Sebuah inovasi revolusioner dalam dunia biologi telah lahir di University of California, Berkeley (UC Berkeley). Sepasang mikroskop canggih bernama MOSAIC (Multimodal Optical Scope with Adaptive Imaging Correction) mampu merekam aktivitas sel hidup dengan detail luar biasa, menghasilkan volume data yang belum pernah terjadi sebelumnya. Dalam satu jam, instrumen ini mampu menghasilkan data mentah mencapai 4 terabyte, membuka jendela baru untuk memahami kompleksitas kehidupan di tingkat seluler.
Teknologi mutakhir ini merupakan hasil kolaborasi Srigokul "Gokul" Upadhyayula, asisten profesor biologi molekuler dan sel, dengan Eric Betzig, seorang profesor fisika dan biologi sel UC Berkeley yang juga penerima Nobel Kimia 2014. MOSAIC menggabungkan kemampuan sekitar selusin jenis mikroskop yang berbeda ke dalam satu unit tunggal. Keunggulan utamanya terletak pada kemampuannya untuk beralih antar mode pencitraan hanya dengan menekan satu tombol, memberikan fleksibilitas luar biasa bagi para peneliti.
Data yang dihasilkan oleh MOSAIC memiliki dimensi yang kaya, mencakup tiga dimensi ruang, satu dimensi waktu, dan satu dimensi warna. Untuk menangkap informasi visual ini, para peneliti menggunakan penanda fluoresen yang ditempelkan pada struktur sel spesifik. Penanda ini memancarkan cahaya dengan panjang gelombang tertentu, memungkinkan pergerakan, interaksi, dan perubahan halus dalam sel terlihat dengan jelas di layar.
Salah satu demonstrasi kemampuan MOSAIC yang mencengangkan adalah pengamatan pertumbuhan sel ginjal babi selama periode 24 hari. Dalam rentang waktu tersebut, mikroskop ini berhasil menangkap 1,5 juta cuplikan tiga dimensi (3D). Eksperimen ini bahkan berhasil merekam fenomena biologis yang sangat langka, yaitu tripolar mitosis. Dalam proses pembelahan sel normal, satu sel membelah menjadi dua sel anak. Namun, tripolar mitosis yang teramati menunjukkan satu sel membelah menjadi tiga sel anak, sebuah peristiwa yang jarang terekam dengan detail sedemikian rupa.
Selain itu, MOSAIC juga dimanfaatkan untuk mempelajari proses regenerasi. Tim peneliti berhasil merekam pembentukan kembali sirip ekor larva ikan zebra yang diamputasi selama 12 jam. Teknologi pencitraan yang lembut ini memastikan ikan zebra tetap hidup selama proses pengamatan, sementara detail penyembuhan jaringan bawah kulitnya terekam dalam resolusi 3D yang sangat tajam. Keberhasilan ini menunjukkan potensi besar MOSAIC dalam studi regeneratif dan pemulihan jaringan.
Namun, kehebatan MOSAIC dalam menghasilkan data masif juga menimbulkan tantangan baru. Volume data yang diproduksi dapat dengan cepat mencapai angka petabyte hanya dalam hitungan bulan. Sebuah eksperimen tunggal saja bisa menghasilkan data antara 30 hingga 100 terabyte, jumlah yang terlalu besar untuk dianalisis secara manual oleh manusia. Keterbatasan kapasitas analisis manusia ini menjadi hambatan signifikan dalam menggali informasi berharga dari data tersebut.
Menyadari tantangan ini, tim peneliti di UC Berkeley kini mengalihkan fokus mereka untuk mengembangkan solusi berbasis kecerdasan buatan (AI). Mereka sedang melatih model AI vision-language yang dirancang khusus untuk memproses video sel 3D yang dihasilkan oleh MOSAIC. Dengan AI ini, peneliti diharapkan dapat mengajukan pertanyaan dalam bahasa alami, seperti "hitung jumlah sel imun," dan AI akan memberikan jawaban yang akurat secara instan.
"Biologi sedang memasuki era di mana datanya terlalu kompleks dan terlalu besar untuk diinterpretasikan oleh pemeriksaan manusia saja," ujar Upadhyayula, menekankan urgensi solusi AI dalam menghadapi lonjakan data di Advanced Bioimaging Center Berkeley. Pendekatan ini tidak hanya mempercepat proses analisis tetapi juga memungkinkan penemuan wawasan baru yang mungkin terlewatkan oleh pengamatan manusia.
Sebagai langkah selanjutnya, tim peneliti berencana untuk mengoperasikan fasilitas terpusat bernama Cell Observatory. Melalui sistem ini, laboratorium biologi dari berbagai penjuru dunia dapat mengirimkan sampel mereka. Fasilitas ini kemudian akan menjalankan mesin mikroskop MOSAIC, melakukan analisis data menggunakan AI, dan mengirimkan hasil akhir kepada para ilmuwan. Konsep ini berpotensi mendemokratisasi akses terhadap teknologi pencitraan seluler canggih dan mempercepat kolaborasi penelitian global.
Terobosan teknologi mikroskop MOSAIC ini telah dipublikasikan secara mendalam dalam jurnal ilmiah bergengsi, Nature Methods. Publikasi ini menandai sebuah tonggak penting dalam kemampuan kita untuk mengamati dan memahami kehidupan di tingkat sel, dengan implikasi luas bagi penelitian medis, pengembangan obat, dan pemahaman fundamental tentang biologi. Ke depan, integrasi antara pencitraan canggih dan kecerdasan buatan diperkirakan akan merevolusi cara kita melakukan riset ilmiah.
