Sel punca

Stem Cell

Stem cell atau sel stem (dalam bahasa Indonesia) adalah sel utama, yang ditemukan di semua organisme multisel. Sel-sel tersebut memiliki kemampuan untuk memperbarui diri melalui pembelahan sel mitotis dan dapat berdiferensiasi ke dalam cakupan luas berbagai tipe sel yang terspesifikasi. Riset dalam stem cell manusia dipelopori oleh ilmuwan Kanada Ernest A. McCulloch dan James E. Till pada tahun 1960.

Ada 3 kategori besar dari sel stem mamalia, yaitu sel stem embrionik yang diambil dari blastosis, sel stem dewasa yang dapat ditemukan di jaringan tubuh organisme dewasa dan sel stem darah pusar yang ditemukan di tali pusar. Dalam embrio yang sedang berkembang, sel stem dapat berdiferensiasi menjadi jaringan embrionik yang spesifik. Pada organisme dewasa, sel stem dan sel progenitor berperan dalam sistem perbaikan tubuh, dan memperbarui sel-sel spesifik.

Karena sel stem dapat ditumbuhkan dan diubah menjadi sel yang spesifik dengan karakteristik yang konsisten dengan sel dari berbagai jaringan tubuh seperti otot dan syaraf melalui kultur sel, penggunaan sel stem di terapi medis telah dipertimbangkan. Secara lebih mendalam, garis generasi sel stem autologos yang dihasilkan melalui kloning transfer inti somatis (SCNT) serta sel stem dewasa yang berasal dari tali pusar dan sumsum tulang memiliki prospek yang bagus dalam bidang ini.

1.1 1.2

Keterangan : 1.1 Sel stem dari tikus yang diberi pewarna floresens. 1.2 Koloni sel stem manusia di atas lapisan feeder fibroblast embrio tikus

Karakteristik Sel Stem

Definisi Karakter : Definisi sel stem yang ketat mengharuskannya memiliki 2 kemampuan : Pembaharuan Diri : kemampuan untuk mengalami sejumlah siklus pembagian sel dengan bertahan pada kondisi yang belum berdiferensiasi Potensi Tak Terbatas : Kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi berbagai jenis sel dewasa. Secara lebih detailnya, hal ini berarti sel stem harus totipoten atau pluripoten,walaupun sejumlah sel progenitor (sel untuk regenerasi jaringan) yang multipoten dan/atau unipoten disebut sebagai sel stem.

Tipe Karakter : Totipoten : sel stem yang berasal dari fusi sel telur dan sel sperma. Memiliki kemampuan untuk membelah dan menghasilkan aneka jenis sel yang dapat berdiferensiasi menjadi sel embrionik dan sel ekstra embrionik. Pluripoten : sel yang berasal dari sel totipoten dan mampu untuk berkembang menjadi sel-sel endodermis, mesodermis atau eksodermis, tetapi tidak bisa menjadi sel ekstraembrionik seperti plasenta Multipoten : sel stem yang hanya dapat berdiferensiasi menjadi jenis-jenis sel yang mirip / berhubungan dekat. Unipoten : sel yang hanya dapat menghasilkan satu jenis sel, tetapi mampu memperbarui diri, sehingga membedakannya dari sel-sel biasa.

Sel Stem Embrionik

Sel stem embrionik adalah kultur sel yang diambil dari jaringan epiblast (massa sel bagian dalam dari blastosis atau tahap morula awal dari suatu embrio). Blastosis adalah tahap awal dari embrio, kira-kira 4 sampai 5 hari dan terdiri dari 50-150 sel. Sel stem embrionik bersifat pluripoten dan berkembang menjadi 3 jaringan lapisan embrionik : ektodermis, endodermis dan mesodermis. Dengan kata lain, mereka bisa berkembang menadi salah satu dari 200 jenis sel dari tubuh organisme dewasa ketika diberikan stimulasi yang cukup dan perlu untuk berspesifikasi menjadi jenis sel tertentu. Sel-sel ini tidak melakukan kontribusi bagi pembentukan plasenta.

Hampir semua riset hingga hari ini dilakukan menggunakan sel stem embrionik dari tikus ataupun manusia, karena keduanya memiliki karakteristik yang sama, walaupun memerlukan lingkungan yang sangat berbeda untu menjaga kondisi pra-diferensiasi. Sel stem embrionik tikus memerlukan lapisan gelatin dan keberadaan Leukimia Inhibitory Factor. Sedangkan sel stem embrionik manusia ditumbuhkan di atas lapisan feeder (pemberi nutrisi) dari fibroblast embrionik tikus, dan memerlukan keberadaan Fibroblast Growth Factor (bFGF atau FGF-2). Tanpa kondisi yang dijaga secara optimal atau manipulasi genetik, sel stem embrionik akan mengalami diferensiasi dengan cepat. 1.3

Jaringan fibroblast adalah jaringan sel yang berfungsi untuk menjaga keterkaitan keseluruhan jaringan pada struktur hewan melalui sekresi enzim, dan berperan penting dalam penyembuhan luka. Namun, penggunaannya sekarang dikurangi untuk mencegah kontaminasi, dan sebagai gantinya dicoba digunakan bahan sintetis.

Sel stem embrionik manusia juga ditentukan oleh keberadaan faktor transkripsi dan protein permukaan sel. Faktor transkripsi (protein yang merupakan bagian dari sistem pengatur transfer informasi genetik dari DNA ke RNA) seperti Oct-4, Nanog, dan Sox2 bertujuan untuk membentuk pusat jaringan pengatur yang melakukan supresi/penekanan pada gen-gen yang dapat memicu diferensiasi, serta menjaga status pluripotensi. Protein permukaan sel yang sering digunakan untuk mengidentifikasikan sel stem embrionik manusia adalah glikolipid SSEA3 dan SSEA4 serta antigen keratan sulfat Tra-1-60 dan Tra-1-81. Definisi molekular dari sel stem meliputi lebih banyak protein yang terus dijadikan topik pembahasan dalam riset ilmiah.

Setelah 20 tahun penelitian, belum ada pengobatan yang disetujui atau uji coba manusia menggunakan sel stem embrionik. Sifat sel stem yang bertendensi menghasilkan tumor, timbulnya penolakan transplantasi serta pembentukan jenis sel yang salah hanyalah sedikit dari sejumlah masalah yang mengganggu para ilmuwan peneliti dalam bidang ini. Karena kemampuan kombinasi dari pengembangan tak terbatas dan pluripotensi, sel stem embrionik tetaplah menjadi sumber teoritis yang potensial untuk pengobatan regeneratif dan penggantian jaringan akibat luka atau penyakit.

Sel Stem Dewasa

Sel stem dewasa digunakan untuk menyebut sel-sel yang ditemukan di organisme yang telah berkembang yang memiliki 2 karakteristik khusus yaitu kemampuan untuk membelah diri untuk menciptakan sel yang persis seperti dirinya dan juga membelah untuk menciptakan sel yang lebih berdiferensiasi dari dirinya itu. Disebut juga sebagai sel stem somatis (bahasa Yunani Σωματικóς : dari tubuh), sel-sel ini dapat ditemukan di anak-anak dan orang dewasa. Sel stem dewasa yang pluripoten sangatlah jarang dan umumnya ditemukan dalam jumlah yang kecil namun dapat ditemukan di sejumlah jaringan termasuk tali pusar. Banyak sel stem dewasa yang penurunannya terbatas (multipoten) dan umumnya disebut dengan nama jaringan asalnya.

Sebagian besar riset sel stem dewasa telah difokuskan untuk mengklarifikasikan kapasitas sel-sel itu untuk membelah atau pembaharuan diri dan potensi diferensiasinya. Pada tikus, sel stem yang pluripoten dapat dihasilkan langsung dari kultur fibroblast dewasa.

Ketika potensi sel stem embrionik belum diuji, sel stem dewasa telah digunakan selama bertahun-tahun untuk mengobati leukimia dan penyakit yang berhubungan dengan kanker tulang atau darah melalui transfer sumsum tulang. Penggunaan sel stem dewasa tidak menimbulkan kontroversi sebanyak sel stem embrionik, karena produksi sel stem dewasa tidak memerlukan penghancuran embrio. Sebagai konsekuensinya, pendanaan negara seperti Amerika Serikat lebih tersedia untuk riset sel stem dewasa.

Garis generasi sel stem

Sel Stem Embrionik Garis generasi sel stem diciptakan dari embrio. Sel stem tunggal yang hidup diletakkan di cawan petri, dan diberi nutrisi serta faktor tumbuh untuk mensimulasikan keadaan rahim. Sel-sel itu akan terus membelah dan berada dalam kondisi pra-diferensiasi bila menerima signal kimiawi secara teratur. Diyakini ada lebih dari 60 garis generasi sel stem di seluruh dunia. Namun, di Amerika Serikat sendiri hanya terdapat 22 garis.

Sel Stem Dewasa Sel stem dewasa ini diisolasi dari jaringan dewasa. Namun sel-sel ini memiliki data genetik dari sumbernya, sehingga penggunaannya terbatas.

Keturunan

Untuk memastikan pembaruan diri,sel stem melalui 2 tipe pembelahan sel. Pembelahan simetris menghasilkan 2 sel keturunan identik yang memliki karakteristik sel stem. Pembelahan asimetris, sebaliknya, hanya menghasilkan satu sel stem dan sel progenitor dengan potensi pembaruan diri yang terbatas. Sel progenitor dapat melewati sejumlah pembelahan sel sebelum secara bertahap berdiferensiasi menjadi sel dewasa. Sangatlah mungkin bahwa perbedaan molekuler diantara pembelahan simetris dan asimetris terletak di segregasi yang berbeda pada protein membran sel.

1.4 Divisi sel stem dan diferensiasi A – Sel stem B – Sel progenitor C – Sel yang berdiferensiasi 1 – Pembelahan sel stem yang simetris 2 – Pembelahan sel stem yang asimetris 3 – Pembelahan progenitor 4 – Diferensiasi Terminal

Teori alternatif menyebutkan bahwa sel stem tidak berdiferensiasi karena tanda lingkungan di tempat asalnya (niche). Sel stem mengalammi diferensiasi ketika mereka keluar dari tempat asalnya atau tak menerima signal khusus dari lingkungannya itu. Pembelajaran pada lalat buah menunujukkan bahwa signal yang dapat mencegah diferensiasi tersebut telah diidentifikasikan.

Signal yang mengubah sel kembali ke wujud embrionik juga sedang diselidiki. Jalur signal meliputi pula sejumlah faktor transkripsi seperti onkogen c-Myc. Studi awal mengindikasikan transformasi sel tikus dengan kombinasi signal anti diferensiasi dapat membalikkan diferensiasi dan mungkin saja dapat membuat sel dewasa untuk kembali bersifat pluripoten. Namun, perlunya mengubah sel dengan onkogen mungkin mencegah pendekatan semacam ini dalam terapi, karena onkogen sendiri adalah gen termodifikasi yang diduga menjadi penyebab kanker. Onkogen sendiri berasal dari gen pengatur pertumbuhan dan diferensiasi sel (Proto-Onkogen), yang termodifikasi akibat mutasi, peningkatan konsentrasi protein ataupun kelainan kromosom.

Pengobatan

Peneliti medis percaya bahwa terapi sel stem memiliki potensi untuk mengubah secara radikal cara pengobatan penyakit. Seumlah terapi sel stem dewasa sudah ada, terutama transplantasi sumsum tulang yang digunakan untuk merawat leukimia. Di masa depan, peneliti medis mungkin dapat menggunakan teknologi sel stem untuk mengobati kanker, parkinson, kerusakan syaraf tulang belakang dan kerusakan otot. Alaupun demikian, masih banyak ketraguan baik secara sosial ataupun sains mengenai riset sel stem, yang mungkin bisa dihadapi melalui debat publik ataupun riset di masa depan.

Walaupun demikian, sel stem telah digunakan secara ekstensif dalam riset dan sejumlah peneliti tidak melihat terapi sel stem sebagain tujuan utama penelitian, tetapi memandang penelitian sel stem itu sendiri sebagai tujuan terpenting.

Pengobatan Potensial :

A. Kerusakan otak Stroke dan trauma otak memiliki karakteristik hilangnya neuron. Dari penelitian terbaru dengan obat untuk mempercepat tingkat pembelahan sel stem dan membantu sel untuk berdiferensiasi serta bertahan secara sukses. Dari penelitian, diketahui bahwa pembentukan jaringan otak baru untuk memperbaiki struktur otak dapat membantu mendapatkan kembali fungsi organ gerak yang hilang seperti tanag atau kaki.

B. Kanker Kanker otak sangatlah sulit untuk diobati. Namun dalam percobaan dengan tikus yang mengalami kanker otak, saat disuntikkan sel stem manusia, sel-sel itu bermigrasi ke bagian kanker dan menghasilkan enzim yang mengurangi massa kanker hingga 80%.

C. Kerusakan syaraf tulang belakang Tim riset Korea tahun 2004 melaporkan bahwa melalui transplantasi sel stem dewasa yang multipoten dari tali pusar, seseorang yang tadinya lumpuh selama 19 tahun dapat berjalan sendiri tanpa kesulitan. Tahun 2005, saat sel stem embrionik manusia disuntikkan ke tikus yang lumpuh, ternyata tikus itu mampu bergerak dan 4 bulan kemudia berjalan. Melalui pembedahan tikus, diketahui bahwa penyuntikkan itu tak hanya menumbuhkan neuron tetapi juga sel mielin yang menjadi sarana komunikasi dengan otak.

D. Kehilangan gigi Tahun 2004, peneliti dari King’s College (London) menemukan cara untuk melengkapi gigi di tikus. Secara teoritis, sel stem dari pasien dapat diubah di laboratorium untuk menjadi akar gigi yang bila ditanam di gusi, dalam 2 bulan dapat tumbuh menjadi gigi baru. Lalu, gigi itu akan menyatu dengan tulang rahang dan mengeluarkan cairan yang memicu jaringa syaraf dan darah untuk menyatu, persis sebagaimana manusia menumbuhkan gigi aslinya.

E. Kebutaan Sejak 2003, peneliti berhasil mentransplantasikan sel stem retina ke mata yang rusak untuk mengembalikan kemampuan melihat. Ketika sel itu diletakkan diretina yang rusak, sel-sel itu menstimulasi perbaikan dan akhirnya mengembalikan pandangan.

Kontroversi Penelitian Sel Stem

Masih terdapat kontroversi yang luas mengenai riset sel stem yang muncul akibat teknik yang digunakan dalam pembuatan dan penggunaan sel stem. Sel stem embrionik manusia adalah yang sangat kontroversial karena dengan teknologi sekarang, penciptaan garis sel stem memerlukan penghancuran embrio manusia dan/atau kloning. Oposisi dari riset ini berargumen bahwa tindakan ini adalah langkah maju menuju kloning reproduktif dan sangat rentan dengan praktik menjadikan manusia sebagai alat belaka. Dari pihak yang berlawanan, sejumlah peneliti di bidang ini berpendapat bahwa sangatlah penting untuk mengejar kesuksesan di bidang sel stem embrionik karena teknologi hasilnya memiliki potensi medis yang signifikan dan embrio berlebihan yang dihasilkan dalam pembuahan in vitro (IVF) dapat didonasikan dengan sukarela dan digunakan dalam penelitian. Akibatnya, hal ini menjadi konflik dengan oposisi dari gerakan pro-life, yang meyakini bahwa embrio mansia adalah manusia yang hidup dan berhak atas perlindungan. Debat yang berkepanjangan ini telah memicu pihak otoritas untuk mebuat aturan dan menjelaskan fakta bahwa riset sel stem menjadi tantangan tersendiri bagi bidang sosial dan etika.

Walaupun demikian, perkembangan baru menunjukkan bahwa garis generasi sel stem embrionik dapat dihasilkan tanpa penghancuran embrio misalnya dengan metode hasil riset tim peneliti yang dipimpin Robert Lanza, dengan menggunakan metode biopsi sel tunggal yang mirip dengan diagnosis genetik preimplantasi. Dengan kata lain, dengan pengambilan blastomer tunggal dari blastosis. Peneliti di Harvard University yang dipimpin Kevin Eggan telah mencoba kemungkinan penanaman nukleus sel somatis ke sel stem embrionik yang sudah ada untuk menciptakan garis generasi sel stem baru. Disebutkan pula bahwa dengan metode signal, sel yang telah berdiferensiasi dapat dikembalikan ke tahap embrionik. Bahkan, baru-baru ini Daily Telegraph (London_ menyebutkan bahwa cairan yang menyelubungi fetus telah diketahui mengandung sel stem yang bila dimanfaatkan dengan benar dapat didiferensiasikan menjadi aneka jenis sel yang spesifik.

Argumen dalam penelitian sel stem embrionik : 1. Manfaat dari riset sel stem jauh lebih besar dari segi dana daripada “hidup” embrionik - Sel stem dapat dikembangkan secara tidak terbatas dalam laboratorium - Pengorbanan yang ditimbulkan dari penyakit di bidang sosial, ekonomi dan buaya jauh lebih besar dibandingkan pengorbanan penghancuran embrio 2. Nilai dari sebuah embrio tidaklah seharusnya diletakkan setara dengan nilai seorang anak atau manusia dewasa. - Embrio tidaklah sebanding dengan hidup manusia ketika embrio belum dapat hidup di luar janin - Sekitar 18% zigot tidak sukses dalam perkembangannya. Karenanya lebih banyak embrio yang “hilang” secara peluang daripada akibat riset sel stem. - Blastosis adalah kumpulan sel manusia yang belum berdiferensiasi menjadi sejumlah jaringan yang spesifik, membuatnya tidak lebih “manusia” daripada sel kulit. - Banyak pihak meyakini bahwa embrio belum menjadi manusia, karena diyakini bahwa hidup manusia dimulai setelah jantungnya berdetak (8 minggu setelah kehamilan) atau setelah otak mulai berfungsi (54 hari setelah kehamilan) 3. Bila embrio akan dihancurkan, bukankah sebaiknya digunakan untuk tujuan yang lebih praktis? - Pembuahan in vitro menghasilkan embrio tak terpakai dalam jumlah besar (70.000 dari Australia saja). Ribuan dari embrio itu dihancurkan. Mengapa tidak digunakan sebagai sumber penelitian? - Walaupun untuk memulai generasi sel stem dibutuhkan penghancuran embrio, tetapi dalam proses selanjutnya tak dibutuhkan lagi penghancuran embrio. - Aborsi sudah dianggap legal di berbagai negara. Argumen lgosinya adalah, daripada disia-siakan, mengapa tak digunakan untuk pengobatan? 4. Sel stem embrionik lebih bermanfaat daripada sel stem dewasa - Sel stem embrionik sangatlah banyak di embrio, daripada sel stem dewasa yang hanya berjumlah 0,001 %. Karenanya Sel stem embrionik lebih mudah diperoleh - Sel stem embrionik membelah lebih cepat, sehingga mudah dibiakkan - Sel stem embrionik lebih “elastis”, mampu mengobati lebih banyak penyakit - Sel stem dewasa seringkali bersifat abnormal akibat pengaruh kontaminasi lingkungan 5. Pembuahan bukanlah awal kehidupan - Kloning dapat hidup tanpa melalui pembuahan

Argumen dalam penolakan riset sel stem :

1. Embrio sebenarnya adalah manusia, dan karenanya harus dihargai sebagaimana manusia. Ini diyakini dari fakta bahwa setelah telur dibuahi, secara alamiah akan berkembang menjadi manusia. Doktrin agama tertentu meyakini bahwa jiwa muncul setelah pembuahan, karenanya jiwa manusia yang tak ternilai itu tak boleh dokorbankan. 2. Sebaiknya digunakan metode alternatif seperti sel stem dewasa karena melalui sejumlah penelitian, sel stem dewasa memberikan hasil yang lebih menjanjikan. 3. Seringkali sel stem embrionik mengalami penolakan dari sistem kekebalan tubuh. Bahkan, Sel stem embrionik dapat menjadi tumor. 4. Sel stem embrionik menjanjikan hasil yang spektakuler, namun hingga sekarang belumlah terwujud.

Diskusi :

1. Jelaskan bagaimana sel stem dapat memproduksi insulin yang membantu penderita diabetes! Jawab : Teknologi sel stem (stem cell) bisa menjadi terobosan baru dalam pengobatan diabetes yang terjadi akibat penurunan sekresi insulin dari sel beta pankreas. Sel stem yang dibiakkan dari jaringan, baik jaringan embrionik maupun jaringan dewasa, bisa dimasukkan ke dalam tubuh penderita diabetes dan menggantikan tugas sel-sel yang rusak karena serangan penyakit. Misalnya, ia mencontohkan, sel-sel beta pankreas penderita diabetes tipe I yang telah rusak atau mengalami penurunan fungsi bisa diganti dengan sel pokok pankreas yang diambil dan dibiakkan dari sel-sel beta pankreas yang masih berfungsi baik. Sel-sel dari jaringan bukan pankreas seperti sel oval dari hati dan sel sumsum tulang pun, juga bisa menjadi kluster dari sel pokok yang menyerupai sel-sel beta pankreas dan berfungsi seperti kebutuhan penderita penyakit diabetes. Setelah dikembangbiakkan ternyata sel-sel itu berdiferensiasi dan mampu memroduksi insulin dan hormon lain yang sebenarnya diproduksi sel alfa pankreas. 2. Apakah faktor lingkungan dapat mempengaruhi sel stem untuk berdiferensiasi? Jawab : Ya. Karena ada beberapa faktor. Pertama, hilangnya signal isyarat yang memberi tanda bagi sel untuk mulai berdiferensiasi. Kedua, rentannya sel stem terhadap stimulasi dari sel-sel sekitar untuk berdiferensiasi. Ketiga, tanpa zat-zat yang mendukung tersedia, maka sel mudah berdiferensiasi.

3. Teknologi apa saja yang sudah digunakan pada terapi pengobatan penyakit dengan sel stem? Jawab : Teknologi yang sudah diterapkan adalah membantu menyediakan sel stem bagi penderita kanker atau leukemia yang karena proses kemoterapi kehilangan sel yang mampu menyediakan sel induk. Dengan mencedah kehilangan sel ini, maka sel penghasil darah yang rusak dapat segera digantikan. Biasanya, digunakan sel dari pasien itu sendiri, dengan cara pengambilan sel induk dewasa dari sumsum tulang sebelum kemoterapi, karena dikhawatirkan sangatlah sulit untuk mencari sel yang tepat dan bebas penolakan dari system kekebalan tubuh.

4. Apakah masyarakat Indonesia sudah ada yang menggunakan terapi pengobatan penyakit dengan sel stem? Jika ada, berikan contohnya! Jawab : Secara resmi, status teknologi sel stem di Indonesia masihlah dalam tahap riset. Di Indonesia baru dimulai tahapan pendukung teknologi ini, seperti bank tali pusar, karenanya pengobatan semacam ini kemungkinan belum tersedia di Indonesia. Namun pengobatan sel stem sudah disediakan di negara Asia lainnya seperti China dan Thailand, sehingga masyarakat Indonesia yang membutuhkan bias memperolehnya.