KEDOKTERAN REGENERATIF PENGENALAN DAN KONSEP DASAR.

(1)

T7

KEDOKTERAN

REGENERATIF:

PENGENALAN DAN

KONSEP

DASAR

Ketut

Suastika

PENDAHUTUAN

Kedokteran

rcgetatil

(regerative medlcine) merupakan

bidang

keilmuan

yang relatif

baru; dikembangkan oleh peneliti dari berbagai keilmuan, dengan tujuan sama yaitu

memperbaiki kehidupan manusia dengan penyembuhan

penyakit.

Tubuh, kenyataannya

ada bagian

yang

mati

atau

rusak

dan perlu diperbaiki atau diganti.

Perhatian

utama kedokteran regeneratif

ini

adalah bahwa

pada manusia suatu sel

tunggal

mempunyai

potensi

menjadi suatu badan dewasa. Masing-masing sel kita mempunyai

potensi luarbiasa dalam bentuk laten. Para peneliti telah berusaha untuk mempelajari bagaimana mengidentifikasi molekul yang digunakan tubuh untuk terus

tumbuh

ber-kesinambungan. Dan kini telah dapat disolasi, dipelajari,

dan dihasilkan bahan-bahan tersebut dalam jumlah

tidak

terbatas dan digunakannya untuk meregene rasi jaringan atau organ

tubuh

manusia.

Kedokteran regeneratif merupakan cara baru dalam

pengobatan penyakit dengan

menggunakan

jaringan

atau

sel

yang tumbuh

secara khusus (termasuk

sel

punca), bahan

yang dibuat

di

laboratorium, dan

organ

artifisial.

Bidang

ini

merupakan keilmuan baru

yang melibatkan berbagai keahlian seperti biologi, kimia, ilmu komputer, rekayasa,

genetik,

kedokteran,

robotik,

dan

bidang

lainnya

untuk

menemukan solusi

dari

masalah kedokteran yanq dihadapi oleh manusia. Jadi, kedokteran

-regeneratif dapat didefinisikan sebagai berikut: "bidang

interdisipliner

baru dalam hal penelitian dan penerapan klinik yang terfokus pada perbaikan (repoil), penggantian (replocement)

atau

regenerasi sel,

jaringan atau

organ untuk mengembalikan fungsinya yang terganggu akibat

berbagai

penyebab,

termasuk kelainan

kongenital,

trauma dan penuaan".

Selama lebih dari 1.40 tahun penelitian sel punca (sfem cell) yang menjadi bagian dari biologi per-kembangan dan reprodu ktif telah dilakukan, namun masih sedikit perhatian

terhadap hal ini dari komunitas

kedokteran.Dengan makin berkembangnya ketertarikan dalam

terapi

selular

untuk

penyakit degeneratif

dan

kedokteran regeneratif,

penelitian tentang

biologi

sel punca

berkembang

dengan

pesat.Perkembangan selanjutnya

ditandai

oleh kejadian yang bermakna pada tahun 2007. Hadiah Nobel

dalam bidang Fisiologi dan

Kedokteran pada tahun

2007

diberikan

kepada

Mario

Capecchi,

Martin

Evans,

dan Oliver Smithies atas temuannya '?asar pengenalan

modifikasi gen spesifik pada tikus dengan menggunakan

sel

punca

embrionik'.

Hadiah

tersebut menjadi

tanda

penting yang menandai pengembangan sel punca sebagai

bahan

penelitian dalam

kedokteran modern.Arah baru utama biologi sel punca

kiniterbuka

dan memungkinkan

pengembangan sel "seperti-punca (stem-like)" pluripoten

dan multipoten yang

berasal

dari

sel bukan embryonik

untuk

berbagai aplikasi.Pentingnya sel punca

di

bidang kedokteran

juga

ditangkap

oleh

perkembangan yang

cepat dalam bidang kedokteran regeneratif dan rekayasa

jaringan fungsional.

SEt PUNCA

Fokus

kedokteran regeneratif adalah

sel

manusia.Sel

punca mempunyai potensi

untuk

berkembang menjadl

tipe

sel yang berbeda pada

tubuh

sepanjang kehidupan dan pertumbuhan

dini.lika

sel punca membelah, masing-masing sel baru mempunyai potensi untuk tetap sebagai sel punca dan menjadi seltipe lain yang mempunyaifungsl

(2)

€C(TERAN REGENERATTF: PENGENALAN _{DAN KoNsEP}DASAR

t2l

:':-

=.'

--

. Para peneliti kinl banyak bekerja dengan dua

-:=-::

p!nca, yaitu sel pu nca embryonik dan sel punca

.+

-:-=

.-.J

_somatik.Dan_belakangan_dikembangkan sel

:--

=:

--

_{sotent terindu ksi.pengembangan} _sel_pluripotent

- -:'za

menarik karena: adanya _{keterbatasan dalam}

::'::-:afgan

_{sel somatjk dan penggunaan sel}_punca

:: :-:-.o

manusia bukan sumber

idealdarisegiteknik,

::-

-:-,,

sakan masalah etika dan moral.

-:

:.irca

dapat digolongkan berdasarkan plastisitas

::-

:--:ernya.

Berdasarkan

sumber atau tipenya

_sel

:-

-

= :.3et

digolongkan menjadi: (1) sel punca embryonik

.:':::

lari

bagian

dalam

blastosis);

(2) sel

punca

:+

=:= :zri

endodermal seperti sel punca

epitel

paru,

-.i: ::*

al seperti sel punca hemato-poetik, ectodermal

-::- ::

!unca

saraf); (3) sel punca kanker (contohnya

=

.--::

eukemiamyeloidakut,selpuncatumorotakdan

:-'

:'

::_, .rdara); dan (4) sel punca pluripotent _terjnduksi.

=:- -:

hat

potensinya, sel punca

digolongkan

atas:

+ ::::::en

_{(zigot, spora, morula; mempunyai potensi}

:*

:-:an9

menjadi semua sel

_manusia,

seperti

_sel

:-= -::

Carah atau

jantung; dan dapat

_berkembang

-=-::

:'ga n isme fungsio nal keselu ru ha n); sel pluripoten

-- :--::

embryonik,

kalus; sel

ini

dapat

berkembang

-:' :-

!e.nua

jaringan, tetapi

tidak

_bisa_berkembang

-:- ::

::ganisme

keseluruhan);

sel

multipoten

(sel

:--::-

::.

sepertisel punca hematopoetik _{dan sel punca}

-=.:-:

-:

sel inidapat berkembang menjadi rentang sel

:-:

::-::ias

di

dalam satu

tjpejaringan);

sel unipoten

-

:':r_-50r).

rc-x=_ tang dimaksud dengan sel punca?

i'

,a,'' lviereplikasi

J

tdirinya sendiri, atau

menjadiberbaqai

merujuk _{suatu asal uniseluler dari organisme}_multlseluler

Belakangan

juga

diterapkan untuk sel yang

telah

difertilisasi

karena sel

ini

merupakan langkah pertama

dalam

menggenerasi sel

totipotent dan pluripotent

dan

selanjutnya berkembang

menjadi

seluruh

jaringan

orga n isme.

5el

punca

mem pu

nyai

ke mam pua

n

untuk

memperbaharui

diri

dengan membelah

diri

_asimetrik

dan simetrik

secara

berulang, dan menjadi

sel khusus

yang

berbeda

yang akan membentuk

aneka

jaringan.

Kemampuan

diferensiasi

menjadi

berbagai

jalur

sel ini

disebut sebagai pluripotensi _{dalam sel punca}_embryonik yang berasal

dari

blastosjs. Sel

jni dapat

berdiferensjasi menjadi berbagaiseldi dalam tubuh, sehingga mempunyai

kemampuan

untuk

meregenerasi berbagai

jaringan

tubuh.

Para ahli sekarang bisa mengisolasi masa sel bagian

dalam dari blastosit dan menumbuhkannya pada media khusus dan mereplikasi seltersebut _{dalam suatu keadaan}

tidak

berdeferensiasi.Dengan penambahan faktor

pertumbuhan

khusus,

sel

ini

dapat dirangsang untuk

berdeferensiasi

menjadi

berbagai

tipe

sel.Dari pertama kali dilakukan pada sel punca tikus

dan

kemudian pada

manusia

oleh Thompson

dkk

pada

tahun

1998, telah

menjadi

daya

tarik

penggunaan sel

punca

embryonik

manusia

untuk terapi

seJular

dalam

regenerasi organ dan perbaikan _{jaringan dengan menyuntikkan}_{sel secara} langsung ke dalam organ ataujarjngan yang rusak. Usaha

ini

mendapat

tantangan dalam membuat

_sediaan_sel

punca yan9 aman secara klinik. Efikasi klinik transplantasi

sel

punca

juga

belum terwujud

karena

_pemahaman

yang belum baik tentang perilaku sel

punca

dalam

mengendalikan regenerasi organ, kecuali pada keganasan

hematologik.

SEL

PUNCA DEWASA

Sel punca

dewasa

adalah sel

tidak

terdiferensiasj

(u n d iffere

ntiqted

ceLL)

yang ditemukan diantara

_sel terdiferensiasi pada suatujaringan atau organ yang dapat

memperbaharui

diri

sendiri dan

dapat

_{berdiferensiasi} menjadi beberapa atau keseluruhan

tipe

sel khusus dari

jaringan _atau_organ._{Peran utama sel punca dewasa pada} organisme

hidup

adalah

untuk

mempertahankan atau mem pe _{rbaikija ringan. Sel punca}_{dewasajuga disebut}_sel

punca somatik atau nonembryonik, hal jni mengacu pada sei dari

tubuh

bukan sel germ, sperma atau

telur

Pemanfaatan sel punca dewasa ini menarik perhatian peneliti, karena ternyata sel

ini

banyak ditemukan pada

jaringan

dewasa,

seperti

otak,

sumsum

tulang,

darah

tepi,

pembuluh darah,

otot

skeletal,

kulit,

gigi,

jantung,

usus, hati, epitelium ovarium, dan testis. Suatu fakta. sel

.

.cj

..3

r':

PUNCA EMBRYONIK

(3)

r22

DASAR-DASAR ILMU PENYAKIT DALAM

hematopoetik dewasa atau sel punca pembentuk darah

(btood-forming

stem cell\ dari

sumsum

tulang

telah

digunakan untuk transplantasi selama 40 tahun.

Hanya sejumlah kecil sel punca dewasa ditemukan

pada masing- masing j _{aringan, dan}_{sekalidikeluarkan}_dari

tubuh

kapasitasnya untuk membelah adalah terbatas; hal

ini

menyulitkan dalam pengembangannya dalam

jumlah

besar. Para peneliti berusaha menemukan cara yang lebih

baik untuk menumbuhkan sel punca dewasa dalamjumlah yang lebih banyak pada biakan sel dan memanipulasinya

menjadi

tipe

sel

khusus, sehingga

dapat

digunakan

untuk

mengobati

injuri

dan

penyakit.

Beberapa contoh

penggunaannya adalah untuk meregenerasi tulang dari sel yang berasaldari stroma sumsum tulang, pengembangan

sel penghasil insulin untuk penderita diabetes melitus tipe

1, dan perbaikan

ototjantung

yang rusak akibat serangan

jantung

dengan sel

ototjantung.

SEL

PUNCA

PTURIPOTEN

TERINDUKSI

Adanya implikasi etik, sosial dan

politis

penggunaan sel punca embrionik, maka dikembangkan alternatif sel punca lain yang berasal darisel somatik. Takahashi dan Yamanaka pada tahun 2006 telah berhasil membuat sel seperti-punca

embrionik dari fibroblast tikus,

dengan menransfeksi 4 gen kritis retrovirus ke dalam sel fibroblast, yaitu Oct3/4,

Klf4, Sox2, dan

c

[,4yc. Sel tersebut kini disebut sel punca plu ripotent terindu kst (induced pluripotenf

ste/,

iiPSlcells), secara sistematik didentifikasi dari satu set

24

gen yang telah diketahui untuk mengatur siklus sel pada sel punca

dan garis seluler lainnya. Dengan cara yang sama dalam waktu singkat sel iPS dapat dibuat darifibroblast manusia.

Temuan

ini

menjadi

terobosan penting, mengingat

sel iPS

identik

dengan sel punca embrionik yang

kini

dapat

dibuat dari

sel somatik tanpa

menggunakan

jaringan

embryo atau fetal.

Tantangan berikutnya adaiah bagimana membuat sel iPS dari sel matur yang berasal dari

individu

yang sakit

untuk

memahami lebih besar

biologi

dan

jalur

signaling

yang

berkontribusi terhadap

patologi

penyaklt.cenerasi

sel

iPS spesifik

penyakit

telah

menjadi

kenyataan dan

telah

dilaporkan

oleh

kelompok

dari

Harvard.Di dalam publikasinya, Park dkk. Menemukan generasi sel iPS dari

penderita dengan berbagai penyakit genetik

dengan

penurunan

l\4endelian

atau kompleks; penyakit

ini

letmasuk adenasine deaminqse deficiency relqted severe

combined immunodeflciency,

sindrom

S hwach ma n

-Bodian-Diamond,

penyakit

Gaucher

tipe

III, distrofi

muskulorum Duchenne

dan

Becket penyakit Parkinson,

penyakit Huntington,

diabetes mellitus

tipe

1, sindrom

Down

/trisomi

21, dan pembawa keadaan sindrom Lesch-Nyhan. Sel iPS spesifik penyakit seperti

ini

memberikan

--l ,

(p€mocBnan/

Psancaneai)

oeniilcn.et p. 5e PL (a

[image:3.573.327.552.164.337.2]

i:;l',",'-"; 5el yane terd ferensias , sepert fibrob ast pada k! it, terisolasi d.n (diprogram/dibnc.ng) u aig menjadi ipscs meia ui introduG dar bebecpa se., sepertlpousfldarnano€.Seanjutnya, pscsbisa dlter ma dan terdifierens asiulane menjadi seldan jaringai reeener.tif yangberlfatterapeutika.

Gambar 2. Sel punca pluripotent terinduksl dari fibroblast kuiit (Dikutip dari Tsao, 2008).

SEL

PUNCA KANKER

Kanker

terjadi

karena pembelahan sel yang

cepat,

abnormal dan

tidak terkendali

pada berbagai

organ

di

dalam

tubuh yang

menyebabkan keganasan

dan metastasis. Kelompok John Dick dari Universitas Toronto pertama kali mengusulkan keberadaan sel "seperti punca" (stem-Like) pada leukemia myeloid akut. Sel punca kanker

adalah sel punca yang ada pada masa turnor, yang bisa berkembang menjadi berbagaitipe sel kanker. Berdasarkan

hipotesis, asal

tumor

adalah

se

punca kanker

yang berkembang dengan proliferasi dan diferensiasi menjadi berbagai

tipe

sel. Jumlah sel punca kanker hanya bagian kecil dari masa tumor (sekitar

0.i

1%dari

masatotal)dan

dapat dibedakan dari sel lain di dalam masa tumor dengan

antigen permukaan khusus seperti CD34.. Keunikan dari sel punca kanker dibandingkan dengan sel punca normal adalah bertumbuh diluar kendali.

Denqan kemoterapi kanker konvensional

atau

terapi

radiasi, sel yarrg mengalami diferensiasi

akan

terbunuh,

namun sel punca kanker karena kepuncaan-nya dan tidak aktif, tidak tersentuh dan bisa menqhindar

atau

resltensi. Dan dipercaya bahwa

sel

punca kanker

ini

menjadi sumber benih

kanker

yanq

menyebabkan

kesempatan yang baik

untuk

mengetahui pembentukan

jaringan baik

pada

orang

nr:rmal maupun patologik,

yang

selanjutnya bisa mendiagosis penyakitnya

dan

mengembangkan pengobatannya. Bagaimana sel punca

pluripotent terinduksi

dikembangkan

dari

sel fibroblast kulit, secara skematik dapat

dilihat

pada gambar 2.

t\

-'.'; _{.'j ;.'}

(4)

I=:<TERAN REGENERATIF: PENGENALAN DAN KoNsEP DASAR

t23

: :-:-ian

dan _{metastasis kanker. Berdasarkan konsep}

-

:-<si

_{sel punca kanker}

agar

_{berdiferensiasi}_akan

--

'--:rngkan

dalam pengobatan kemoterapi; dengan

::-, '-

diharapkan adanya perbaikan angka harapan

-

_:

-:

::nderita

_kanker

-!CINGAN

BTOARTIFISIAT

i -::-

b

oartifisial atau

rekayasa

jaringan

meliputi

.-

::-:.n,

_{modifikasi, pertumbuhan, dan}pemeliharaan

.

-:=-

ridup

yang ditanam di dalam perancah (scaffold)

::-:-

atau sintetik untuk mampu

_melaksanakan

, ::

:

okimia kompleks, termasuk kendali

adaptif

dan

::

-

::.

_{riian jaringan hidup}_{normal. Keilmuan ini awalnya}

i .-:

adanya

usaha

untuk

mencari

terapi

alternatiJ

::-=

renderita dengan gagal organ terminal

_yang

-:

-:u hkan donor organ untuk pembedahan cangkok

-

-.-

Seberapa keadaan

yang mendorong

mengapa

:

:,::a

jaringan ini

menjadi tantangan dan

penting:

,::erbatasan fungsi

biologis

jar;ngan atau

orqan

.-', :

yang

dibuat dari

_{material buatan}_{manusia saja;}

,,:<ijranganjaringan

_atau_organ

donoruntukcangkok

: ::-

3) perkembangan yang pesat dalam mekanisme

::.

-:rasi

_{yang dibuat oleh ahli}_bjologi_{molekuler; dan}₍₄₎

::-

,:caian dalam bioteknologi modern untuk pembiakan

=

-::n

dan produksi faktor pertumbuhan skala besar.

:':h

ke

depan

area

ini

adalah

bagaimana meng_

:-

-alkan

inplan dan

menghas'lkan

alat

nanobiologis

:-:

.kurat.

Hal

ini

akan

dicapai

bila dibantu oleh

3

-

- I

_{rnenggunakan material}

biomimetik

nanostruktur

: : :

rnanipulasi secara

molekuler; (2)

penerapan

-

,--=

_{ektronik dan nanoelektronikuntuk penginderaan}

.:

-;. -_:) _dan_kendali;₍₃₎_{penerapan pengantaran obat dan}

-:-:i

_{siem medis}

untuk

_{menginduksi, memelihara,}

dan

-:-:ganti

fungsi

yang

hilang yang

tidak

dapat diganti

::-::n

sel hidup dan

untuk

mempercepat regenerasi

.-

-;:n.

Kini

telah

banyak

diteliti

dan

dimanfaatkan

:---^ean jaringan bioartifisial

ini

untuk

menggantikan

:.'::gai

kelainan menetap

organ

organ tubuh.Beberapa

:--:un9an

dari

jaringan

bioartifisial

ini

adalah:

tidak

.

::TUkan penolakan,

karena berasal dari

jaringan

:,::

cgous; potensi regenerasi

darijaringan

hidup yang

:

-^am

pada kasus injuri, operasjatau infeksidikemudian

-:-

_{^va; dan potensi}_{tumbuh dari}

implanjika

ditanamkan

::::

anak-anak.Salah

satu model

_skematik

dari

_organ

:::.tifisial

adalah

pankreas

bjoartifisial

seperti

_yang

-.-

"at

pada gambar 3.

rengembangan jaringan bioartifisial

ini

secara

:-

-sipnya _{melalui 3 langkah:}₍₁₎_sel_penderita_(autologus)

::-rbil

_{dengan prosedur biopsy, kemudian sel}_diisolasi

:=-

ditingkatkanjumlahnya _{di dalam}_{laboratorium;}_{(2) sel}

- :-:nsfer ke _{dalam suatu struktur pembawa (matriks) yang}

Gambar 3- Gambar skematik pankreas bioartifisial (pBA) (Dikutip dari Sumi S. J hepatobjtiary pancreat _Sci_2011;_18r₆_12). berasal

darijaringan

binatang dengan teknik khusus atau dari komponen buatan. Di dalam laboratorium, seltumbuh pada

matriks dan

_{keseluruhannya mengawali}

jaringan

bioartifisial

_{autologus; (3) akhirnya, setelah}_tercapainya

tingkat

kematangan

tertentu di

laboratorium,

jaringan

bioartifisial

ini

ditanam

sebagai

jaringan

pengganti

ke

tubuh penderita.Kini teknolog i dasar untuk meningkatkan mutu dan ketersedian

jaringan

bioartifisial sudah sangat berkembang.Secara _{rinci dapat dibaca}_pada_artikel_yang

ditulis oleh Kagami dan kawan2 pada _{buku Regenerotive}

Med[cine

and

Tissue _{Engineeting-Cells ond Biomateriols} (2011).

REFERENSI

1.

Haseltine WA. The emergence o{ regenerative medicine: a

nell

ftplLl dnd J

ncw.oriei).

h

p://w.x w {ien.eboard nel/(ommunit\ /per"pp.h\ c\ 5 hrlm DrrL.e. prtld L.rndg.rl 2E November 201:1.

2.

Hui H, Tang

I

IJu M, Zhao X. Stem cells: general features and charateristics. In Stem cells in clinic and rcsearch. Gho lamrezanezhad

A

(Editor). published by InTech, Rijeka, Croatia. 2011. Pp. 3-20.

3.

Kagami

tt

Agata H, kato R. Matsuoka F, fbio A. Fundamental te, _{hnologicdiJevelopment, rpquired lor}_{m, red*eJ}_avdrbrlir)

of tissue engineering. In Regenrative medicine and tissue engineering-cells and biomaterials. Eberli D (Editor). publish by

ln

lech. Riieh. CrodtiJ.20t t.

fp

I 20.

4

K.rlil-

l]lD.

hltp,//nwia.kdr'ephJ.com/rprrl-on

some stem-cells-and-grow your-own-skin/.Diakses pida tanggal 23 November 2011.

5.

Manson C and Dunhill p. _{A brief definition of}_regenerative medicine.Regen Med 2008;3: 1,5.

6.

National Institute of Health.stem cell basic.http://stemcells.

nih.gov/injo

_{ba\lcs /bd5ic\lO.,lsp. A(ces.ed on Novpmber}

23 201r

7.

Nimalanandhan VS and Sittampalam cS. Stem cells in drugs discovery, tissue engeneering, and regenerative medicin-e: Emerging opportuniiies and _{challenges. J}Biomol Screen 2009; 1.4: 755-768.

8.

Park lH, Arora N, Huo H, Maherali N, AMeldt T, Shimamura A. ct rl: Dise,r.e+pei ific LnduLed _{pluripotenL.iem cell..}_Celt 2o,08: I34i8n 8b. [image:4.573.287.516.66.209.2]

(5)

t24

DASAR-DASAR TI.MU PENYAKIT DALAM

9.

10.

Prokop A. Bioartficial organs in the twenty-first century: nanobiological devices. Ann N Y Acad Sci 20O! 944: 472-90. Sumi S. Regenerative medicine for insulin deficiency: creation of panueahc isleis and bioat{icial pancreas. J Hepatobiliary

Pancreat Sci 2011;18(1): 612-.

Takahashi

K

Yamanaka S: _{Induction of Pluripotent}stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by

d e{ined f acto$. Cell2006i126t 663 -7 6.

Takahashi K, Tanabe

K

Ohnuki N4 Narita I\4 Ichisaka T, To-moda

K

et al: Induction of pluriPotent stem cells frorn adult human fibroblasts by defined factors. Cell 2007;737:861'-872. Thomson JA, Itskovitz-Eldor J, Shapiro SS, Waknitz MA, Swiergiel JJ, Marshall VS, et al: Embryonic stem cell lines

derived from human blastocysts. Science 1998 ;282:7145-7 .

Tissue Engineeing.

http://www

bioartficial-organs.net/ en/home/tissue-enginee ng.htlrn. Diakses padatanggal 28 November 2011.

15.

Tsao H. J Wach Dermatol June 13,2008. httP://dermatol-ogy.jwatch.o!g/cgi/conterrrt I l'ull I 2008 / 613 / -L Accessed on November 23,2011.