BIOTEKNOLOGI STEM CELL DAN FUNGSINYA DALAM DUNIA KEDOKTERAN

Minat terhadap stem cell atau sel induk terus 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 bidang kedokteran. Sifatnya yang bisa menjadi banyak macam sel itu, menjadikan stem cell bisa dipakai untuk terapi regeneratif dan reparatif dari penyakit-penyakit yang diakibatkan oleh karena kerusakan sel, misalnya parkinson, alzheimer, huntington, dan masih banyak yang lainnya. Sel-sel yang rusak itu akan diganti oleh sel baru yang berasal dari stem cell itu.

DEFINISI STEM CELL

Yang dimaksud dengan stem cell adalah sel yang tidak atau belum terspesialisasi sehingga mempunyai 2 sifat, yaitu :

1.    Memiliki 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.

2.   Memiliki 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.

Stem cell ini berbeda dengan sel manusia lainnya di mana sel-sel itu sudah terspesialisasi sehingga sel-sel itu hanya bisa menjadi jaringan yang menjadi bagiannya dan tidak bisa menjadi sel lainnya.

JENIS STEM CELL

Berdasarkan Potensi atau Kemampuan Berdiferensiasi

Berdasarkan kemampuan berdiferensiasi, stem cell dibagi menjadi:

1.     Totipotent.

Stem cell jenis ini dapat berdiferensiasi menjadi semua jenis sel. Yang termasuk dalam stem cell totipotent adalah zigot (telur yang telah dibuahi). 

    

2.     Pluripotent.

Stem cell 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)

    

 

Berdasarkan Sumbernya

Stem 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. 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, susunan saraf pusat, adiposit  (jaringan lemak), otot rangka dan 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.

PERAN STEM CELL DALAM  KEDOKTERAN

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 mengapa stem cell merupakan teknik yang menjanjikan 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.

3.     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.