Online: https://jurnal.fk.uisu.ac.id/index.php/ibnunafis

## JurnalKedokteranIbnuNafis
ISSN 2252-6870 (Print) | ISSN 2613-9359 (Online)

## Arikel Penelitian

## KADAR PGE2 MIKROENKAPSULASI MSC DENGAN COATING : STUDI PRELIMINARI TERAPI SELULER MDR-TB

## PGE2 LEVELS OF MICROENCAPSULATED MSCS WITH COATING: PRELIMINARY STUDY OF MDR-TB CELLULAR THERAPY
Yeremias Marturia Rocky Panggabean a , Ade Pryta R. Simaremare b , Saharnauli J Verawaty Simorangkir c
a Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas HKBP Nommensen, Jl. Sutomo No.4-A, Medan, 20232, Indonesia
b Bagian Mikrobiologi, Fakultas Kedokteran Universitas HKBP Nommensen,Jl. Sutomo No.4-A, Medan, 20232, Indonesia c Bagian Anatomi, Fakultas Kedokteran Universitas HKBP Nommensen, Jl. Sutomo No.4-A, Medan, 20232, Indonesia
HistoriArtikel

## ABSTRAK
Diterima: 15 Februari 2024 Revisi: 16 Mei 2024 Terbit: 1 Juni 2024 Tuberkulosis  merupakan  penyakit  yang  paling  umum  menyerang  paru-paru.
Penggunaan  obat  yang  tidak  teratur  dengan  ketentuan  dokter  menyebabkan  pasien mengalami multi drug resistant tuberculosis (MDR-TB). Terapi MDR-TB memiliki efek  samping  yang  menimbulkan  keluhan  lainnya,  oleh  karena  itu  penting  untuk menemukan  rejimen  terapi  alternatif  untuk  meningkatkan  hasil  pengobatan.  Terapi dengan Mesencymal  Stem  Cell (MSC)  dapat  menjadi  pilihan  alternatif.  Salah  satu sitokin yang disekresikan oleh MSC adalah Prostaglandin E2 (PGE2) yang berperan sebagai  molekul  sinyal  yang  bekerja  secara  cepat  dalam  kondisi  fisiologis.  Untuk meningkatkan  ketahanan  dan  viabilitas  hidup  dari stem  cell dilakukan mikroenkapsulasi.  Tujuan  penelitian  ini  untuk  mengetahui  kadar  PGE2 Mikroenkapsulasi  MSC  dengan Coating sebagai  studi  preliminari  terapi  seluler MDR-TB.  Penelitian  ini  merupakan  penelitian  deskriptif  observasional.  Dengan melakukan  isolasi,  kultur,  mikroenkapsulasi  sel  punca  asal  tali  pusat  dan  uji  kadar PGE2  menggunakan  spektofotometri.  Sekresi  PGE2  di  hari  ke-2  melalui spektrofotometri  didapati  2085,4598  pg/ml.  Dan  pada  hari  ke-7  terjadi  penurunan angka kadar sekresi PGE2 dengan jumlah 1218,5624 pg/ml. Pada hari ke-14 terjadi penurunan kembali dari hasil sekresi PGE2 dengan jumlah 1165,487 pg/ml. Pada hari ke-21  terjadi  peningkatan  hasil  sekresi  PGE2  dengan  jumlah  2868,487  pg/ml. Peranan  mikroenkapsulasi pada MSC dapat meningkatkan  ketahanan dan viabilitas hidup dari stem cell sehingga menghasilkan sekresi PGE2 yang baik.
Kata Kunci

## ABSTRACT
Tuberkulosis, Sel Punca, PGE2. Tuberculosis  is  a  disease  that  most  commonly  affects  the  lungs.  Irregular  use  of drugs  as  prescribed  by  the  doctor  causes  patients  to  develop  multi-drug  resistant tuberculosis  (MDR-TB).  MDR-TB  therapy  has  side  effects  that  cause  other complaints, therefore it is important to find alternative therapy regimens to improve treatment  outcomes.  Therapy  with  Mesenchymal  Stem  Cell  (MSC)  may  be  an alternative  option.  One  of  the  cytokines  secreted  by  MSCs  is  Prostaglandin  E2 (PGE2)  which  acts  as  a  signaling  molecule  that  acts  rapidly  under  physiological conditions.  To  increase  the  survival  and  viability  of  stem  cells,  microencapsulation was performed. The purpose of this study was to determine the PGE2 levels of MSC Microencapsulation  with  Coating  as  a  preliminary  study  of  MDR-TB  cellular therapy. This study is an observational descriptive study. By isolating, culturing, and microencapsulating stem cells from the umbilical cord and testing PGE2 levels using spectrophotometry. PGE2 secretion on day 2 through spectophotometry was found to be  2085.4598  pg/ml.  And  on  day  7  there  was  a  decrease  in  the  number  of  PGE2 secretion  levels  with  a  total  of  1218.5624  pg/ml.  On  day  14  there  was  a  decrease
again from the results of PGE2 secretion with an amount of 1165.487 pg/ml. On the 21st day, there was an increase in the secretion of PGE2 with an amount of 2868.487 pg/ml. The role of microencapsulation in MSC can increase the survival and viability of stem cell life to produce good PGE2 secretion.

## Korespondensi
Telp. 082268838147 Email: Yeremias.panggabean @student.Uhn.ac.id

## PENDAHULUAN
Tuberkulosis  (TB)  merupakan  penyakit yang  paling  umum  menyerang  paru-paru,  yang disebabkan oleh bakteri Mycobacterium tuberculosis. 1,2 Orang  yang  diperkirakan  telah terkena  penyakit  TB  di  Indonesia  adalah 397.377. 3 Terapi  pada  TB  harus  dilakukan dengan  tepat,  Perilaku  pengunaan  obat  pada pasien TB juga mempengaruhi tingkat keberhasilan  terhadap  terapinya.  Penggunaan obat  yang  tidak  sesuai  dengan  ketentuan  dapat menyebabkan Multi drug resistant (MDR-TB). 4
Multi  drug  resistant (MDR-TB)  adalah tuberkulosis  yang  resistant  terhadap  berbagai jenis  obat  yang  setidaknya  rimfapisin  dan isoniazid,  minimal  2  obat  anti  tuberculosis  lini pertama. Multi drug resistant (MDR-TB) sering diobati  dengan  aminoglikosida  suntik  seperti kanamisin  atau  amikasin. 5 World  Health Organization (WHO) baru baru ini mengusulkan opsi untuk mengganti aminoglikosida  dengan  alternatif  oral  seperti bedaquiline. 5 Rejimen  pengobatan  jangka pendek yang paling terjangkau tetap menggunakan amikasin dan streptomisin selama  setidaknya  4  bulan.  Selama  fase pengobatan  suntik,  sebagian  besar  pasien mengalami  gangguan  pendengaran  permanen akibat  kerusakan  sel  rambut  apoptosis  yang tidak  dapat  di  pulihkan  pada  koklea. 5 Sangat penting  untuk  menemukan  rejimen  terapi  yang baru  untuk  meningkatkan  hasil  pengobatan. Salah  satu  pengobatan  yang  memungkinkan adalah Mesenchymal Stem cell (MSC). 6
Mesenchymal Stem cell (MSC) atau yang sering  kita  kenal  sebagai  sel  punca  merupakan sel  multipoten  yang  muncul  sebagai  cara  yang
paling  menjanjikan  untuk  terapi  sel  alogenik. 7
Mesenchymal  Stem  cell (MSC)  memiliki karakteristik  imunomodulator  yang  melekat seperti  kemampuan  trofik,  pembaharuan  diri yang  tinggi  secara in  vitro ,  dan  dapat  dengan mudah  direkayasa  karena  memiliki  kapasitas untuk  diferensiasi  multi-generasi  kedalam berbagai  jenis  sel  yang  berbeda    untuk meningkatkan fungsi modulasi kekebalannya. 7,8
Mesenchymal Stem cell (MSC)  mempengaruhi fungsi sebagian besar sel efektor imun, melalui kontak  langsung  melalui  sel  imun  dan  faktor lingkungan  mikro  setempat.  Hal  ini  di karenakan MSC memiliki kemampuan berimigrasi  dan homing yang  memungkinkan mereka  untuk  masuk  ke  daerah  cidera. 8 Efek imunomodulator MSC terutama dikomunikasikan melalui sitokin yang disekresikan  oleh  MSC. 7 Menurut  sebuah  studi oleh  Matas  dkk.,  dalam  ujicoba  fase  I/II menggunakan  strategi  dosis  UC-MSC  yang diulang  menghasilkan  profil  keamanan  yang baik  dan  memiliki  hasil  klinis  yang  lebih  baik untuk  pengobatan  nyeri  jangka  panjang  pada pasien osteoarthritis lutut. 9 Bukti  terbaru menunjukkan bahwa efek menguntungkan yang diamati  dengan  terapi  berbasis  MSC  dapat dimediasi  melalui  pelepasan  parakrin  vesikel ekstraseluler  dan  protein  terlarut  lainnya  atau molekul  aktif  biologis,  yang  secara  kolektif membentuk sekresi MSC. 8,10,11
Salah  satu  yang  di  sekresikan  oleh  MSC adalah Prostaglandin  E2 (PGE2), yang disekresikansecara  konstitutif,  dengan  kadar yang bervariasi tergantung lingkungan sekitarnya. 10,11 Fungsi  PGE2  secara  signifikan mengurangi  ekspresi  permukaan  beberapa
reseptor  imunologi. 10 Mesenchymal  Stem  cell (MSC) yang di mikroenkapsulasi juga memiliki tujuan  untuk  dapat  memberikan  peningkatan pada  kestabilan  dan  daya  larut  dari  suatu bahan. 12,13 Setelah  di  keluarkan  dan  di  isolasi dalam  jaringan,  MSC  secara  cepat  dapat kehilangan  status,  fungsi,  dan  kelangsungan pada  hidupnya.  Sehingga  di  butuhkan  adanya coating yang bertujuan untuk dapat mempertahankan  MSC  baik  secara in  vitro maupun in vivo . 14
Berdasarkan  uraian  pendahuluan  di  atas dan  sesuai  kemunculan  metode  baru  dalam penyembuhan MDR-TB sehingga penelitian ini ditujukan  untuk  mengetahui  kadar  PGE2  yang dihasilkan  oleh  mikroenkapsulasi  MSC  yang diberikan coating untuk  potensi  terapi  MDR- TB.

## METODE
Penelitian  ini  merupakan  penelitian deskriptif observasional. Penelitian ini dilakukan di Stem Cells and Tissue Engineering (SCTE)  Indonesian  Medical  Education  and Research  Institute  (IMERI) FK  UI,  dengan tahapan  sebagai  berikut,  pertama  dilakukan isolasi  MSC  yang  berasal  dari Wharton’s  Jelly tali  pusat  menggunakan  metode multiple harvest explant . Sel dikultivasi pada suhu 37°C dalam  inkubator  5%  CO2.  Ekspresi  MSC ditandai  dengan  CD  105,CD  90,  CD  73  diukur menggunakan flow  cytometry .  Selanjutnya dilakukan  kultur  MSC  dalam T  Flask , menggunakan medium MEM yang disuplementasi  dengan platelet-rich  plasma (PRP)  dan  heparin.  MSC  kemudian  di  panen dengan metode Triple Select.
Mesenchymal  Stem  cell yang  sudah dipanen  kemudian  di  mikroenkapsulasikan dengan  cara  suspensi  1.600.000  sel  dalam  0,4 mL  medium  kultur  sel.  MSC  diletakkan  di dalam tube 1,5  mL,  kemudian  3  mL  larutan alginate  1,8%  dicampurkan  dengan  0,5  mL larutan  yang  berisi  8.000.000  MSC.  Proses coating dilakukan  dengan  suspense  PRP  2  mL ditambah  heparin  200  mikrokapsul,  dan diinkubasikan  selama  10  menit.  Analisis  kadar PGE2 dilakukan pada hari ke-2, hari ke-7, hari ke-14,  hari  ke-21,  sehingga  sampel  penelitian ini  di  kelompokkan  menjadi  4.  Kadar  PGE2 diukur menggunakan Human ELISA Kit PGE2, kemudian  sinyal  absorbansi  diukur  dengan spektrofotometer  pada  panjang  gelombang 450nm.  Penelitian  ini  telah  lulus  kaji  etik dengan nomor S- 436/UN2.F1/ETIK/PPM.00.02/2023.

## HASIL
Telah dilakukan perhitugan untuk mengetahui  kadar  PGE2  yang  dihasilkan  oleh mikroenkapsulasi  MSC  yang  diberikan coating menggunakan  metode  ELISA  seperti  yang dapat kita lihat pada tabel 1.

## Tabel 1.Hasil Sekresi PGE2 pada MSC
Mikroenkapsulasi dengan Coating
Pada  hari  ke-2  melalui  spektrofotometri kadar  sekresi  PGE2  didapati  2085,4598  pg/ml. Dan  pada  hari  ke-7  terjadi  penurunan  angka kadar  sekresi  PGE2  dengan  jumlah  1218,5624 pg/ml.  Pada  hari  ke-14  terjadi  penurunan kembali dari hasil sekresi PGE2 dengan jumlah
Coating Day 2 Day 7 Day 14 Day 21 MSC 2085,4598 pg/mL 1218,5624 pg/mL 1165,487 pg/mL 2868,487 pg/mL
1165,487  pg/ml.  Pada  hari  ke-21  terjadi peningkatan  hasil  sekresi  PGE2  dengan jumlah 2868,487 pg/ml.

## DISKUSI
Pada  saat  melakukan  kultur,  MSC  tidak di  berikan  perlakuan  khusus.  Sehingga  proses dari  sekresi  PGE2  mulai  dari  hari  ke-2  hingga ke-21  pada  MSC  yang  diberikan coating di peroleh dari proliferasi sel . 15 Pada MSC yang di ambil  dari  tali  pusat  juga  memiliki  potensi proliferasi  yang  lebih  tinggi  hingga  empat  kali lebih  tinggi  di  bandingkan  MSC  yang  di gunakan  dari  sumber  lain,sehingga  dapat mencapai  konsentrasi  sel  akhir  yang  lebih banyak. 15 Tetapi  terjadi  penurunan  dalam proliferasi  sel  pada  hari  ke-7  dan  hari  ke-14, dan  telah  diamati  untuk  semua  jenis  sel  hal  ini terjadi  dikarenakan  jumlah  penggandaan  sel yang  meningkat  sehingga  menyebabkan  nutrisi pada media kultur sel perlahan-lahan habis. 15
*Ket: WJ-MSC: Wharton Jelly
BM-MSC: Bone Marrow
AT-MSC: Adipose Tissue
Gambar 1. Perbandingan Jumlah Proliferasi Sel pada MSC Tali Pusat 15
Berdasarkan  konsentrasi  PGE2  dalam media  pematangan  dengan  menggunakan  kit ELISA,  PGE2  yang  sesuai  dengan  kurva standar PGE2 berkisar antara 19,6 hingga 2500
pg/ml. 16 Kadar PGE2 dalam darah yang diambil dari  vena  dan  dianalisis  menggunakan  ELISA Kit  PGE2  menunjukan  nilai  normal  dengan nilai  200-400  pg/ml,  dan  rendah  jika  nilainya kurang dari 200 pg/ml. 17
Dengan  hasil  data  yang  didapatkan bahwa  pada  hari  ke-21  hasil  sekresi  PGE2 berada  di  atas  hasil  kurva  standar  PGE  2  dan kadar  PGE2  dalam  darah  manusia  dengan jumlah 2868,487 pg/ml. Pada penelitian ini juga diberikan coating pada MSC, Secara pengertian coating  adalah  untuk  meningkatkan  efisiensi, selektivitas,  dan  bioavailibitasnya  sehingga dapat  melindungi  dan  mempertahankan  MSC serta hasil sekresinya. 18
Jenis coating yang  digunakan  pada penelitian  ini  adalah Platelet  Rich  Plasma (PRP).  PRP  merupakan  plasma  otologus  yang memiliki  jumlah  platelet  terkonsentrasi  untuk dapat meningkatkan  ploriferasi  sel. 19 Hal  ini  di sebabkan oleh faktor pertumbuhan yang penting untuk  merangsang  proliferasi  sel  induk  pada MSC. 20 Kemampuan  yang  dimiliki  oleh  PRP yang  digunakan  sebagai coating tidak  hanya meningkatkan  proliferasi  MSC  tetapi  juga mampu melindungi MSC dan hasil sekresinya.
Sekresi  PGE2  pada  penelitian  ini  juga lebih  tinggi  dari  jumlah  yang  ada  pada  darah manusia. 21 Hal  ini  juga  menjadi  bukti  bahwa penggunaan coating pada  MSC  juga  dapat meningkatkan viabilitas pada MSC
mikroenkapsulasi dan meningkatkan
kemampuan pada hasil sekresi PGE 2. 21

## KESIMPULAN
Dari  hasil  yang  didapatkan  terdapat adanya penurunan kadar PGE2
mikroenkapulasi  MSC  pada  hari  ke-7  dan  ke- 14,  pada  hari  ke-21  terjadi  peningkatan  hasil sekresi  PGE2  dengan  jumlah  2868,405pg/mL. mikroenkapsulasi pada MSC dapat meningkatkan    ketahanan  dan  viabilitas  hidup dari stem cell .

## DAFTAR REFERENSI
1. WHO.  Tuberkulosis.  World  Health
Organization. Published 2023. https://www.who.int/indonesia/news/ca mpaign/tb-day-2022/fact-sheets
2. Weng  T,  Sun  F,  Li  Y,  et  al.  Refining
MDR-TB Treatment Regimens for Ultra Short  Therapy  (TB-TRUST):  Study Protocol  for  a  Randomized  Controlled Trial. BMC  Infect  Dis .  2021;21(1):2.
doi:10.1186/s12879-021-05870-w
3. Damanik  BN.  Analisis  Pelaksanaan
Strategi  Directly  Observed  Treatment Shortcourse  (DOTS)  dalam  Program Penanggulangan  TB  di  Puskesmas Bromo  Kecamatan  Medan  Denai  Tahun 2023. 2023;1(1):1-8.
4. CDC.  Multidrug-Resistant  Tuberculosis
(MDR  TB)  Fact  Sheet.  Center  for
Disease Control and Prevention. Published 2022. https://www.cdc.gov/tb/topic/drtb/defaul t.htm 5. Hong H, Dowdy DW, Dooley KE, et al.
Risk of Hearing Loss Among Multidrug-resistant Tuberculosis Patients According to Cumulative
Aminoglycoside  Dose. HHS  Public
Access . 2020;24(1):65-72. doi:10.5588/ijtld.19.0062.Risk
6. Kanai  R,  Nakashima  A,  Doi  S,  et  al.
Interferon-γ  Enhances  The  Therapeutic Effect  of  Mesenchymal  Stem  Cells  on Experimental  Renal  Fibrosis. Sci  Rep . 2021;11(1):1-14. doi:10.1038/s41598-
020-79664-6 7. Song  N,  Scholtemeijer  M,  Shah  K. Mesenchymal Stem Cell Immunomodulation:  Mechanisms  and Therapeutic  potential. HHS  Public Access . 2020;41(9):653-664. doi:10.1016/j.tips.2020.06.009.Mesench ymal
8. Driscoll  J,  Patel  T.  The  Mesenchymal Stem  Cell  Secretome  as  an  Acellular Regenerative Therapy for Liver Disease.
J  Gastroenterol .  2019;54(9):763-773. doi:10.1007/s00535-019-01599-1
9. Matas  J,  Orrego  M,  Amenabar  D,  et  al.
Umbilical  Cord-Derived  Mesenchymal
Stromal Cells (MSCs) for Knee Osteoarthritis: Repeated MSC Dosing Is Superior  to  a  Single  MSC  Dose  and  to Hyaluronic  Acid  in  a  Controlled Randomized Phase I/II Trial. Stem Cells
Transl Med . 2019;8(3):215-224. doi:10.1002/sctm.18-0053 10. Pellegrini JM, Martin C, Morelli MP, et al.  PGE2  Displays  Immunosuppressive Effects During Human Active Tuberculosis. Sci  Rep .  2021;11(1):1-14.
doi:10.1038/s41598-021-92667-1
11. Kulesza  A,  Paczek  L,  Burdzinska  A.
The  Role  of  COX-2  and  PGE2  in  the Regulation  of  Immunomodulation  and Other Functions of Mesenchymal Stromal Cells. Biomedicines .
2023;11(445):1-21. doi:10.3390/biomedicines11020445 12. Aristizabal  C,  Foxwell  M,  D  W,  L  R. Microencapsulation of Rhizobium Leguminosarum  Bv.  Trifolii  with  Guar Gum:  Preliminary  Approach  Using Spray Drying. J Biotechnol .
2019;302:32-41.
13. Ang  LF,  Darwis  Y,  Por  LY,  Yam  MF.
Microencapsulation  Curcuminoids  for Effective  Delivery  in  Pharmaceutical Application. Pharmaceutics . 2019;11(9):1-23. doi:10.3390/pharmaceutics11090451
14. Kim  H,  Bae  C,  Kook  YM,  Koh  WG,
Lee  K,  Park  MH.  Mesenchymal  Stem Cell 3D Encapsulation Technologies for Biomimetic Microenvironment in Tissue Regeneration. Stem  Cell  Res  Ther . 2019;10(51):1-14.  doi:10.1186/s13287- 018-1130-8
15. Amable  PR,  Teixeira  MVT,  Carias
RBV,  Granjeiro  JM,  Borojevic  R. Protein synthesis and secretion in human mesenchymal  cells  derived  from  bone marrow,  adipose  tissue  and  Wharton’s jelly. Stem  Cell  Res  Ther .  2014;5(2):1- 13. doi:10.1186/scrt442
16. Boruszewska  D,  Kowalczyk-Zieba  I,
Suwik K, et al. Prostaglandin E2 Affects
In  Vitro  Maturation  of  Bovine  Oocytes.
Reprod  Biol  Endocrinol .  2020;18(1):1- 19. doi:10.1186/s12958-020-00598-9 17. Setiawan  HW,  Yudhawati R,  Syafaah  I.
Association  Between  Serum  PGE2 Levels  and  Degree  of  Acid-fast  Bacilli Positivity  in  Sputum  of  Pulmonary Tuberculosis  Patients. Ann  Med  Surg . 2021;71(6):103008. doi:10.1016/j.amsu.2021.103008
18. Salawi  A.  Pharmaceutical  Coating  and Its  Different  Approaches,  a  Review. Polymers (Basel) . 2022;14(16). doi:10.3390/polym14163318 19. Murlistyarini S, Emy K. Injeksi Platelet-
Rich  Plasma  Versus  Ijeksi  Platelet-Rich
Fibrin Pada Terapi Skar Akne.
2020;1(April):13-26.
20. Akhir  K.  Efek  Penambahan  Platelet- Rich  Plasma  (  PRP  )  dan  Stromal Vascular  Fraction  (  SVFs  )  Terhadap Kadar  Serum  Basic  Fibroblast  Growth Factor  (  bFGF  )  Pada  Penyembuhan Luka  Bakar  Deep  Dermal  Tikus  Effect of  Platelet-Rich  Plasma  (  PRP  )  and Stromal Vascular Frac. Published online 2020.
21.   Cheng H, Huang H, Guo Z, Chang Y, Li Z.  Role  of  prostaglandin  E2  in  tissue repair  and  regeneration. Theranostics . 2021;11(18):8836-8854.
doi:10.7150/thno.63396