Penggunaan Stem Cell dalam Bidang Ilmu kedokteran

Penggunaan Stem Cell dalam Bidang Ilmu kedokteran


Use of Stem Cell in the field of medical science

 

Yusuf Mardani, Dr. H. Agus Krisno B, M.Kes

Jurusan Pendidikan Biologi, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan

Universitas Muhammadiyah Malang

 

 

 

Abstract

 

Stem cells have become the focus of attention for both the researchers and the general public because of its potential in cell-based therapies. The interest in stem cells or stem cells clearly increased in recent decades. That’s because the potential of stem cells is very promising for the treatment of various diseases giving rise to new hope in the treatment of various diseases. In this paper will discuss the definition of stem cell, stem cell types and properties,and Potential usefor various diseases.

 Keywords: Stem Cell, Stem Cell Classification, potential cell-based therapies.

 

 

 

Abstraks

 

Stem cell telah menjadi fokus perhatian baik bagi kalangan peneliti maupun khalayak umum karena potensinya dalam terapi berbasis sel. Minat terhadap stem cell atau sel induk jelas meningkat dalam beberapa dekade terakhir ini. Hal itu disebabkan karena potensi stem cell yang sangat menjanjikan untuk terapi berbagai penyakit sehingga menimbulkan harapan baru dalam pengobatan berbagai penyakit. Dalam tulisan ini akan dibahas mengenai definisi stem cell, jenis dan sifat stem cell, dan potensi pemakaiannya untuk berbagai penyakit.

Kata Kunci: Stem Cell, Klasifikasi Stem Cell, Potensi terapi berbasis sel.

 

PENDAHULUAN

Selama bertahun-tahun para peneliti mencari dan mencoba memahami mengapa sebagian sel dan organ tubuh manusia mampu memperbaiki diri sedangkan sel dan organ-organ lainnya tidak. Sekarang, pencarian itu difokuskan ke bidang stem cell. Stem cell adalah jenis sel khusus dengan kemampuan membentuk ulang di-rinya dan dalam saat yang bersamaan membentuk sel yang terspesialisasi. Meskipun kebanyakan sel dalam tubuh seperti jantung maupun hati telah terbentuk khusus untuk memenuhi fungsi tertentu, stem cell selalu berada dalam keadaan tidak terdiferensiasi sampai ada sinyal tertentu yang mengarahkannya berdiferensiasi menjadi sel jenis tertentu. Kemampuannya untuk berproliferasi bersamaan dengan kemampuannya berdiferensiasi menjadi jenis sel tertentu inilah yang membuatnya unik.

Terdapat dua kelompok utama stem cell menurut sumbernya, yaitu embryonic stem cell yang diisolasi dari inner cell mass embrio, dan adult stem cell yang diisolasi dari jaringan dewasa. Seperti telah diperkirakan sebelumnya, dewasa ini makin banyak bukti mendukung dugaan kehadiran stem cell pada organ dan jaringan, dan bahwa sel-sel jenis ini memiliki kemampuan untuk berkembang jauh melebihi yang dulu dibayangkan. Sejauh mana potensi sel ini dapat dikembangkan untuk kepentingan terapi manusia masih belum jelas, namun pertanyaan-pertanyaan tersebut membuka kemungkinan bagi pemanfaatan stem cell di masa datang.

Oleh karena itu, perlu adanya kajian materi genetika kedokteran yang mendalam agar memudahkan dalam objek studi sendiri.

PEMBAHASAN

Pengertian dan Ruang Lingkup Stem Cell

Definisi Stem Cell

Stem Cell merupakan sel yang belum berdiferensiasi dan mempunyai potensi yang sangat tinggi untuk berkembang menjadi banyak jenis sel yang berbeda di dalam tubuh. Stem Cell juga berfungsi sebagai sistem perbaikan untuk mengganti sel-sel tubuh yang telah rusak demi kelangsungan hidup organisme.

 

Gambar 1. Sifat/karakter sel punca yaitu differentiate dan self regenerate/renew

Stem cell adalah sel yang tidak/belum terspesialisasi yang mempunyai 2 sifat:

1. Kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi sel lain (differentiate). Dalam hal ini stem cell mampu berkembang menjadi berbagai jenis sel matang, misalnya sel saraf, sel otot jantung, sel otot rangka, sel pankreas, dan lain-lain.

Gambar 2.  Sel Punca totipoten dan pluripoten

2. Kemampuan untuk memperbaharui atau meregenerasi dirinya sendiri (self-regenerate/self-renew). Dalam hal ini stem cell dapat membuat salinan sel yang persis sama dengan dirinya melalui pembelahan sel.

            Klasifikasi Stem cell

            Berdasarkan Potensi atau Kemampuan Berdiferensiasi

Berdasarkan kemampuan berdiferensiasi, stem cell dibagi menjadi:

1.Totipotent. Dapat berdiferensiasi menjadi semua jenis sel. Yang termasuk dalam stem cell totipotent adalah zigot (telur yang telah dibuahi).

2.Pluripotent. Dapat berdiferensiasi menjadi 3 lapisan germinal: ektoderm, mesoderm, dan endoderm, tapi tidak dapat menjadi jaringan ekstraembryonik seperti plasenta dan tali pusat. Yang termasuk stem cell pluripotent adalah embryonic stem cells.

3.Multipotent. Dapat berdiferensiasi menjadi banyak jenis sel. Misalnya: hematopoietic stem cells.

4. Unipotent. Hanya dapat menghasilkan 1 jenis sel. Tapi berbeda dengan non-stem cell, stem cell unipoten mempunyai sifat dapat memperbaharui atau meregenerasi diri (self-regenerate/self-renew) Contohnya erythroid progenitor cells hanya mampu berdifferensiasi menjadi sel darah merah

Gambar 3.  Multipotent dan unipotent stem cells pada sumsum tulang

Berdasarkan sumbernyaStem cell ditemukan dalam berbagai jaringan tubuh. Berdasarkan sumbernya, stem cell dibagi menjadi:

1) Zygote. Yaitu pada tahap sesaat setelah sperma bertemu dengan sel telur

2) Embryonic stem cell. Diambil dari inner cell mass dari suatu blastocyst (embrio yang terdiri dari 50 – 150 sel, kira-kira hari ke-5 pasca pembuahan). Embryonic stem cell biasanya didapatkan dari sisa embrio yang tidak dipakai pada IVF (in vitro fertilization). Tapi saat ini telah dikembangkan teknik pengambilan embryonic stem cell yang tidak membahayakan embrio tersebut, sehingga dapat terus hidup dan bertumbuh. Untuk masa depan hal ini mungkin dapat mengurangi kontroversi etis terhadap embryonic stem cell.

3) Fetus. Fetus dapat diperoleh dari klinik aborsi.

4) Stem cell darah tali pusat. Diambil dari darah plasenta dan tali pusat segera setelah bayi lahir. Stem cell dari darah tali pusat merupakan jenis hematopoietic stem cell, dan ada yang menggolongkan jenis stem cell ini ke dalam adult stem cell.

5) Adult stem cell. Diambil dari jaringan dewasa, antara lain dari:

• Sumsum tulang.

Ada 2 jenis stem cell dari sumsum tulang:

       − hematopoietic stem cell. Selain dari darah tali pusat dan dari sumsum tulang, hematopoietic stem cell dapat diperoleh juga dari darah tepi.

       − stromal stem cell atau disebut juga mesenchymal stem cell.

  • Jaringan lain pada dewasa seperti pada:

       − susunan saraf pusat

       − adiposit (jaringan lemak)

− otot rangka

− pankreas

Adult stem cell mempunyai sifat plastis, artinya selain berdiferensiasi menjadi sel yang sesuai dengan jaringan asalnya, adult stem cell juga dapat berdiferensiasi menjadi sel jaringan lain. Misalnya: neural stem cell dapat berubah menjadi sel darah, atau stromal stem cell dari sumsum tulang dapat berubah menjadi sel otot jantung, dan sebagainya.

Peranan Stem Cell dalam Riset Kedokteran

Dalam penerapannya Stem Cell dalam riset kedokteran, sebagai berikut :

1.Terapi gen. Stem cell (dalam hal ini hematopoietic stem cell) digunakan sebagai alat pembawa transgen ke dalam tubuh pasien, dan selanjutnya dapat dilacak jejaknya apakah stem cell ini berhasil mengekspresikan gen tertentu dalam tubuh pasien. Dan karena stem cell mempunyai sifat self-renewing, maka pemberian pada terapi gen tidak perlu dilakukan berulang-ulang, selain itu hematopoietic stem cell juga dapat berdiferensiasi menjadi bermacam-macam sel, sehingga transgen tersebut dapat menetap di berbagai macam sel.

2.Mengetahui proses biologis, yaitu perkembangan organisme dan perkembangan kanker. Melalui stem cell dapat dipelajari nasib sel, baik sel normal maupun sel kanker.

3.Penemuan dan pengembangan obat baru, yaitu untuk mengetahui efek obat terhadap berbagai jaringan

4.Terapi sel berupa replacement therapy. Oleh karena stem cell dapat hidup di luar organ tubuh manusia misalnya di cawan petri, maka dapat dilakukan manipulasi terhadap stem cell itu tanpa mengganggu organ tubuh manusia. Stem cell yang telah dimanipulasi tersebut dapat ditransplantasi kembali masuk ke dalam organ tubuh untuk menangani penyakit-penyakit tertentu.

Ada 3 golongan penyakit yang dapat diatasi oleh stem cell:

a.Penyakit autoimun. Misalnya pada lupus, artritis reumatoid dan diabetes tipe 1. Setelah diinduksi oleh growth factor agar hematopoietic stem cell banyak dilepaskan dari sumsum tulang ke darah tepi, hematopoietic stem cell dikeluarkan dari dalam tubuh untuk dimurnikan dari sel imun matur. Lalu tubuh diberi agen sitotoksik atau terapi radiasi untuk membunuh sel-sel imun matur yang tidak mengenal self antigen (dianggap sebagai foreign antigen). Setelah itu hematopoietic stem cell dimasukkan kembali ke tubuh, bersirkulasi dan bermigrasi ke sumsum tulang untuk berdiferensiasi menjadi sel imun matur sehingga sistem imun tubuh kembali seperti semula.

b.Penyakit degeneratif. Pada penyakit degeneratif seperti stroke, penyakit Parkinson, penyakit Alzheimer, terdapat beberapa kerusakan atau kematian sel-sel tertentu sehingga bermanifestasi klinis sebagai suatu penyakit. Pada keadaan ini stem cell setelah dimanipulasi dapat ditransplantasi ke dalam tubuh pasien agar stem cell tersebut dapat berdiferensiasi menjadi sel-sel organ tertentu yang menggantikan sel-sel yang telah rusak atau mati akibat penyakit degeneratif.

c.Penyakit keganasan. Prinsip terapi stem cell pada keganasan sama dengan penyakit autoimun. Hematopoietic stem cell yang diperoleh baik dari sumsum tulang atau darah tali pusat telah lama dipakai dalam terapi leukemia dan penyakit darah lainnya.

Ada beberapa alasan stem cell digunakan sebagai calon yang relevan dalam cell-based therapy :

1.Stem cell tersebut dapat diperoleh dari pasien itu sendiri. Artinya transplantasi dapat bersifat autolog sehingga menghindari potensi rejeksi. Berbeda dengan transplantasi organ yang membutuhkan organ donor yang sesuai (match), transplantasi stem cell dapat dilakukan tanpa organ donor yang sesuai.

2.Mempunyai kapasitas proliferasi yang besar sehingga dapat diperoleh sel dalam jumlah besar dari sumber yang terbatas. Misalnya pada luka bakar luas, jaringan kulit yang tersisa tidak cukup untuk menutupi lesi luka bakar yang luas. Dalam hal ini terapi stem cell sangat berguna.

3.Mudah dimanipulasi untuk mengganti gen yang sudah tidak berfungsi lagi melalui metode transfer gen. Hal ini telah dijelaskan dalam penjelasan mengenai terapi gen di atas.

4.Dapat bermigrasi ke jaringan target dan dapat berintegrasi ke dalam jaringan dan berinteraksi dengan jaringan sekitarnya.

Stem sel dapat membantu dunia medis dan kemanusiaan. Namun, jika stem sel tersebut diambil dari jaringan dewasa milik orang yang sudah meninggal, maka hal tersebut tidak diperbolehkan, karena Islam telah memberikan derajat kesucian kepada orang yang telah mati. Diriwayatkan oleh A’isyah ummul mukminin (ra.) bahwa Rasulullah pernah bersabda, “Memecahkan tulang mayat itu sama dengan memecahkan tulang orang hidup.” (HR. Ahmad, Abu Dawud, dan Ibnu Hibban).

Kesucian orang yang telah meninggal bahkan berlaku hingga ke atas pekuburannya. Rasul pernah bersabda, sebagaimana disampaikan oleh Abu Hurairah, “Sungguh, jika seorang dari kalian duduk di atas bara api yang membakar, niscaya itu lebih baik daripada ia duduk di atas kuburan.” (HR. Muslim dan Ahmad). Dengan ini telah jelas bahwa Islam telah melindungi orang mati sebagaimana orang yang hidup, dan oleh karena itu, tidak diperbolehkan bagi kita untuk melanggar hak-hak orang mati.

Potensi Stem Cell pada Terapi Berbasis Sel (Cell-Based Therapy)

Dalam tulisan ini, pembahasan bersifat sederhana yaitu membahas potensi stem cell pada beberapa penyakit :

Stem Cell untuk Diabetes

Penelitian-penelitian yang sudah dilakukan untuk penyakit diabetes ini mengambil sumber stem cell dari kadaver, fetus, dan dari embryonic stem cell. Selanjutnya, masih dibutuhkan penelitian untuk menemukan cara membuat kondisi yang optimal dalam produksi insulin, sehingga dapat menggantikan injeksi insulin secara permanen.

Stem Cell untuk Skin Replacement

Dengan bertambahnya pengetahuan mengenai stem cell, maka peneliti telah dapat membuat epidermis dari keratinosit yang diperoleh dari folikel rambut yang dicabut. Hal ini memungkinkan transplantasi epidermis autolog, sehingga menghindari masalah penolakan. Pemakaian skin replacement ini bermanfaat dalam terapi ulkus vena ataupun luka bakar.

Stem Cell untuk Stroke

Beberapa penelitian dengan menggunakan stem cell dari darah tali pusat manusia yang diberikan intravena kepada tikus yang arteri serebri medianya dioklusi menunjukkan hasil yang menggembirakan. Ada pengurangan volume lesi sebanyak 40% dan adanya kemampuan kembali ke 70% fungsi normal. Terdapat pemulihan fungsional pada kelompok yang ditransplantasi stem cell dari darah tali pusat dibandingkan dengan kelompok kontrol dan tampak stem cell dari darah tali pusat bermigrasi masuk ke otak. Penelitian dengan menggunakan mesenchymal stem cell (MSC) dari sumsum tulang autolog yang diberikan intravena pada 30 penderita stroke juga memperbaiki outcome yang dinilai dari parameter Barthel Index dan modified Rankin Scale.

       
       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
                                       Gb 1. Sel Induk Tikus                                                            Gb2. Sel Induk Mesenchymal

 Stem Cell untuk Penyakit Jantung

Perin dkk. memberikan transplantasi bone marrow mononuclear cells autolog yang diinjeksikan pada miokard yang lemah dengan panduan electromechanical mapping pada 14 pasien gagal jantung iskemik kronik berat. Single-photon emission computed tomography myocardial perfusion scintigraphy menunjukkan penurunan defek yang signifikan dan perbaikan fungsi sistolik ventrikel kiri global pada pasien yang diterapi.


 
   

Gb 4. Potensi Stem Cell pada Beberapa Penyakit dengan Terapi Berdasarkan Sel (Cell-Based Therapy)

            Sesuai dengan firman Allah SWT dalam (QS. Al-Imran : 91) yaitu sebagai berikut :

 

Di samping dari sumsum tulang, stem sel atau sel induk dewasa juga dapat diperoleh dari darah tali pusat bayi. Darah di dalam ari-ari dan tali pusat mengandung berjuta-juta sel induk pembentuk darah yang sejenis dengan sel induk yang ditemukan di dalam sumsum tulang (Kusmaryanto, 2005). Hal ini semakin meyakinkan kita bahwa segala ciptaan Allah s.w.t ini tidak ada yang sia-sia, sebagaimana telah dikemukakan  dalam al-Qur’an Surat Ali Imron 191. Ari-ari atau tali pusat yang pada awalnya dianggap sesuatu yang tidak berguna, ternyata memiliki manfaat. Setelah diteliti lebih lanjut, banyak keuntungan yang ditawarkan dibandingkan dengan transplantasi sumsum tulang. Stem sel dewasa dari darah tali pusat memiliki kemampuan proliferasi (memperbanyak diri) yang lebih tinggi daripada dari sumsum tulang. Selain itu, pencangkokan dengan menggunakan sel induk dewasa dari darah tali pusat ini memiliki tingkat kecocokan lebih tinggi bila dibandingkan dari sumsum tulang.

Dampak Penggunaan Stem Cell Tertentu dalam Cell-Based Therapy

 

Dampak Positif dalam Penggunaan Stem Cell

Stem Cell pada embryonic stem cell:

1) Representatif dari klinik fertilitas.

2)  Bersifat pluripoten sehingga dapat berdiferensiasi menjadi segala jenis sel dalam tubuh.

3)  Immortal. dapat berproliferasi beratus-ratus kali lipat pada kultur.

4) Reaksi penolakan rendah.

Stem Cell pada umbilical cord blood stem cell (stem cell dari darah tali pusat) :

1) Mudah didapat (tersedia banyak bank darah tali pusat).

2) Siap pakai, karena telah melalui tahap prescreening, testing dan pembekuan.

3) Kontaminasi virus minimal dibandingkan dengan stem cell dari sumsum tulang.

4) Cara pengambilan mudah, tidak berisiko atau menyakiti donor.

5) Risiko GVHD (graft-versus-host disease) lebih rendah dibandingkan dengan menggunakan stem cell dari sumsum tulang, dan transplantasi tetap dapat dilakukan walaupun HLA matching tidak sempurna atau dengan kata lain toleransi terhadap ketidaksesuaian HLA matching lebih besar dibandingkan dengan stem cell dari sumsum tulang.

Stem Cell pada adult stem cell:

1) Dapat diambil dari sel pasien sendiri sehingga menghindari penolakan imun.

2) Sudah terspesialisasi sehingga induksi menjadi lebih sederhana.

3)  Secara etis tidak ada masalah.

 

Dampak Negatif dalam Penggunaan Stem Cell

Stem Cell pada embryonic stem cell:

1. Dapat bersifat tumorigenik. Artinya setiap kontaminasi dengan sel yang tak berdiferensiasi dapat menimbulkan kanker.

2.  Selalu bersifat allogenik sehingga berpotensi menimbulkan penolakan.

3. Secara etis sangat kontroversial.

Stem Cell pada umbilical cord blood stem cell:

1. Kemungkinan terkena penyakit genetik. Ada beberapa penyakit genetik yang tidak terdeteksi saat lahir sehingga diperlukan follow up setelah donor beranjak dewasa.

2. Jumlah stem cell relatif terbatas sehingga ada ketidaksesuaian antara jumlah stem cell yang diperlukan resipien dengan yang tersedia dari donor, karena jumlah sel yang dibutuhkan berbanding lurus dengan usia, berat badan dan status penyakit.

Stem Cell pada adult stem cell:

1.  Jumlahnya sedikit, sangat jarang ditemukan pada jaringan matur sehingga sulit mendapatkan adult stem cell dalam jumlah banyak.

2. Masa hidupnya tidak selama embryonic stem cell.

3. Bersifat multipoten, sehingga diferensiasi tidak seluas.

KESIMPULAN 

Berdasarkan uraian isi pembahasan di atas, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1) Stem Cell merupakan sel yang belum berdiferensiasi dan mempunyai potensi yang sangat tinggi untuk berkembang menjadi banyak jenis sel yang berbeda di dalam tubuh.. 2) Dalam penerapannya Stem Cell dalam riset kedokteran yaitu terapi gen, identifikasi proses biologis, penemuan dan pengembangan Obat

baru, serta terapi sel berupa replacement therapy.

DAFTAR PUSTAKA

The Stem Cells – Stem cell information – The Official National Institute of Health Resource for Stem cell Research

Anatomy, 101: Stem cells – Reeve Irvine ResearchCenter.http://www.reeve.uci.edu/anatomy/stemcells.php (diakses 01 Januari 2012)

StemCell.http://en.wikipedia.org/wiki/Stemcell (diakses 31 Desember 2011)

Stem Cells for Cell-Based Therapies, Lauren Pecorino – American Institute of Biological Science.

Stem Cell Therapy – Research in focus – MRC (Medical Research Council)

Suryo (2008). Genetika. Yogyakarta : Gadjah Mada University)

Susan E dan William S, 2009. GENETIKA Edisi Keempat. Schaum’s outlines : Jakarta.

baru, serta terapi sel berupa replacement therapy.

 


 

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: