makalah STEM CELL

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang 

            Berbagai metode untuk produksi temak transgenik telah ditemukan dan dikemukakan oleh beberapa peneliti antara lain transfer gen dengan mikroinjeksi pada pronukleus, injeksi pada germinal vesikel, injeksi gen kedalam sitoplama, melalui sperma, melalui virus (sebagai mediator), dengan particke gun (particle bombartmen) dan embryonic stem cells: Diantara metode yang  telah dikemukakan diatas ternyata berkembang sesuai dengan kemajuan hasil produksi dan  beberapa kelemahan yang dijumpai pada masing-masing metode. Sebagai contoh produksi  ternak transgenik dengan metode retroviral sebagai mediator gen yang akan diintegrasikan mulai  digantikan dengan metode lain yang tidak mengandung resiko atau efek samping dari virus/bakteri. Beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa metode mikroinjeksi DNA pada pronukleus yang sering dipakai oleh peneliti (Kart, 1989; Bondioli, et. al., 1991; Hill et. al., 1992 ; Gagne and Sirard, 1995; Kubisch, et. al., 1995; Han, et. Al, 1996; Su, et. al., 1998).

            Produksi ternak transgenik diperlukan dibidang peternakan. Sebagai contoh pada ternak sapi : panjangnya interval generasi, jumlah anak yang dihasilkan dan lamanya proses integrasi gen menjadi tidak efissien bila dilakukan secara konvensional. Oleh karena itu kebemasilan produksi sapi trangenik sangat diharapkan karena memungkinkan untuk terjadinya mutasi gen secara tiba-tiba (pada satu generasi) dan lebih terarah pada gen yang diinginkan. Performans yang diharapkan dari sapi transgenik adalah sapi yang mempunyai tingkat kesuburan tinggi, efisien dalam pemanfaatan pakan , kuantitas dan kualitas produksi yang lebih tinggi serta lebih resisten terhadap penyakit.

            Teknologi pembiakan embrio (pembiakan embrio di cawan petri) sebenarnya sudah lama berkembang, terutama dalam percobaan-percobaan di laboratorium, dan dilakukan pada binatang, bahkan di dunia peternakan sudah berkembang sedemikian pesat, sehingga menghasilkan banyak hewan ternak jenis unggulan, penelitian-penelitian di bidang ini telah dapat meningkatkan produksi peternakan di mana-mana. Demikian pula di bidang medis sudah banyak percobaan-percobaan medis di laboratorium memanfaatkan teknologi ini digunakan untuk memecahkan banyak masalah pengobatan dengan menggunakan percobaan pembiakan embrio hewan di cawan petri. Perkembangan teknologi ini mulai menjadi berita besar setelah lahirnya Luis Brown seorang anak manusia hasil perkawinan yang dilakukan melalui prosesfertilisasi in vitro di akhir dekade tahun tujuhpuluhan, hasil teknologi ini mulai mengundang reaksi etika di kalangan rohaniawan, ulama dan pakar etika.

            Teknologi ESC dan teknologi kloning dengan menggunakan transfer inti menjadi suatu teknologi yang sangat potensial prospektif untuk aplikasi di bidang kedokteran dan peternakan. Penemuan teknologi ini membuat para peneliti mendapatkan inspirasi untuk mengembangkan penelitian-penelitian di bidang ESC dan teknologi transfer inti serta teknologi rekayasa genetika untuk dapat menyelesaikan masalah kedokteran yang selama ini manusia seperti pasrah, tanpa bisa mengobatinya, misalnya beberapa penyakit digeneratif permanen seperti diabetes mellitus, alzheimer, parkinson, dan penyakit-penyakit kelainan genetis, bahkan penyakit AIDS. Pada hakekatnya penyakit-penyakit tersebut sudah dianggap penyakit yang sudah tidak mungkin disembuhkan karena adanya kerusakan permanen dari sel-sel tubuh manusia. Beberapa peneliti berspekulasi apabila seseorang membutuhkan transplantasi sumsum tulang belakang untuk menyembuhkan penyakit kankernya, maka kemungkinan dia untuk mendapatkan donor yang bersedia dan mempunyai kondisi genetis yang sesuai akan sulit. Kesulitan ini dapat diatasi dengan menggunakan kombinasi teknologi transfer inti dan rekayasa genetik, dengan memanfaatkan sel telur yang telah dienukleasi dan digantikan materi genetik yang sesuai, maka hanya dalam beberapa hari dia akan mendapat stem sel yang sesuai untuk ditransplasikan kepada pasien tersebut.

            Rideout dan Hochedlinger (2002) menggunakan combine therapeutic cloning melakukan enukleasi sel telur tikus dan digantikan sel kulit dari tikus dewasa yang menderita penyakit genetis immuno deficiency.

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dibuat rumusan masalah sebagai berikut.

1. Definisi Stem Cell ?

2. Perkembangan Teknologo Embrio Stem Cell ?

3. Prospek Pengembangan Embrio Stem Cell ?

4. Stem Cell Dan Bioetika ?

5. Penggolongan Stem Cell ?

6. Penggunaan Kultur Stem Cell dalam Bidang Bioteknologi ?

7. Kelebihan dan Kekurangan Penggunaan Sel Induk (Stem Cell) ?

1.3.Tujuan

Dengan mengacu pada latar belakang dan rumusan masalah di atas, maka tujuan dari penulisan ini adalah sebagai berikut.

1. Untuk mengetahui Definisi Stem Cell

2. Untuk mengetahui Perkembangan Teknologo Embrio Stem Cell

3. Untuk mengetahui Prospek Pengembangan Embrio Stem Cell

4. Untuk mengetahui Stem Cell Dan Bioetika

5. Untuk mengetahui Penggolongan Stem Cell

6. Untuk mengetahui Penggunaan Kultur Stem Cell dalam Bidang Bioteknologi

7. Untuk mengetahui Kelebihan dan Kekurangan Penggunaan (Stem Cell)

1.4. Manfaat

            Manfaat yang dapat dicapai dalam penulisan makalah ini adalah sebagai berikut:

1. Dapat mengetahui Definisi Stem Cell

2. Dapat mengetahui Perkembangan Teknologo Embrio Stem Cell

3. Dapat mengetahui Prospek Pengembangan Embrio Stem Cell

4. Dapat mengetahui Stem Cell Dan Bioetika

5. Dapat mengetahui Penggolongan Stem Cell

6. Dapat mengetahui Penggunaan Kultur Stem Cell dalam Bidang Bioteknologi

7. Dapat mengetahui Kelebihan dan Kekurangan Penggunaan (Stem Cell)

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Definisi Stem Cell

            Stem cell diperkenalkan sebagai sel-sel “undifferentiated” karena belum dapat berkembang dan membentuk jaringan atau organ yang lebih spesifik. Sel punca, sel induk, sel batang (bahasa Inggris: stem cell) merupakan sel yang belum berdiferensiasi dan mempunyai potensi yang sangat tinggi untuk berkembang menjadi banyak jenis sel yang berbeda di dalam tubuh. Proses perubahan stem cell menjadi tipe sel yang spesifik dikenal sebagai “differentation”.

            Selain berfungsi untuk membentuk jaringan atau organ yang lebih spesifik, stem cell juga berfungsi sebagai sistem perbaikan untuk mengganti sel-sel tubuh yang telah rusak demi kelangsungan hidup organisme.  Saat stem cell terbelah, sel yang baru mempunyai potensi untuk tetap menjadi stem cell atau menjadi sel dari jenis lain dengan fungsi yang lebih khusus, misalnya sel otot, sel darah merah atau sel otak.

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

      Sel Punca mempunyai 2 sifat yang khas yaitu:

1.      Differentiate yaitu kemampuan untuk berdifferensiasi menjadi sel lain. Sel Punca mampu berkembang menjadi berbagai jenis sel yang khas (spesifik) misalnya sel saraf, sel otot jantung, sel otot rangka, sel pankreas dan lain-lain

2.      Self regenerate/self renew yaitu kemampuan untuk memperbaharui atau meregenerasi dirinya sendiri. Stem cells mampu membuat salinan sel yang persis sama dengan dirinya melalui pembelahan sel.

2.2 Perkembangan Teknologo Embrio Stem Cell

            Teknologi ESC berkembang pesat di awal tahun 80-an terutama yang berkaitan dengan percobaan-percobaan sel-sel tumor. Pada mencit, sel-sel tumor dengan mudah berkembang biak melalui transplantasi embrio atau sel-sel embrio di bagian extra-uterine. Percobaan semacam ini sangat bermanfaat untuk menganalisa banyak aspek diferensiasi sel, maupun biologi perkembangan dan pengobatan tumor pada mamalia dengan keberhasilan percobaan sangat tinggi (Damjanov dkk,1987).  Terilhami dari prospek pengembangan hewan transgenik yang  sangat berguna di bidang peternakan maupun kedokteran serta penelitian biologi dasar tentang teori diferensiasi dan proliferasi sel, dan di samping itu tersedianya banyak embrio tersisa akibat penelitian disertasi saya, sejak tahun 1996 saya mencoba membuat percobaan Embryonic Stem Cell. Permasalahan utama dalam teknologi ESC adalah bagaimana caranya menjaga sel-sel ESC tetap mengalami proliferasi tetapi tidak terjadi diferensiasi. Permasalahan ini didasari sebuah pemikiran bahwa dalam upaya efisiensi pembuatan hewan transgenik membutuhkan stok ESC cukup banyak untuk digunakan sebagai sel donor untuk injeksi blastosis dalam pembuatan hewan transgenik. Diharapkan sel-sel tersebut merupakan sel yang masih bersifat pluripoten. Saya menyusun kerangka konsep teori untuk mengatur strategi dalam membiakkan dan mengisolasi sel-sel ES, dengan harapan bahwa ESC yang saya biakkan tersebut dapat dengan cepat mengalami proliferasi tetapi tidak terjadi diferensiasi sel. Penyusunan kerangka konsep teori ini di landasi oleh ketidak berhasilan para peneliti terdahulu terutama dalam membiakkan dan mengisolasi.

            Akhir tahun 1998 John Gearheart seorang peneliti dari Universitas John Hopkin mempublikasikan hasil riset ESC bahwa teknologi ESC memungkinkan kita dapat membiakkan klon ESC manusia secara simultan dengan tujuan akhir untuk mendapatkan sel-sel “spare part”. Pada penelitian ini Gear Heart menggunakan klon ESC manusia (lihat gambar 1). Sel-sel tersebut dibiarkan melakukan diferensiasasi pada media biak, dan dapat menghasilkan tipe-tipe sel yang berbeda-beda berupa stem sel neuron, muscle dan hemapoietic. Sel-sel inilah yang oleh para peneliti disebut sebagai sel-sel “spare parts”. Meskipun penelitian ini baru penemuan awal dari sebuah rencana penelitian jangka panjang, tetapi dapat mengilhami banyak peneliti untuk melakukan penelitian yang lebih besar lagi, terutama  bagaimana caranya membiakan sel-sel embrio tersebut menjadi sel-sel “spare part” tertentu dengan harapan dapat diaplikasikan dalam transplantasi sel. Hasil penelitian tersebut memang merubah niat saya untuk mencoba menghambat diferensiasi sel-sel embrio, tetapi justru dibiarkan sel-sel tersebut berdiferensiasi dan berkembang menjadi berbagai kemungkinan sel-sel tertentu. Dari hasil penelitian saya, teknologi ini sangat mungkin dikembangkan di Indonesia (Lihat gambar 2) mengingat sumber daya peneliti mempunyai potensi untuk mengembangkannya.

 

Gambar 2. Klon human ESC hasil penelitian Gear Heart (1998) yang telah

dikembangkan di USA.

 

Gambar 3 : Klon Goat ESC hasil penelitian Djati (2002) yang telah dilakukan di Malang-Indonesia.

2.3 Prospek Pengembangan Embrio Stem Cell

            Teknologi ESC dan teknologi kloning dengan menggunakan transfer inti menjadi suatu teknologi yang sangat potensial prospektif untuk aplikasi di bidang kedokteran dan peternakan. Penemuan teknologi ini membuat para peneliti mendapatkan inspirasi untuk mengembangkan penelitian-penelitian di bidang ESC dan teknologi transfer inti serta teknologi rekayasa genetika untuk dapat menyelesaikan masalah kedokteran yang selama ini manusia  seperti pasrah, tanpa bisa mengobatinya, misalnya beberapa penyakit digeneratif permanen seperti diabetes mellitus, alzheimer, parkinson, dan penyakit-penyakit kelainan genetis, bahkan penyakit AIDS. Pada hakekatnya penyakit-penyakit tersebut sudah dianggap penyakit yang sudah tidak mungkin disembuhkan karena adanya kerusakan permanen dari sel-sel tubuh manusia.

2.4 Stem Cell Dan Bioetika

1)      ESC (Embryonic Stem Cell) dalam Masalah Bioetika

            ESC merupakan stem cell yang dapat berdiferensiasi menjadi berbagai macam jaringan. ESC diambil pada fase zigot menuju blastosit (awal konsepsi). Setelah dikultur, ESC akan ditransplantasikan ke pasien. Hal ini membuat ESC berimigrasi ke sel-sel yang degeneratif dan akan berdiferensiasi menjadi sel-sel yang sebelumnya rusak. Karena proses ESC yang membuat zigot tersebut mengalami kematian, ESC dinilai keluar dari bioetika kedokteran. Karena prinsip dari bioetika sendiri adalah tidak boleh menyembuhkan orang dengan cara membunuh orang lain.

            Perkembangan Teknik ESC (Embryonic Stem Cell) Dalam Masalah Etika

a.       Teknik ESC alami

            Pada tahap awal, proses ini identik dengan perkembangan embrio. Setelah terjadi peleburan inti sel telur dan satu inti sperma, terbentuk zigot dilanjutkan fase morulla. Fase ini bersifat totipotent. Totipotent terdapat pada zigot yang Kemudian menuju fase blastosit. Blastosit tersusun dari 2 jenis sel, yakni trofektoderm di bagian luar yang nantinya menjadi plasenta dan ICN (Inner Cell Mass). ICN diambil dan diisolasi kemudian ditransplantasikan ke organ-organ degeneratif. Karena proses pengambilan inilah, embrio tidak dapat berkembang menjadi matur dan mengalami pembunuhan. Hal ini memicu masalah etika. Walaupun ada yang menyetujui akan penelitian ESC, namun tidak sedikit pula yang menolak karena menyalahi prinsip bioetik, yakni tidak boleh menyembuhkan seseorang dengan cara membunuh orang lain.

            Pada penilaian pihak independen penelitian ESC telah keluar dari batas yang diberikan. Tidak ada keadilan bagi embrio yang oleh sebagian pihak diyakini jika embrio bukan termasuk makhluk hidup yang terdiri dari sel-sel namun embrio merupakan stem cell-stem cell yang menjadikan makhluk hidup. Namun jika embrio bukan berasal daristem cell, mereka makhluk hidup yang memiliki stem cell dan sel-sel ini adalah kematian bagi embrio.

b.      Teknik SCNT (Somatic Cell Nuclear Transfer)

            Teknik SCNT merupakan perkembangan dari ESC dan tekniknya sama dengan kloning yaitu terjadi terjadinya transfer nukleus. perbedaan adalah inti dari sel telur dihilangkan dan diganti dengan materi genetik dari donor/pasien. Setelah materi genetik dimasukkan ke dalam enucleated oocyte (inti sel telur yang dihilangkan), kemudian diberi beberapa bahan kimia dan kejut listrik. Kultur secara in vitro ini membutuhkan 3-5 hari hingga pada fase blastosit. Pada fase blastosit inilah, stem cell dari inner cell massdiambil kemudian ditransplantasikan

            Namun kemajuan dasri ESC menjadi SCNT tidak sinergis dalam segi bioetik. Terutama Indonesia masih menolak menggunakan embrio. Namun dengan ditemukannya teknik ini, para peneliti semakin mengembangkan teknik ini dengan tujuan bagaimana caranya supaya bahan dasar ESC dapat diterima dari aspek bioetik. Scott Klusenderf menyatakan jika kloning disetujui dalam bioetik maka akan terjadi pembunuhan karena embrio diciptakan untuk dibunuh dengan tujuan penelitian medis.

Pendukung penelitian ESC dan SCNT mempunyai cara yang sedikit buruk demi meyakinkan Negara dengan tujuan disahkannya penelitian tersebut. Pendukung ESC menyatakan jika embrio hasil /kloning terapeutik ini bertujuan dalam menemukan solusi penyembuhan, Hal ini dapat menimbulkan empati dari berbagai pihak. Pendukung ESC tidak mungkin mengatakan jika dengan mereka melakukan kloning terapeutik, maka harga yang harus dibayar pembunuhan embrio. Dan proses yang telah dipahami, benar jika penelitian stem cell dengan bahan dasar embrionik adalah keluar dari batas bioetik karena terdapat unsur yang dirugikan disini.

c.       Teknik ANT (Altered Nuclear Transfer)

            ANT merupakan perkembangan dari SCNT. Proses tahap awal hampir sama perbedaannya, sebelum memasukkan materi genetik donor ke oosit tanpa inti, materi genetik disisipkan RNAi dari pemanfaatan retrovirus. Ternyata dengan adanya RNAi, embrio tidak terbentuk trofoblas sehingga trofektoderm gagal terbentuk. Dengan kegagalan pembentukan trofoblas, akan terbentuk embrio yang cacat dan tidak dapat berimplantasi.

            Pendukung ESC menyatakan jika ANT bebas dari bioetik. Dengan terhambatnya pembentukan trofoblas, maka tidak akan terbentuk embrio matur karena tahap ANT berhenti pada fase blastosit tanpa adanya trofektoderm. Banyak pihak dari luar negeri, baik dari segi agama, hukum, budaya mengiyakan jika ANT terbebas dari etika karena tidak akan munculnya embrio yang matur, karena yang terbentuk embrio cacat tanpa trofoblas .

Embryonic Stem Cell sedang memperoleh sorotan masalah etis paling berat. Ini karena pikiran negatif, misalnya mengambil embrio atau mematikan embrio. Dan jika bayi tabung yang tidak terpakai lebih baik digunakan sebagai penelitian ESC daripada dibuang.

            Peneliti ESC menyatakan  jika telah ditemukan alternatif yang lebih baik dalam masalah bioetik yakni ditemukannya sel 8 dari sel embrio. jika dalam embrio terdapat 8 sel yang mempengaruhi perkembangan embrio dan jika diambil sel 8 pada embrio, tidak terdapat kecacatan pada embrio dan jika terjadi masalah, dapat dilakukan pengkulturan sel lagi. Hal ini merupakan pemecahan terbaik dalam hal etika. Namun belum dapat dipastikan persentase keberhasilannya. Sehingga aspek etika untuk saat ini masih jelas, yakni kurangnya nilai social peneliti dan belum ada keadilan 100% bagi embrio karena masih dalam penelitian dengan persentase keberhasilan yang belum diketahui. Peneliti ESC berharap jika perkembangan dalam peneltian sel 8 dapat tercapai tanpa menimbulkan kecacatan embrio sehingga masalah etika tidak menjadi momok bagi penelitian ESC.

             Peneliti Stem Cell menyatakan jika penelitian ESC tergolong kuno karena penelitian tersebut tidak berkembang dalam segi kemanfaatan, karena resikotumoriogenicity walaupun teknik perkembangan telah ditemukan. jika ESC tidak memiliki batasan untuk membelah, sehingga hanya sedikit kesalahan dalam penempatan dan kesalahan penempatan DNA, tumoriogenicity bisa terjadi.

d.     ASC (Adult Stem Cell) yang Bebas dari Masalah Etika

            Berdasarkan prinsip bioetika yang menekankan jika dilarang melakukan penelitian dengan cara membunuh orang lain, maka ASC terbebas dari masalah terbesar yang masih dihadapi ESC. Masalah yang dihadapi ESC terletak pada sumbernya (embrio), dan sumber ASC berasal dari tubuh manusia yang tidak menimbulkan kerugian sama sekali, mungkin terkait dengan GvHD karena HLA yang kurang cocok. Namun hal ini bukan masalah jika terapi penyembuhan menggunakan ASC yang bersumber dari darah tali pusat (Umbilical Cord Blood).

ASC memenuhi 7 syarat bioetik dalam melakukan penelitian. Peneliti dari Amerika merekomendasikan lebih baik menggunakan ASC karena secara etika tidak bermasalah, keberhasilan ASC lebih tinggi karena resiko tumor yang sangat tinggi jika menggunakan ESC dan keberhasilan dengan menggunakan ASC telah banyak dilakukan kepada manusia. Hal ini bertentangan dengan ESC.

e.   Garis Besar Bioetik terhadap Penelitian Stem Cell

            ESC mendapat sorotan tajam dalam pelanggaran etika, namun juga terdapat yang menyetujui kelangsungan ESC. ANT merupakan solusi dalam pemecahan etika, namun terdapat kubu kontra tidak menyetujuinya.

Pendukung ESC terdapat 2 kelompok:

a.       Kelompok yang mendukung stemcell research secara total dan menilai bahwa embryonic stemcells tidak mempunyai nilai moral. Kelompok ini mendukung semua bentuk stemcell research dan cara mendapatkan stemcells tersebut.

b.      Kelompok yang memberikan nilai moral kepada embryonic stemcells namun menganggap bahwa manfaat yang didapatkan dari stemcell research tersebut jauh lebih besar dari pengorbanan yang dilakukan. Embryo tidak terpakai tersimpan di berbagai klinik bayi tabung. Banyaknya sisa embryo karena dalam proses pembuatan bayi tabung biasanya 10 sampai 12 sel telur yang dibuahi, tetapi hanya 3 atau 4 saja yang ditanam di dalam kandungan. Sisa embryo tersebut umumnya akan dibuang, dan lebih baik digunakan sebagai bahan stemcell research. Dan pembuatan embrio melalui SCNT kemudian memanen embrio tersebut sebagai bahan stemcell research.

            Sedangkan pihak yang menolak ESC menyatakan embrio merupakan makhuk hidup yang harus dihargai kelangsungan hidupnya seperti manusia selayaknya. Embrio buatan melalui SCNT maupun sisa embrio dari klinik bayi tabung tetap merupakan calon manusia yang tidak boleh dibunuh atau dirusak. Dalam pelegalan ESC dan jika berhasil, maka terjadi pembunuhan embrio secara besar-besaran. Dengan jumlah sisa bayi tabung yang tidak sebanding dengan tingkat kebutuhan, peternakan embrio maupun aborsi terjadi. Hal ini disebabkan dengan digunakan embrio bukan dari sisa bayi tabung yang seharusnya dibuang, hal ini identik dengan pelegalan akan adanya abortus. Dan ESC tetap keluar dari bioetika.

2.5 Penggolongan Stem Cell

Berdasarkan pada kemampuannya untuk berdifferensiasi sel punca dikelompokkan menjadi:

1.      Totipoten yaitu sel punca yang dapat berdifferensiasi menjadi semua jenis sel. Yang termasuk dalam sel punca totipoten adalah zigot dan morula. Sel-sel ini merupakan sel embrionik awal yang mempunyai kemampuan untuk membentuk berbagai jenis sel termasuk sel-sel yang menyusun plasenta dan tali pusat. Karenanya sel punca kelompok ini mempunyai kemampuan untuk membentuk satu individu yang u   tuh.

Gambar 4.  Sel Punca totipoten dan pluripoten

2.      Pluripoten yaitu sel punca yang dapat berdifferensiasi menjadi 3 lapisan germinal (ektoderm, mesoderm, dan endoderm) tetapi tidak dapat menjadi jaringan ekstraembrionik seperti plasenta dan tali pusat. Yang termasuk sel punca pluripoten adalah sel punca embrionik (embryonic stem cells).

3.      Multipoten yaitu sel punca yang dapat berdifferensiasi menjadi berbagai jenis sel  misalnya sel punca hemopoetik (hemopoetic stem cells) yang terdapat pada sumsum tulang yang mempunyai kemampuan untuk berdifferensiasi menjadi berbagai jenis sel yang terdapat di dalam darah seperti eritrosit, lekosit dan trombosit. Contoh lainnya adalah sel punca saraf (neural stem cells) yang mempunyai kemampuan berdifferensiasi menjadi sel saraf dan sel glia.

4.      Unipotent yaitu sel punca yang hanya dapat berdifferensiasi menjadi 1 jenis sel. Berbeda dengan non sel punca, sel punca mempunyai sifat masih dapat memperbaharui atau meregenerasi diri (self-regenerate/self renew). Contohnya erythroid progenitor cells hanya mampu berdifferensiasi menjadi sel darah merah.

     Gambar 5. Multipotent dan unipotent stem cell pada sumsum tulang

Berdasarkan sel induk yang ditemukan dalam berbagai jaringan tubuh, maka sel induk dapat digolongkan menjadi dua golongan yaitu :

1.      Sel induk embrio (embryonic stem cell)  adalah sel induk yang diambil dari embrio pada fase blastosit yang terdiri dari 50-150 sel (berumur 5-7 hari setelah pembuahan). Pada saat ini massa sel bagian dalam mengelompok dan mengandung sel-sel induk embrionik. Selanjutnya sel-sel diisolasi dari massa sel bagian dalam dan dikultur secara in vitro di laboratorium. Sel induk embrional dapat diarahkan menjadi semua jenis sel yang dijumpai pada organisme dewasa, seperti sel-sel darah, sel-sel otot, sel-sel hati, sel-sel ginjal, dan sel-sel lainnya. Embryonic stem cell biasanya didapatkan dari sisa embrio yang tidak dipakai pada IVF (in vitro fertilization). Akan tetapi saat ini telah dikembangkan teknik pengambilan sel induk embrionik (embryonic stem cell) yang tidak membahayakan embrio tersebut, sehingga dapat terus hidup dan tumbuh. Untuk masa dapan hal ini mungkin dapat mengurangi kontroversi etis terhadap embryonic stem cell.

	Gambar 6. Pembuatan kultur sel induk embrio Sumber: http://stemcells.nih.gov

2.      Sel induk dewasa (adult stem cells) adalah sel induk dewasa yang mempunyai dua karakteristik. Karakteristik pertama adalah sel-sel tersebut dapat berfroliferasi untuk periode yang panjang untuk memperbaharui diri. Karakteristik kedua, sel-sel tersebut dapat berdiferensiasi untu menghasilkan sel-sel khusus yang mempunyai karakteristik morfologi dan fungsi yang spesial.  Salah satu macam sel induk dewasa adalah sel induk hematopoietik (hematopoietik stem cell), yaitu sel induk pembentuk darah yang mampu membentuk sel darah merah, sel darah putih, dan keeping darah yang sehat. Sumber sel induk hematopoietik dapat ditransplantasikan dari beberapa organ seperti: sumsum tulang, sel darah tepi, dan darah tali pusar.

·         Transplantasi sel induk dari sumsum tulang (bone marrow transplantation). Sumsum tulang adalah jaringan spons yang terdapat dalam tulang-tulang besar seperti tulang pinggang, tulang dada, tulang punggung dan tulang rusuk. Sumsum tulang merupakan sumber yang kaya akan sel induk hematopoietik. Sejak dilakukan pertama kali kira-kira 30 tahun yang lalu, transplantasi sumsum tulang digunakan sebagai bagian dari pengobatan leukemia, limfoma jenis tertentu, dan anemia aplastik. Karena teknik dan angka keberhasilannya semakin meningkat, maka pemakaian transplantasi sumsum tulang sekarang ini semakin meluas. Pada transplantasi ini prosedur yang dilakukan cukup sederhana, yaitu biasanya dalam keadaan teranastesi total. Sumsum tulang (sekitar 600 cc) diambil dari tulang panggul donor dengan bantuan sebuah jarum suntik khusus, kemudian sumsum tulang itu disuntikkan ke dalam vena resipien. Sumsum tulang donor berpindah dan menyatu di dalam tulang resipien dan sel-selnya mulai berfroliferasi. Pada akhirnya, jika semua berjalan lancar, seluruh sumsum tulang resipien akan tergantikan dengan sumsum tulang yang baru. Namun, prosedur transplantasi sumsum tulang memiliki kelemahan karena sel darah putih resipien telah dihancurkan oleh terapi radiasi dan kemoterapi. Sumsum tulang yang baru memerlukan waktu sekitar 2-3 minggu untuk menghasilkan sejumlah sel darah putih yang diperlukan guna melindungi resipien terhadap infeksi. Transplantasi sel induk dari sumsum tulang (bone marrow transplantation).

·           Transplantasi sel induk darah tepi (peripheral blood stem cell transplantation) seperti halnya sumsum tulang, peredaran darah tepi merupakan sumber sel induk walaupun jumlah sel induk yang dikandung tidak sebanyak pada sumsum tulang. Untuk mendapatkan jumlah sel induk yang jumlahnya mencukupi untuk suatu transplantasi, biasanya pada donor diberikan granulosyte coloni stimulating factor (G-CSF) untuk menstimulasi sel induk hematopoietik bergerak dari sumsum tulang ke peredaran darah. Transplantasi ini dilakukan dengan proses yang disebut aferesis. Jika resipien membutuhkan sel induk hematopoietik, pada proses ini darah lengkap diambil dari donor dan sebuah mesin akan memisahkan darah menjadi komponen-komponennya, secara selektif memisahkan sek induk dan mengembalikan sisa darah ke donor. Transplantasi sel induk darah tepi pertama kali berhasil dilakukan pada tahun 1986. Keuntungan transplantasi sel induk darah tepi adalah lebih mudah didapat. Selain itu pengambilan sel induk darah tepi tidak menyakitkan dan hanya membutuhkan sekitar 100cc. Keuntungan lain sel induk darah tepi lebih mudah tumbuh. Namun, sel induk darah tepi lebih rentang tidak setahan sumsum tulang. Sumsum tulang juga lebih lengkap, selain mengandung sel induk juga ada jaringan penunjang untuk pertumbuhan sel. Karena itu, transplantasi sel induk darah tepi tetap perlu dicampur dengan sumsum tulang.

·         Transplantasi sel induk darah tali pusat. Pada tahun 1970-an para peneliti menemukan bahwa darah plasenta manusia mengandung sel induk yang sama dengan sel induk yang ditemukan dalam sumsum tulang. Karena sel induk dalam sumsum tulang telah berhasil mengobati pasien-pasien dengan penyakit-penyakit kelainan darah yang mengancam jiwa seperti leukemia dan gangguan-gangguan sistem kekebalan tubuh, maka para peneliti percaya bahwa mereka juga dapat menggunakan sel induk dari darah tali pusat untuk menyelamatkan jiwa pasien mereka. Darah tali pusat mengandung sel induk yang bermakna dan memiliki keunggulan diatas transplantasi sel induk dari sumsum tulang atau dari darah tepi bagi pasien-pasien tertentu. Transplantasi sel induk dari darah tali pusat telah mengubah bahan sisa dari proses kelahiran menjadi suatu sumber yang dapat menyelamatkan jiwa. Transplantasi sel induk darah tali pusat pertama kali dilakukan di Prancis pada penderita anemia fanconi tahun 1988 pada tahun 1991, darah tali pusat di transplantasikan pada penderita Chronic Myelogenous Leukimia. Kedua trasnplantasi ini berhasil dengan baik. Sampai saat ini telah dilakukan kira-kira tiga ribu transplantasi darah tali pusat.

Gambar 7. Transplantasi sel induk darah tali pusat

2.6 Penggunaan Kultur Stem Cell dalam Bidang Bioteknologi

            Stem cell dapat digunakan untuk keperluan baik dalam bidang riset maupun pengobatan. Adapun penggunaan kultur stem cell adalah sebagai berikut:

2.6.1 Pemanfaatan  Stem Cell Dalam Riset

1. Terapi gen

a.       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.

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

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

d.      Terapi sel (cell based therapy)

e.       Stem cell dapat hidup diluar tubuh manusia, misalnya di cawan petri. Sifat ini dapat digunakan untuk melakukan manipulasi pada stem cells yang akan ditransplantasikan ke dalam organ tubuh untuk menangani penyakit-penyakit tertentu tanpa mengganggu organ tubuh.

            Ada beberapa alasan mengapa stem cell merupakan calon yang bagus dalam cell-based therapy:

·         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.

·         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.

·         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.

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

2.6.2 Penggunaan Stem Cell Dalam Pengobatan Penyakit  

Para ahli saat ini sedang giat melakukan berbagai penelitian untuk menggunakan stem cell dalam mengobati berbagai penyakit. Penggunaan stem cell untuk mengobati penyakit dikenal sebagai Cell Based Therapy.  Prinsip terapi yang dimaksud adalah dengan melakukan transplantasi stem cell pada organ yang rusak. Tujuan dari transplantasi stem cell ini adalah sebagai berikut.

a.       Mendapatkan pertumbuhan dan perkembangan sel-sel baru yang sehat pada jaringan atau organ tubuh pasien.

b.      Menggantikan sel-sel spesifik yang rusak akibat penyakit atau cidera tertentu dengan sel-sel baru yang ditranspalantasikan.

            Sel induk embrio (Embryonic stem cell) sangat plastik dan mempunyai kemampuan untuk dikembangkan menjadi berbagai macam jaringan sel seperti neuron, kardiomiosit, osteoblast, fibroblast, sel-sel darah dan sebagainya, sehingga dapat dipakai untuk menggantikan jaringan yang rusak. Sel induk dewasa (adult stem cells) juga dapat digunakan untuk mengobati berbagai penyakit degeneratif, tetapi kemampuan plastisitasnya sudah berkurang. Keuntungan dari penggunaan sel stem dewasa yaitu tidak atau kurang menimbulkan masalah dan kontroversi etika.

1.   Penggunaan sel punca embrionik untuk mengobati cidera pada medula spinalis (spinal cord)

            Cidera pada medula spinalis disertai demielinisasi menyebabkan hilangnya fungsi neuron. Sel punca dapat mengembalikan fungsi yang hilang dengan cara melakukan remielinisasi. Percobaan dengan sel punca embrionik tikus dapat menghasilkan oligodendrosit yang kemudian dapat menyebabkan remielinisasi akson yang rusak.

2.   Penggunaan sel punca pada penyakit stroke

Pada penyakit stroke dicoba untuk menggunakan sel punca mesenkim (mesenchymal stem cell) dari sumsum tulang autolog. Penelitian ini didasarkan pada hasil penelitian yang telah dilakukan sebelumnya. Mesenchymal stem cells diperoleh dari aspirasi sumsum tulang. Setelah disuntikkan perifer MSC akan melintas sawar darah otak pada daerah otak yang rusak. Pemberian MSC intravenous akan mengurangi terjadinya apoptosis dan menyebabkan proliferasi sel endogen setelah terjadinya stroke.

3.   Penggunaan sel punca dalam pengobatan diabetes

Pada diabetes, terjadi kekurangan insulin atau kurangnya kepekaan terhadap insulin. Dalam hal ini transplantasi sel pulau Langerhans diharapkan dapat memenuhi kebutuhan insulin. Pada awalnya, kira-kira 10 tahun yang lalu, hanya 8% transplantasi sel pulau Langerhans yang berhasil. Hal ini terjadi karena reaksi penolakannya besar sehingga diperlukan sejumlah besar steroid; padahal makin besar steroid yang dibutuhkan, makin besar pula kebutuhan metabolik pada sel penghasil insulin. Namun, baru-baru ini penelitian yang dilakukan oleh James Shapiro dkk. di Kanada, berhasil membuat protokol transplantasi sel pulau Langerhans dalam jumlah banyak dengan metode imunosupresi yang berbeda dengan yang sebelumnya. Pada penelitian tersebut, 100% pasien yang diterapi transplantasi sel pulau Langerhans pankreas tidak memerlukan injeksi insulin lagi dan gula darahnya tetap normal setahun setelah transplantasi. Penelitian-penelitian yang sudah dilakukan untuk 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.

4.      Penggunaan sel punca 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.

5.      Penggunaan sel punca dalam penyakit Parkinson

Pada penyakit Parkinson, didapatkan kematian neuron-neuron nigra-striatal, yang merupakan neuron dopaminergik. Dopamin merupakan neurotransmiter yang berperan dalam gerakan tubuh yang halus. Dengan berkurangnya dopamin, maka pada penyakit Parkinson terjadi gejala-gejala gangguan gerakan halus. Dalam hal ini transplantasi neuron dopamin diharapkan dapat memperbaiki gejala penyakit Parkinson. Tahun 2001, dilakukan penelitian dengan menggunakan jaringan mesensefalik embrio manusia yang mengandung neuron-neuron dopamin. Jaringan tersebut ditransplantasikan ke dalam otak penderita Parkinson berat dan dipantau dengan alat PET (Positron Emission Tomography). Hasilnya setelah transplantasi terdapat perbaikan dalam uji-uji standar untuk menilai penyakit Parkinson, peningkatan fungsi neuron dopamin yang tampak pada pemeriksaan PET; perbaikan bermakna ini tampak pada penderita yang lebih muda. Namun setelah 1 tahun, 15% dari pasien yang ditransplantasi ini kambuh setelah dosis levodopa dikurangi atau dihentikan.

6.      Penggunaan sel punca dalam pengobatan HIV

Pada awalnya pengobatan HIV/AIDS ditemukan tidak sengaja dalam pengobatan penyakit leukemia dengan sistem stem sel. Dimana HIV/AIDS menyerang sistem kekebalan tubuh sehingga tubuh menjadi rentan terhadap gangguan virus atau penyakit. Dengan sel punca maka sel-sel yang mengalami degradasi akan tergantikan sehingga kekebalan tubuh pengidap akan berangsur pulih. Namun setelah itu terjadi mutasi gen yang mengakibatkan sel darah menjadi resisten terhadap virus HIV.

Mutasi tersebut terjadi pada reseptor yang dikenal sebagai CCR5, yang secara normal ditemukan pada permukaan T cell – sel pada sistem kekebalan tubuh yang diserang oleh virus HIV. Gen yang telah bermutasi tersebut dikenal sebagai CCR5 delta 32, dan ditemukan pada 1% - 3% populasi orang kulit putih di Eropa.

Virus HIV menggunakan CCR5 sebagai co-reseptor untuk merusak sistem kekebalan tubuh. Sejak CCR5 bermutasi menjadi CCR5 delta 32, virus HIV tidak lagi mampu menyerang sel sehingga terjadi kekebalan tubuh alami pada orang yang mengalami mutasi gen.

1.7 Kelebihan dan Kekurangan Penggunaan Sel Induk (Stem Cell)

Dalam penggunaannya stem cell memiliki beberapa kelebihan dan kekurangan antara lain:

1.      Penggunaan sel induk embrionik (embryonic stem cell) pada terapi sel.

·         Kelebihan penggunaan sel induk embrionik antara lain:

a.       Mudah didapatkan, biasanya dapat diperoleh dari klinik fertilitas.

b.      Bersifat pluripotent artinya mempunyai kemampuan untuk berdifferensiasi menjadi berbagai macam sel yang merupakan turunan ketiga lapis germinal (ektoderm, mesoderm dan endoderm), tetapi tidak dapat membentuk selubung embrio.

c.       Immortal artinya dapat berumur panjang sehingga dapat memperbanyak diri ratusan kali pada media kultur.

d.      Reaksi penolakan tehadap imunitas rendah.

·         Kekurangan penggunaan sel induk embrionik adalah:

1.      Dapat bersifat karsinogenik artinya setiap kontaminasi dengan sel yang tidak berdifferensiasi dapat menimbulkan kanker.

2.      Selalu bersifat allogenik yaitu sel induk yang diambil berasal dari pendonor yang cocok, umumnya keluarga atau orang lain yang cocok sehingga berpotensi menimbulkan terjadinya rejeksi immunitas.

3.      Secara kode etik masih kontroversial, di mana yang menjadi kontroversi dalam penggunaan stem cell embrio yakni sumber sel tersebut (embrio). Pengklonan embrio manusia untuk memperoleh stem cell  menimbulkan kontroversi karena pengklonan manusia tersebut ditentang oleh semua agama, hal ini dikarenakan adanya anggapan bahwa embrio berstatus sama dengan manusia menyebabkan hal tersebut tidak dapat diterima. Selain itu status moral embrio, apakah embrio harus diperlakukan sebagai manusia atau sebagai sesuatu yang berpotensi untuk menjadi manusia atau sebagai jaringan hidup tubuh lainnya masih menjadi kontroversi.

2.      Penggunaan sel induk dewasa (adult stem cell)

·         Kelebihan penggunaan sel induk dewasa adalah:

a.       Dapat diperoleh dari sel pasien sendiri sehingga dapat menghindari terjadinya penolakan imun.

b.      Sel induk dewasa sudah terspesialisasi sehingga induksi menjadi lebih sederhana.

c.       Penggunaan sel induk dewasa tidak terlalu menimbulkan problem etika.

·         Kekurangan dari penggunaan sel induk dewasa antara lain:

a.       Sel induk dewasa ditemukan dalam jumlah kecil di 12 tempat yang berbeda dalam tubuh (otak, darah, kornea, retina, jantung, lemak, kulit, daerah gigi, pembuluh darah pada sumsum tulang belakang, otot tengkorak, dan usus). sehingga sulit mendapatkan sel induk dewasa dalam jumlah banyak.

b.      Masa hidupnya tidak selama sel induk embrionik.

c.       Bersifat multipotent, yaitu dapat berdiferensiasi menjadi lebih dari satu macam sel sehingga differensiasi tidak seluas sel induk embrionik yang bersifat pluripotent.

3.      Penggunaan sel induk dari darah tali pusat.

·         Kelebihan penggunaan sel induk dari darah tali pusat adalah:

a.       Mudah diperoleh, karena sudah tersedia di bank darah tali pusat.

b.      Siap pakai, karena telah melalui proses prescreening, testing dan pembekuan.

c.       Kontaminasi virus sangat minimal dibandingkan dengan sel induk yang berasal dari sumsum tulang.

d.      Cara pengambilannya mudah, tidak beresiko dan menyakiti donor.

·         Kekurangan penggunaan sel induk dari darah tali pusat adalah:

a.       Kemungkinan terkena penyakit genetik. Ada beberapa penyakit genetik yang terdeteksi saat lahir sehingga diperlukan pengamatan setelah donor meningkat menjadi dewasa.

b.      Jumlah sel induk relatif terbatas sehingga ada ketidaksesuaian antara jumlah sel induk yang diperlukan resipien dengan jumlah yang tersedia dari donor. 

2.7 Aplikasi Stem Cell Dalam Bidang Peternakan

Therapeutic Cloning

            Therapeutic cloning atau yang lebih panjangnya disebut SCNT (Somatic Cell Nuclear Transfer) adalah suatu teknik yang bertujuan untuk menghindari risiko penolakan/rejeksi. Pada therapeutic cloning, inti sel telur donor dikeluarkan dan diganti dengan inti sel resipien misalnya diambil dari sel mukosa pipi. Lalu sel ini akan membelah diri dan setelah menjadi blastocyst, maka inner cell massnya akan diambil sebagai embryonic stem cell dan setelah dimasukkan kembali ke dalam tubuh resipien maka stem cell tersebut akan berdiferensiasi menjadi sel organ yang diinginkan (misalnya sel beta pankreas, sel otot jantung, dan lain lain), tanpa reaksi penolakan karena sel tersebut mengandung materi genetik resipien.

BAB III

PENUTUP

3.1 Simpulan

Berdasarkan pembahasan diatas, maka dapat diambil beberapa simpulan yaitu sebagai berikut.

1.      Sel Punca atau stem cell adalah sel yang tidak/belum terspesialisasi dan mempunyai kemampuan/potensi untuk berkembang menjadi berbagai jenis sel-sel yang spesifik yang membentuk berbagai jaringan tubuh.

2.      Berdasarkan pada kemampuannya untuk berdifferensiasi sel punca dikelompokkan menjadi: totipoten, pluripoten, multipoten, unipotent. Sedangkan berdasarkan sel induk yang ditemukan dalam berbagai jaringan tubuh, sel induk dapat digolongkan menjadi dua golongan yaitu : Sel induk embrio (embryonal stem cell) dan Sel induk dewasa (adult stem cells).

3.      Pemanfaatan stem cell dalam bioteknologi yakni digunakan dalam riset dan dalam pengobatan penyakit. Pemanfaatan stem cell dalam riset adalah untuk terapi gen, engetahui proses biologis, yaitu perkembangan organisme dan perkembangan kanker, penemuan dan pengembangan obat baru dan terapi sel (cell based therapy). Sedangkan penggunaan stem cell dalam pengobatan penyakit, yaitu untuk mendapatkan pertumbuhan dan perkembangan sel-sel baru yang sehat pada jaringan atau organ tubuh pasien dan untuk menggantikan sel-sel spesifik yang rusak akibat penyakit atau cidera tertentu dengan sel-sel baru yang ditranspalantasikan.

4.      Dalam penggunaan stem cell tentu saja terdapat kelebihan dan kekurangan, secara umum dapat dijelaskan sebagai berikut. Keuntungannya yaitu stem cell mudah didapatkan, stem cell mempunyai kemampuan untuk berdifferensiasi menjadi berbagai macam sel. Sedangkan kekurangannya adalah adanya kemungkinan  terkena penyakit genetik pada sel induk tali pusat, secara kode etik penggunaan stem cell masih kontroversial khususnya dalam penggunaan sel induk embrionik.

3.2 Saran

            Saran yang dapat kami ajukan dalam penyusunan makalah ini adalah sebaiknya isi dari makalah ini dapat dipahami dengan baik sehingga dapat bermanfaat bagi kita semua.