain.

Hadiah Nobel

Saat ini, Kekayaan Nobel disimpan dalam sebuah dana yang diinvestasikan untuk menghasilkan pendapatan guna membiayai Yayasan Nobel serta medali emas berlapis hijau, diploma, dan hadiah uang sebesar 11 juta SEK (sekitar $1 juta) yang diberikan kepada pemenang.

Sumber: Britannica

Seringkali, uang Hadiah Nobel dibagi antara beberapa pemenang, terutama di bidang ilmiah di mana umum bagi 2 atau 3 tokoh terkemuka untuk berkontribusi bersama atau secara paralel pada penemuan terobosan.

Selama bertahun‑tahun, Hadiah Nobel menjadi HADIAH ilmiah, berusaha menyeimbangkan antara penemuan teoretis dan sangat praktis. Hadiah ini telah menghargai pencapaian yang membangun fondasi dunia modern, seperti radioaktivitas, antibiotik, Sinar-X, atau PCR, serta ilmu dasar seperti sumber energi matahari, muatan elektron, struktur atom, atau superfluiditas.

Memahami Otak Kita

Hakikat pikiran manusia dan kecerdasan hewan telah menjadi bahan perdebatan filosofis selama ribuan tahun. Untuk waktu yang lama, hal ini lebih merupakan urusan opini dan prasangka yang menentukan pandangan mana yang dominan.

Hal ini berubah dengan munculnya ilmu saraf modern. Dengan penemuan neuron dan kemampuannya mentransmisikan sinyal listrik, gagasan mempelajari neuron individu untuk menjelaskan mekanisme mental yang kompleks menjadi realistis.

Hal ini akan digabungkan dengan studi hewan dan psikologi eksperimental untuk memberikan wawasan pertama yang sejati tentang bagaimana otak kita berfungsi.

Penemuan “transduksi sinyal dalam sistem saraf” yang dianugerahi Hadiah Nobel Kedokteran pada tahun 2000. Neurologi adalah bidang yang telah dihargai oleh penghargaan bergengsi ini, serta Hadiah Nobel Kedokteran 2021 “atas penemuan reseptor untuk suhu dan sentuhan”.

Namun, penemuan yang mungkin lebih mengesankan lagi adalah yang dianugerahi Hadiah Nobel Kedokteran 2014, “atas penemuan sel yang membentuk sistem penentuan posisi di otak”. Pada dasarnya, ditemukan bahwa pemetaan mental otak terhadap lingkungan secara fisik hadir dalam peta neuronal serupa di bagian khusus otak.

Setengah dari hadiah ini diberikan kepada John O’Keefe dan seperempatnya kepada May-Britt Moser serta suaminya, Edvard I. Moser.

Sumber: Nobel Prize

Menciptakan Rasa Tempat

Ide pertama bahwa otak dapat menciptakan hubungan antara tempat dan peristiwa melalui pemikiran semi-sadar diusulkan oleh psikolog eksperimental Edward Tolman.

Mengamati hewan, Tolman berhipotesis pada tahun 1948 bahwa hewan secara mental menghubungkan tempat dan peristiwa, menciptakan peta mental yang memungkinkan mereka menavigasi suatu tempat dan menghubungkan lokasi yang secara mental tidak terkait.

Ide ini terbukti benar, namun memerlukan teknik yang lebih maju untuk mulai mempelajari aktivitas otak itu sendiri agar dapat dibuktikan.

John O’Keefe memiliki latar belakang dalam psikologi fisiologis, sebuah bidang yang mempelajari dampak struktur biologis pada fenomena mental. Pada akhir 1960-an, ia mulai mempelajari aktivitas neuron di otak tikus terkait dengan gerakan dan lokasinya, menggunakan mikrokabel yang ditanam.

Sumber: Research Gate

Berkat metode pengukuran canggih ini, aktivitas otak dapat dipelajari ketika hewan bergerak bebas, meniru pola perilaku alami.

Inilah yang membuat penelitian John O’Keefe unik, karena peneliti sebelumnya yang merekam aktivitas hippocampus membatasi penyelidikan mereka pada tugas perilaku terbatas atau protokol rangsangan-respons yang ketat.

Dengan melakukan hal itu, ia menemukan sekelompok neuron yang disebut “sel tempat,” yang terletak di hippocampus tikus, sebuah wilayah yang dikenal sebagai lokasi fisik banyak mekanisme mental terkait memori.

Sumber: Nobel Prize

Hippocampus & Sel Tempat

Hippocampus telah dikenal sejak tahun 1950-an sebagai pusat fungsi memori otak. Misalnya, kehilangan kedua hippocampus pada pasien manusia menyebabkan defisit memori yang parah.

Hal ini termasuk kehilangan kemampuan untuk menyandikan memori baru sementara masih dapat mengakses memori lama. Namun, ada juga bukti yang lebih menarik, seperti bagaimana sopir taksi London, yang menjalani pelatihan intensif untuk belajar menavigasi ribuan jalan, memiliki volume hippocampus yang jauh lebih besar dibandingkan subjek kontrol selama pelatihan mereka.

O’Keefe menemukan bahwa sel tempat akan aktif ketika hewan berada di lokasi tertentu. Melalui pengujian sistematis, ia juga menunjukkan bahwa ini bukan respons terhadap rangsangan spesifik, seperti misalnya tempat berwarna tertentu atau mengandung makanan. Sebaliknya, neuron tempat aktif ketika hewan berada di titik tersebut dan berhenti ketika ia meninggalkannya.

Setiap sel tempat tidak khusus untuk lokasi tertentu; namun, setiap lokasi dan lingkungan akan menyalakan kombinasi spesifik sel tempat, mirip dengan sistem koordinat yang kompleks.

Penemuan Lebih Lanjut tentang Sel Tempat

Menyelami lebih dalam, O’Keefe menemukan bahwa aktivitas sel tempat akan mengatur ulang dirinya ketika tikus terpapar lingkungan baru. Dan setelah dipelajari, pola yang dipelajari akan tetap bertahan. Hal ini memberikan dasar kuat untuk berteori bahwa sel tempat membentuk substrat seluler untuk memori.

Gagasan “pemetaan seluler” menimbulkan kontroversi sebelum lebih luas diterima. Hal ini kemudian membuka jalan bagi eksplorasi lebih lanjut tentang dasar fisiologis memori. Kali ini, ide menemukan tipe neuron baru dan memperhatikan lokasi tepatnya akan memberikan potongan yang hilang dalam teka‑teki cara kerja memori spasial.

Jaringan Otak untuk Memetakan Dunia

Penemuan sel tempat memusatkan penelitian memori spasial pada hippocampus. Namun, sebagian besar rangsangan hippocampus berasal dari struktur di tepi dorsal otak tikus yang disebut korteks entorhinal. Jadi, area ini menjadi fokus penelitian bagi May-Britt & Edvard Moser.

Sumber: Bright Focus

Beberapa penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa korteks entorhinal mengandung sel dengan karakteristik serupa dengan sel tempat di hippocampus. Namun, pasangan Moser yang menemukan jenis sel baru sepenuhnya, disebut sel grid, di area otak ini.

Pola Heksagonal Sel Grid

Sel grid terletak pada node khusus yang semuanya berdekatan dalam pola heksagonal yang sangat teratur. Pola grid semacam itu belum pernah diamati di otak sebelumnya. Juga segera jelas bahwa kemunculannya bukan sekadar kebetulan melainkan proses yang sangat diatur oleh aktivitas jaringan kompleks.

Sumber: Nobel Prize

Lebih menarik lagi, sel grid ditemukan tertanam dalam jaringan yang terdiri dari sel arah kepala dan sel batas, serta sel yang memiliki fungsi kepala dan batas sekaligus.

Sel kepala dikenal berfungsi sebagai kompas dan hanya aktif ketika kepala hewan mengarah ke arah tertentu. Sementara itu, sel batas aktif ketika tikus menemui dinding atau rintangan.

Pasangan Moser juga menemukan bahwa sel grid, sel kepala, dan sel batas semuanya memproyeksikan koneksi saraf menuju sel tempat hippocampal.

Bersama-sama, penelitian lanjutan oleh pasangan Moser dan O’Keefe membuktikan bahwa “sistem koordinat” sel tempat diaktifkan dan diatur oleh sel grid dan sel batas, dalam sistem dua lapisan kompleks yang memetakan lingkungan fisik aktual pada neuron.

Sumber: Nobel Prize

Mekanisme yang Dipertahankan pada Semua Mamalia

Meskipun sebagian besar dilakukan pada tikus (untuk alasan praktis, biaya, dan etika), penelitian tentang sel tempat dan sel grid kemungkinan berlaku untuk mamalia lain, termasuk manusia.

Sel-sel mirip tempat ditemukan pada manusia pada tahun 2003, dan sel-sel mirip grid ditemukan pada tahun 2010, memberikan indikasi lebih lanjut bahwa sistem tersebut telah dipertahankan sepanjang evolusi. Hal ini tidak mengherankan, karena secara keseluruhan, struktur hippocampus-entalis terjaga dengan baik pada semua mamalia. Bahkan pada vertebrata non-mamalia, struktur mirip hippocampus dapat ditemukan, menunjukkan mekanisme ini sangat kuno dan terpelihara dengan baik di antara spesies yang sangat berbeda.

Memori lokasi yang dikodekan dalam sel tempat juga “diputar ulang” selama tidur, kemungkinan besar mengarah pada konsolidasi pola dan pelestarian memori dalam jangka panjang.

Secara keseluruhan, penemuan-penemuan ini memberikan dasar yang kuat untuk menjelaskan memori lokasi pada tingkat neuron dan aktivitas otak.

Aplikasi

Mengurai Kompleksitas Otak

Penelitian ini tentang fungsi dasar otak. Namun, ia memiliki banyak potensi aplikasi, seperti kebanyakan Hadiah Nobel lainnya yang berfokus pada neurologi. Hal ini karena otak merupakan organ yang sangat sulit diobati. Ia dilindungi oleh penghalang darah-otak, yang menghalangi banyak pengobatan kimia atau bioteknologi agar efektif. Selain itu, otak juga merupakan organ yang sangat kompleks. Mempelajarinya dapat menjadi sulit, karena sebagian besar aktivitasnya bersifat sementara dan listrik, dengan sinyal kimia terbatas pada antarmuka sinapsis neuron.

Beberapa ilmuwan, seperti Penrose yang memenangkan Hadiah Nobel (untuk penelitian tidak terkait tentang pembentukan lubang hitam), bahkan menduga bahwa kesadaran mungkin muncul dari fenomena kuantum. Ide ini kini dibenarkan oleh penemuan efek kuantum dari mikrotubulus neuron.

Jadi secara keseluruhan, terapi yang menargetkan otak kemungkinan besar memerlukan pemahaman yang sangat mendalam tentang bagaimana memori, kesadaran, dan persepsi diciptakan & diproses oleh otak.

Kebutuhan Klinis

Kehilangan memori adalah salah satu gejala pertama dan paling problematik dari banyak penyakit neurodegeneratif, seperti demensia terkait usia dan penyakit Alzheimer. O’Keefe dan timnya telah membuktikan bahwa pada model hewan untuk Alzheimer, degradasi sel tempat berkorelasi dengan degradasi memori spasial.

Karena formasi hippocampus adalah salah satu struktur pertama yang terpengaruh pada penyakit Alzheimer, pemahaman yang lebih dalam tentang mekanisme otak dapat menghasilkan opsi terapeutik baru.

Berinvestasi dalam Neurologi

Neurologi adalah salah satu bidang biologi dan kedokteran paling maju saat ini. Pentingnya semakin meningkat karena penuaan populasi, dengan penyakit psikologis dan otak terkait usia menjadi masalah yang berkembang.

Kami mengeksplorasi secara lebih detail bagaimana hal ini dapat menjadi “hal besar berikutnya” bagi sektor farmasi dalam “The Next Blockbuster Therapies: Curing Neurological Disorders.”

Ini juga menjadi fokus teknologi paling maju, seperti, misalnya, “chip otak” Neuralink yang terkait dengan Elon Musk.

Sumber: Neuralink

Anda dapat berinvestasi di perusahaan terkait neurologi melalui banyak broker, dan Anda dapat menemukan di sini, di securities.io, rekomendasi kami untuk broker terbaik di AS, Kanada, Australia, Inggris, serta banyak negara lainnya.

Jika Anda tidak tertarik memilih perusahaan tertentu, Anda juga dapat melihat ETF bioteknologi seperti iShares Neuroscience and Healthcare ETF (IBRN), atau Tema Neuroscience and Mental Health ETF (MNTL), yang akan memberikan eksposur yang lebih terdiversifikasi untuk memanfaatkan saham terkait neurologi.

Perusahaan Neurologi

1. BrainStorm Cell Therapeutics

Tidak semua perusahaan bioteknologi neurologi mengandalkan obat baru. Lainnya secara harfiah berusaha memperbaiki otak secara langsung, termasuk dengan menambahkan sel baru segar ke sistem saraf pasien melalui terapi sel punca.

Ini adalah strategi yang dijalankan oleh Brainstorm Cell Therapeutics, yang bekerja dengan sel punca untuk menyembuhkan atau mengurangi kerusakan penyakit neurologis.

Brainstorm Cell menggunakan platform teknologi sel autologus (NurOwn®): perusahaan mengambil sel sumsum tulang pasien dan mengubahnya menjadi neuron dan sel saraf lainnya. Ini adalah proses yang cukup singkat, hanya memakan waktu 7 hari.

Proses ini menghasilkan sel saraf yang memiliki kode genetik pasien, menghilangkan risiko ketidakcocokan atau penolakan sel yang ditransplantasikan.

Sumber: Brainstorm Cell

Brainstorm fokus pada penyakit neurologis seperti Multiple Sclerosis, Alzheimer, Parkinson, Huntington, atau Autism Spectrum Disorder.

Pengobatan ALS adalah satu-satunya yang berada di fase 3, dengan harapan mendapat persetujuan cepat, dan hasil awal tampaknya menunjukkan bahwa dapat membantu jika digunakan cukup awal untuk memperlambat progresi penyakit.

Sumber: Brainstorm Cell

Di masa depan yang jauh, kita dapat membayangkan terapi semacam itu yang dikembangkan oleh Brainstorm dapat “menumbuhkan kembali” sel yang rusak, berpotensi dengan fokus pada neuron ultra-spesialis seperti sel tempat, sel grid, dan sel batas.

2. BICO Group AB (BICO.ST)

Salah satu cara mempelajari otak dan saraf adalah dengan menggunakan organoid otak. Mini-otak yang dibuat secara artifisial ini dapat digunakan untuk mereplikasi di laboratorium reaksi neuron terhadap terapi potensial, membantu peneliti menemukan pengobatan untuk otak nyata secara keseluruhan.

Kami membahas secara lebih detail bagaimana cara kerjanya dan perkembangan terbaru di bidang tersebut dalam “Meaningful Steps Toward Organoid Intelligence Being Taken.”

Baru-baru ini, organoid otak yang jauh lebih kompleks telah dicetak 3D oleh peneliti di University of Wisconsin–Madison. Mereka melakukannya dengan printer bio Cellink, membuka potensi baru untuk mesin ini dalam penelitian ilmu saraf.

Sumber: Cellink

Pada tahun 2021, Cellink diubah namanya menjadi BICO Group, setelah mengakuisisi Cytena pada 2019 dan Scienion pada 2020.

Cellink masih menjadi nama merek untuk bagian bioprinting bisnis. Ideanya adalah menggunakan kembali metode pencetakan 3D untuk membuat jaringan atau organ 3D sesuai permintaan. (Anda dapat membaca diskusi tentang topik ini dalam “3D Printing Human Organs – How Realistic Is It?”).

Bioprinting mewakili sekitar 1/5^th dari bisnis, dengan segmen otomasi biosains menghasilkan lebih dari 3/5^th pendapatan.

Sumber: BICO Group AB

Meskipun tidak sendirian di bidang ini, Cellink jelas merupakan produsen peralatan bioprinting yang sangat maju. Pencapaian Pr Zhang dengan mesin ini menunjukkan potensi mereka dalam penelitian neurologi, bidang yang saat ini belum banyak menggunakan bioprinting.

Dalam jangka panjang, perusahaan bioprinting kemungkinan akan berkembang dari penyedia alat bagi peneliti menjadi pemasok terapi bioprinting perusahaan farmasi untuk pasien. Hal ini pada gilirannya akan mengubah total bioprinter yang digunakan dan, yang lebih penting, volume bahan habis pakai yang terjual setiap bulan.

Ini adalah proses yang sama yang terjadi pada produsen peralatan biolab lainnya, termasuk mesin sequensing genom dari PacBio (PACB) dan Illumina (ILMN), yang pada akhirnya menghasilkan 80% pendapatan mereka dari penjualan berulang bahan habis pakai.