T AHAPAN KULTUR SEL Dr. Saptowo J.Pardal BB Biogen, Badan Litbang Pertanian Jl. Tentara Pelajar 3A, Bogor 16111 E-mail:
[email protected] [email protected],, www.biogen.litbang.deptan.go.id
T AHAPAN UMUM KULTUR SEL
Taha Tahap p Inis Inisia iasi si Sel Sel
Tahap ahap Kult Kultur ur Sel Sel Prim Prime er
Taha Tahap p Sub Sub Kult Kultur ur (Pro (Proli lifer feras asii Sel) Sel)
Tahap Kultur Lini Sel (Cell Lines) Lines)
Tahap ahap Kult Kultur ur Sel Sel Stra Straiin (Strain (Strain Cell) Cell)
Tahap Scale Up Sel (Produksi/Bi (Produksi/Biopros oproses) es)
Tahap Pemanenan Sel (Cell Harvesting) Harvesting)
Inisiasi Sel
Kultur Sel Primer
Kultur Cell Line
Produksi
Kultur Cell Strain
T AHAP INISIASI SEL
Tahapan awal untuk menginduksi sel-sel meristematis dari eksplan (bagian tanaman / hewan/bakteri ) yang akan dijadikan bahan dalam kultur sel.
Sel yang digunakan untuk kultur sel adalah selsel yang masih aktif membelah (meristematis) yang belum terdiferensiasi.
Sel-sel meristematis/embriogenik ini akan lebih mudah diinisiasi dari jaringan atau sel tanaman / hewan/bakteri yang masih muda.
• Kultur
suspensi biasanya dimulai dari mengsubkultur potongan kalus ke media cair.
•
Pembelahan sel secara bertahap akan terlepas dari sel induk bebas bergerak di dalam inokulum karena adanya gerakan dari medium. Setelah beberapa saat kultur akan tersusun atas sel tunggal, kumpulan sel (agregate cellular) dengan ukuran yang bervariasi, sisa potongan eksplan dan sisasisa sel mati.
T AHAP KULTUR SEL PRIMER
Tahap penumbuhan pertama sel-sel meristematis hasil inisiasi pada medium kultur sel.
Tahap ini bertujuan untuk mendapatkan kondisi pertumbuhan (kultur) sel yang sesuai dan optimal.
Tahap ini sangat ditentukan oleh jenis dan komposisi medium serta kondisi lingkungan kultur sel (suhu, kelembaban, cahaya, oksigen).
Medium kultur sel bisa berbentuk padat ( solid medium) ataupun cair (liquid medium).
•
Umumnya sel-sel dalam suspensi (m e d i a c a i r ) menunjukkan l aj u p em b e la ha n s e l yang l eb ih t i n gg i daripada sel-sel dalam kultur kalus (media padat). Oleh karena itu suspensi sel memberikan keuntungan apabila kita menginginkan pembelahan sel yang cepat dan generasi sel yang banyak atau apabila diperlukan aplikasi perlakuan yang seragam selama prosedur seleksi sel.
•
Pertumbuhan suspensi sel dapat dimonitor berdasarkan satuan volume sel yang berkorelasi dengan pertumbuhan berat segar. Densitas sel dapat diperkirakan dan dipantau menggunakan alat h a e m o c y t o m e t e r .
•
Untuk mengkultur kalus ke kultur suspensi, pertama kali dibutuhkan kalus seberat 2-3 g per 100 cm3.
• Pada
kebanyakan kultur suspensi kerapatan optimum akan tercapai pada umur 18-25 hari setelah tanam dan fase sel paling aktif pada umur 6-9 hari setelah tanam.
T AHAP SUB KULTUR SEL
Tahapan untuk meremajakan dan memperbanyak sel-sel dalam kultur.
Tahapan ini dilakukan pada saat sel-sel sudah pada fase stationer (pertumbuhan tetap) dan untuk mengurangi kepadatan (density) sel.
Tahapan ini dilakukan dengan cara mengambil sebagian sel kultur, lalu dipindahkan ke dalam medium baru dengan komposisi sama.
Tahapan ini dapat dilakukan beberapa kali sesuai dengan kebutuhan (jumlah sel yang diinginkan).
• Sistem
pemeliharaan suspensi sel dapat dilakukan dengan cara kultur batch dan continous. Pada kultur suspensi sel batch, kultur dipelihara dalam media dengan volume tetap tetapi dengan konsentrasi hara yang berubah sesuai dengan tingkat pertumbuhan sel. Pada sistem ini biomasa sel akan bertambah sesuai kurva sigmoid dan setelah mencapai masa tertentu sel akan berhenti membelah karena kehabisan hara atau akumulasi senyawa metabolik yang bersifat toksik. Setelah mencapai fase ini biakan harus diperbaharui dengan cara mensubkultur sebagian sel pada media baru.
• Suspensi
sel dengan sistem berkelanjutan (continuous system) merupakan kultur sel jangka panjang dengan suplai hara yang konstan dalam wadah yang relatif lebih besar. Pada sistem ini media kultur dapat ditambahkan atau ganti dengan media baru sehingga sel-sel baru dapat terus dihasilkan.
T AHAP KULTUR LINI SEL (C E L L
)
L INES
Tahapan untuk menumbuhkan lini (galur) sel secara mandiri (independent).
Lini sel adalah sekumpulan/sekelompok sel-sel hasil kultur sel primer.
Masing-masing lini sel sebaiknya diperbanyak dan dipelihara (disimpan) secara terpisah.
Lini sel dapat disimpan dalam waktu lama (tahunan) dengan teknik kriopreservasi (beku dingin) dan dapat ditumbuhkan/diaktifkan (thawing) lagi sesuai kebutuhan.
KULTUR SEL STRAIN (S T R A I N
CEL L
)
Tahapan untuk menumbuhkan lini sel khusus ( specific cell) hasil seleksi pada mediumkultur sel secara mandiri (independent).
Sel Strain dapat berupa sel hasil seleksi in vitro, mutasi gen ataupun rekayasa genetik.
Sel strain ini akan dijadikan materi dalam scale up (bioproses) untuk tujuan/produksi tertentu.
(PRODUKSI / BIOPROSES)
S C A L E U P SEL
Tahapan untuk memperbanyak sel-sel strain yang akan memproduksi produk /senyawa tertentu (metabolit sekunder, senyawa obat-obatan, dll).
Untuk scale up kultur sel strain dapat digunakan alat bioreaktor.
Kultur Suspensi untuk Poduksi Metabolit Sekunder
T AHAP PEMANENAN SEL (C E L L H A R V E ST I N G )
Tahapan memanen sel-sel spesifik yang akan diproses lebih lanjut untuk menghasilkan / produksi senyawa/produk tertentu.
Pemanenan dilakukan pada saat sel-sel dalam fase pertumbuhan optimal (Eksponensial).
•
Kultur sel kontinyu terdapat dua tipe yaitu tipe tertutup (c l o s e d t y p e ) dan tipe terbuka (o p e n t y p e ). Pada tipe tertutup, sel akan bertambah terus t a n p a d i p a n e n dan hanya media yang disirkulasi. Sedangkan pada tipe terbuka, penambahan media baru disertai dengan pemanenan sel.
Media Cair (suspensi sel)
Media Padat (S o l i d
) M ed i a
