DASAR DASAR SEL PUNCA (STEM CELL) DAN PENGGUNAANNYA DALAM PENGOBATAN PENYAKIT (Tugas Biosel Molekular)
DISUSUN OLEH:
NURLISA PURNAMAWATI (NIM:1004017039) KONVERSI 20101
UNIVERSITAS PROF. DR HAMKA MUHAMMADIYAH JURUSAN FARMASI
BAB I PENDAHULUAN
Pada dekade terakhir perhatian dan penelitian dalam bidang sel punca ( stem cells ) mengalami kemajuan yang amat pesat. Para peneliti menggunakan sel punca untuk mengetahui dan mempelajari proses pertumbuhan dan perkembangan jaringan tubuh manusia serta patogenesis patogenesis penyakit-penyakit penyakit-penyakit yang diderita. Disamping itu, potensi
sel punca juga menimbulkan harapan harapan baru dalam
pengobatan, khususnya penyakit degeneratif maupun kelainan seperti trauma, keganasan dan sebagainya. Stem cell atau sel punca merupakan sel yang belum/ tidak terspesialisasi dan mempunyai potensi tinggi untuk berkembang menjadi berbagai jenis sel-sel berbeda yang spesifik di dalam tubuh. Sel punca yang digunakan sebagai pengobatan bersumber dari sel punca embrio ( embryonic stem cells ) dan sel punca dewasa (Adult (Adult stem cells). Penggunaan dan pengembangan sel punca embrio maupun sel punca dewasa di bidang kesehatan dalam rangka mengobati penyakit tidak terlepas dari masalah etik. Penelitian dengan menggunakan embrio dan pengklonan embrio telah menyulut kontroversi dan
menjadi bahan perdebatan dibanyak negara, seperti
Inggris, Amerika Serikat, dan sebagainya. Tetapi di berbagai negara lain, seperti, UK, Singapura, Korea, India, China dsb. penggunaan sel stem embrionik manusia diperbolehkan, sehingga penelitian di negara-negara tersebut telah mengalami banyak kemajuan. Seiring dengan kemajuan teknologi dan pengetahuan dalam bidang kesehatan di Indonesia, para peneliti mulai melakukan pengembangan sel punca (stem cell). cell). Hal ini dipertegas dengan terbitnya keputusan Menkes tentang pembentukan tim Stem Cell Nasional dan juga menunjuk beberapa rumah sakit pendidikan sebagai tempat pengembangan ilmu kedokteran (nasional.kompas.com). Berdasarkan uraian di atas, maka penulis tertarik mengambil judul makalah tentang dasar -dasar sel punca (stem cell) dan penggunaannya dalam pengobatan penyakit. .
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Definisi Sel Punca (Stem ( Stem Cell) Stem cell atau sel punca merupakan sel yang belum/ tidak terspesialisasi dan mempunyai potensi tinggi untuk berkembang menjadi berbagai jenis sel-sel berbeda yang spesifik di dalam tubuh. Sel punca juga berfungsi sebagai sistem perbaikan untuk menggantikan sel-sel tubuh yang telah rusak demi kelangsungan hidup organisme. Saat sel punca terbelah, sel yang baru mempunyai potensi untuk tetap menjadi stem cell atau menjadi sel lain dengan fungsi yang lebih khusus, misalnya sel otot, sel darah merah atau sel otak.
Gambar 1. Sel Punca ( Stem Cell )
2.2 Sifat-sifat Sel Punca ( Stem Cell) 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 lainlain
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.
Gambar-2 Sifat/karakter sel punca yaitu differentiate dan self regenerate/renew 2.3 Jenis SelcPunca (Stem ( 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. Selsel 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 utuh. 2. Pluripoten yaitu sel punca yang dapat berdifferensiasi menjadi 3 lapisan germinal (ektoderm, mesoderm, dan endoderm) tetapi tidak dapat menjadi jaringan ekstra embrionik seperti plasenta dan tali pusat. Yang termasuk sel ini adalah sel punca embrionik ( embryonic stem cells ). ).
Gambar-3 Sel Punca totipoten dan pluripoten
3. Multipoten yaitu sel punca yang dapat berdifferensiasi menjadi berbagai jenis sel
misalnya sel punca hemopoetik 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 ini mempunyai sifat masih dapat memperbaharui atau meregenerasi diri (self-regenerate/self renew) Contohnya erythroid progenitor cells hanya mampu berdifferensiasi menjadi sel darah merah.
Gambar-4 Multipotent dan unipotent stem cells pada sumsum tulang
2.4 Sumber Sel Punca (Stem ( Stem Cell) Berdasarkan asalnya, sel punca mempunyai beberapa sumber 1. Zygote. Yaitu pada tahap sesaat setelah sperma bertemu dengan sel telur 2. Sel punca embrio (embryonal stem cells) Sel punca ini diambil dari embrio pada fase blastosit (5-7 hari setelah pembuahan). Massa sel bagian dalam mengelompok dan mengandung sel-sel punca embrionik. Sel-sel diisolasi dari massa sel bagian dalam dan dikultur secara in vitro. Sel punca embrional dapat diarahkan menjadi semua jenis sel yang dijumpai pada organisme dewasa, seperti sel-sel darah, sel-sel otot, selsel hati, sel-sel ginjal, dan sel-sel lainnya. 3. Fetus. Fetus dapat diperoleh dari klinik aborsi 4. Sel Punca Dewasa (Adult Stem Cell) Sel punca dewasa mempunyai dua karakteristik. Karakteristik pertama adalah sel-sel tersebut dapat berproliferasi untuk periode yang panjang untuk
memperbarui diri. Karakteristik kedua, sel-sel tersebut dapat berdiferensiasi untuk menghasilkan sel-sel khusus yang mempunyai karakteristik morfologi dan fungsi yang special. Salah satu macam sel punca dewasa adalah sel punca hematopoietik (hematopoietic ( hematopoietic stem cells ), ), yaitu sel punca pembentuk darah yang mampu membentuk sel darah merah, sel darah putih, dan keping darah yang sehat. Sumber sel punca hematopoietik adalah sumsum tulang, darah tepi, dan darah tali pusar.
2.5 Macam Transplantasi Sel Punca ( Stem Cell) Transplantasi sel punca dapat berupa: 1.
Transplantasi autologus (menggunakan sel punca pasien sendiri, yang dikumpulkan sebelum pemberian kemoterapi dosis tinggi)
2.
Transplantasi alogenik (menggunakan sel punca dari donor yang cocok, baik dengan hubungan keluarga atau tanpa hubungan keluarga), atau transplantasi singenik (menggunakan sel punca dari saudara kembar identik.
2.6 Macam Sel Punca Berdasarkan Tipe sel yang Dihasilkan Berdasarkan tipe sel yang dihasilkan, sel punca dapat dikelompokan menjadi:
1. Sel punca hematopoetik Sel punca hematopoetik dalam perkembangannya dapat menghasilkan sel pembentuk darah. Sel tipe hematopoetik merupakan tipe sel punca yang sejak lama telah digunakan dalam terapi keganasan darah (leukemia). Strategi terapi ini memungkinkan dilakukannya kemoterapi dosis tinggi yang dapat mengeliminasi sel abnormal (ablasi) pada penderita keganasan. Populasi sel yang `tereliminasi’ oleh kemoterapi akan digantikan oleh sel punca hematopoetik yang ditransplantasikan. Namun selama populasi sel belum ter gantikan’, pasien berada dalam kondisi yang sangat rentan untuk terkena infeksi sehingga diperlukan perawatan di fasilitas “isolasi terbalik” yang dapat menjamin kondisi yang aseptik. Saat ini fasilitas ruang
“isolasi terbalik” masih jarang dimiliki oleh rumah sakit di Indonesia dan hal ini
seringkali membuat biaya transplantasi sel punca menjadi sangat tinggi. Sel punca hematopoetik memiliki molekul yang khas pada permukaan selnya, yaitu molekul glikoprotein CD34. Molekul penanda ini dapat digunakan sebagai sarana untuk menghitung jumlah sel punca hematopoetik yang berhasil diisolasi dari berbagai sumber di atas. Bahkan dalam penggunaannya dalam terapi keganasan, telah ditentukan jumlah CD34 yang direkomendasikan oleh ASBMT (American Society for Blood and Marrow Transplantation) dan ISCT (International Society for Cellular Therapy) engraftment dari engraftment dari sel yang ditransplantasikan diperlukan setidaknya 5 x 106 CD34+ cells /kg berat badan. Oleh karena itu, fasilitas laboratorium terpercaya yang dapat menghitung jumlah sel CD34+ ( CD34 enumeration ) menjadi mutlak diperlukan untuk transplantasi jenis ini. 1. Sel punca mesenchymal Sel
punca
mesenchymal
merupakan
tipe
sel
punca
yang
dalam
perkembangannya dapat menghasilkan tendon, stroma sumsum tulang, tulang rawan, tulang keras, dan sel adiposa. Sel tipe ini memiliki sifat khas yaitu tidak memiliki molekul HLA kelas II, sedangkan HLA kelas I hanya diekspresikan dalam tingkat
sangat
rendah.
Hal
ini
memungkinkan
penggunaan
sel
punca
mesenchymal secara mesenchymal secara alogenik tanpa perlu pencocokan HLA terlebih dahulu. Lebih lanjut, sel punca mesenchymal ini mesenchymal ini justru memiliki kemampuan untuk meningkatkan populasi sel T regulatory, yang bersifat mensupresi imunitas yang berlebih.
BAB III PENGGUNAAN SEL PUNCA (STEM CELL) DALAM PENGOBATAN PENYAKIT
3.1 Peran Kultur Sel Punca ( Stem Cells ) Dalam Riset Sel punca dapat digunakan untuk keperluan baik dalam bidang riset maupun pengobatan. Adapun penggunaan kultur stem cells adalah sebagai berikut 1. Terapi gen Stem cells khususnya hematopoetic stem cells digunakan sebagai pembawa transgen kedalam tubuh pasien dan selanjutnya dilacak apakah jejaknya apakah stem cells ini berhasil mengekspresikan gen tertentu dalam tubuh pasien. Adanya sifat self renewing pada stem cell menyebabkan pemberian stem cells yang mengandung transgen tidak perlu dilakukan berulang-ulang. Selain itu hematopoetic stem cells juga dapat berdifferensiasi menjadi bermacam-macam sel sehingga transgen tersebut dapat menetap diberbagai macam sel. 2. Penelitian untuk mempelajari proses-proses biologis yang terjadi pada organisma termasuk perkembangan organisma dan perkembangan kanker 3. Penelitian untuk menemukan dan mengembangkan obat-obat baru terutama untuk mengetahui efek obat terhadap berbagai jaringan 4. Terapi sel (cell based therapy) 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.
Gambar-5 Berbagai peran Sel Punca ( Stem Cells)
3.2 Therapeutic cloning/ Somatic Cell Nuclear Transfer (SCNT) Therapeutic cloning atau disebut Somatic Cell Nuclear Transfer (SCNT) adalah suatu teknik yang bertujuan untuk menghindari resiko penolakan atau rejeksi. Pada teknik ini inti sel telur donor dikeluarkan dan diganti dengan inti sel resipien. Sel yang telah dimanipulasi ini kemudian akan membelah diri dan setelah menjadi blastokista maka inner cell massnya akan diambil sebagai embryonic stem cells. Stem cells ini kemudian akan dimasukkan kembali kedalam tubuh resipien dan stem cells ini kemudian akan berdifferensiasi menjadi sel organ (sel beta pankreas, sel otot jantung dan lain-lain). Tanpa reaksi penolakan karena sel tersebut mengandung materi genetik resipien
Gambar-6 Terapi Kloning (Therapeutic Cloning) 3.3 Penggunaan Sel Punca (Stem Cell) Dalam Pengobatan Penyakit Ada 3 golongan penyakit yang dapat diatasi oleh stem cell : a. Penyakit autoimun. Misalnya pada lupus, artritis rheumatoid dan diabetes tipe 1. Setelah diinduksi oleh growth factor agar hematopoietic stem cell banyak 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 antigen (dianggap sebagai foreign antigen ). ). Setelah itu hematopoietic stem cell dimasukkan cell dimasukkan kembali ke tubuh, bersirkulasi dan bermigrasi ke sumsum tulang untuk berdiferensiasi menjadi sel imun matur sehingga system 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 cell setelah dimanipulasi dapat ditransplantasi ke dalam tubuh pasien agar stem cell tersebut cell tersebut dapat berdiferensiasi menjadi sel-sel organ tertentu yang menggantikan sel-sel yang telah rusak atau mati akibat penyakit degenerative. c. Penyakit keganasan. Prinsip terapi stem cell pada cell pada keganasan sama dengan penyakit autoimun. Hematopoietic stem cell yang cell yang diperoleh baik dari sumsum tulang atau darah tali pusat telah lama dipakai dalam terapi leukemiadan penyakit darah lainnya 3.4 Penggunaan Sel Punca Pada Penyakit 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
3.5 Penggunaan Sel Punca Pada Penyakit Parkinson Pada penyakit Parkinson, didapatkan kematian neuron-neuron nigrastriatal, 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 ujiuji 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 3.5 Penggunaan Sel Punca Pada Penyakit Stroke Pada penyakit stroke dicoba untuk menggunakan sel punca mesenkim (mesenchymal stem cells (MSC) 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
3.6 Penggunaan Sel Punca Pada Penyakit Diabetes Tipe I Pada diabetes tipe I sel pankreas beta yang mensekresi insulin mengalami kerusakan oleh faktor genetik, lingkungan dan imunologik. defisiensi
insulin
dan
menyebabkan
hiperglikemi.
[2]
Akibatnya terjadi
Transplantasi
seluruh
organ pankreas kadaver dapat menyembuhkan penderita. Tetapi jumlah kadaver sangat sedikit dan obat imunosupresi yang dibutuhkan untuk mencegah reaksi imunologik menimbulkan banyak efek samping. Transplantasi sel stem merupakan alternatif baik dan telah menunjukkan hasil positif pada mencit. Tetapi masih banyak kendala yang harus diatasi supaya penggunaan sel stem untuk menyembuhkan pasien diabetes tipe I dapat terlaksana.
3.7 Penggunaan Sel Punca Pada 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 replacement ini bermanfaat dalam terapi ulkus vena ataupun luka bakar.
3.8 Penggunaan Sel Punca Pada Infark Miokardium Bartinek telah melakukan intracoronary infusion bone marrow stem cells otolog pada 22 pasien dengan AMI dan mendapatkan hasil yang baik. Penelitian terkini menunjukkan bukti awal bahwa adult stem cells dan embryonic stem cells dapat menggantikan sel otot jantung yang rusak dan memberikan pembuluh darah baru. Strauer et al. al . mencangkok mononuclear bone marrow cell autolog ke dalam arteri yang menimbulkan infark pada saat PTCA 6 hari setelah infark miokard. Sepuluh pasien yang diberi stem cells area infarkya menjadi lebih kecil dan indeks volume stoke, left ventricular end systolic volume, kontraktilitas area infark dan perfusi miokard menunjukkan perbaikan dibandingkan dengan kelompok kontrol.
DAFTAR PUSTAKA
Boenjamin Setiawan, Aplikasi Terapeutik Sel Stem Embrionik Pada Berbagai Penyakit Degeneratif, Cermin Dunia Kedokteran , 2006. Keputusan Menteri kesehatan Republik Indonesia Nomor 159/Menkes/SK/II/2009, Penunjukan Rumah Sakit Umum Nasional Dr. Cipto Mangunkusumo Jakarta Sebagai Pusat Penelitian, Pengembangan dan Pelayanan Medis Sel Punca . Punca . Lawrence S.B. Goldstein and Meg Schneider, Stem Cells For Dummies, 2010, Wiley Publishing, Indianapolis, Indiana. Merancang Ulang Sel Punca, http://nasional.kompas.com http://nasional.kompas.com ,, Juni 2009 . http://id.wikipedia.org/wiki/Sel_punca http://stemcells.nih.gov/info/basics/
