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

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

## Artikel Penelitian

## PERBEDAAN KADAR IFN-  MIKROENKAPSULASI SEL PUNCA MESENKIMAL COATED DAN NON-COATED

## DIFFERENCES IN IFN-  LEVELS IN COATED and NON-COATED MESENCHYMAL STEM CELL MICROENCAPSULATION
Maria Manuella Sibarani a , Ervina Julien Sitanggang a , Dina OctafridaMarpaung a , Christine VerawatySibuea a a FakultasKedokteran Universitas HKBP Nommensen Medan, Jl. Dr. Sutomo No. 4A, Medan, 20235, Indonesia
Histori Artikel

## ABSTRAK
Diterima: 21 Februari 2024 Revisi: 21 Mei 2024 Terbit:
1 Juni 2024
Sampai  saat  ini multi-drug  resistant  tuberculosis (MDR-TB)  masih  menjadi  masalah kesehatan  global.  Fokus  utama  pengobatan  MDR-TB  bergantung  pada  kombinasi antibiotic sebagai terapi penyembuhan bakteriologis yang dapat menyebabkan beberapa efek  samping  yang  merugikan.  Penelitian  menggunakan  sel  punca  mesenkimal  mulai dikembangkan  sebagai  bentuk  terapi  baru.  Sel  punca  mesenkimal  berfungsi  sebagai imunomodulator dan mampu menyekresikan berbagai jenis sitokin, salah satunya IFN-γ. Pada  MDR-TB,  IFN-γ  dapat  meningkatkan  respons  imun  seluler  untuk  mengaktifkan makrofag  sebagai  penghancur  mikroba.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui perbedaan  kadar  IFN-γ  pada  medium  kultur  antara  mikroenkapsulasi  sel  punca mesenkimal  yang  disalut  ( coated) dan  tidak  disalut  ( non-coated) lisat  konsentrat trombosit  sebagai  studi  preliminari  terapi  seluler  MDR-TB.  Penelitian  ini  merupakan penelitian  analitik-observasional.  Kadar  IFN-γ  diukur  menggunakan  spektrofotometer dengan  panjang  gelombang  450nm.  Data  yang  didapat  kemudian  dianalisis menggunakan  uji Mann-Whitney .  Dari  hasil  penelitian  diperoleh  sekresi  IFN-γ  pada kelompok non-coated pada hari ke-2, ke-7, ke-14, dan ke-21 masing-masing sebanyak 0,018  pg/mL,  0,0616  pg/mL,  2,2735  pg/mL,  dan  2,2735  pg/mL,  sedangkan  pada kelompok coated diperoleh data pada hari ke-2, ke-7, ke-14, dan ke-21 masing-masing sebanyak 0 pg/mL, 0 pg/mL, 0,0512 pg/mL, dan 1,7165 pg/mL. Hasil uji Mann-Whitney menunjukkan  bahwa  tidak  terdapat  perbedaan  kadar  IFN-γ  pada  medium  kultur mikroenkapsulasi sel punca mesenkimal coated dan non- coated .

## Kata Kunci ABSTRACT
Sel punca Mesenkimal, MDR-TB, IFN-γ, Sitokin,
Imunomodulator
Multidrug-resistant tuberculosis (MDR-TB) continues to be a prominent concern in the field  of  global  health.  As  bacteriological  cure  methods,  MDR-TB  treatment  primarily entails  the  administration  of  a  combination  of  antibiotics,  which  may  induce undesirable  side  effects.  The  investigation  of  mesenchymal  stem  cells  as  a  potential therapeutic intervention commenced. Immunomodulators by nature, mesenchymal stem cells are capable of secreting a variety of cytokines, including IFN-. IFN- may augment cellular immune responses  in MDR-TB, hence stimulating  macrophages to function as microbial  killers.  As  a  preliminary  investigation  into  MDR-TB  cellular  therapy,  the purpose  of  this  study  is  to  compare  the  IFN-  levels  in  the  culture  medium  of microencapsulated  mesenchymal  stem  cells  that  are  coated  and  those  that  are  not coated  with  platelet  concentrate  lysate.  This  research  employs  an  analytical- observational  design.  The  concentrations  of  IFN-γ  were  determined  with  a spectrophotometer  set  at  450  nanometers.  Following  this,  the  collected  data  were examined  utilizing  an  Mann-Whitney  test.  Based  on  the  findings  of  the  research,  the non-coated  group  exhibited  IFN-γ  secretion  levels  of  0.018  pg/mL,  0.0616  pg/mL, 2.2735  pg/mL,  and  2.2735  pg/mL  on  the  second,  seventh,  fourteenth,  and  twenty-first days, respectively. In contrast, the coated group demonstrated IFN-γ secretion levels of 0  pg/mL,  0  pg/mL,  0.0512  pg/mL,  and  1.7165  pg/mL  on  the  same  days.  There  was  no discernible  distinction  in  IFN-γ  levels  between  the  growth  media  for  coated  and uncoated mesenchymal stem cells microencapsulation, as determined by Mann-Whitney tests.
Korespondensi
Telp:08122419449 Email: ervinajulien@uhn.ac.id

## PENDAHULUAN
Multi-drugResistant  Tuberculosis (MDR-TB) merupakan  penyakit  yang  disebabkan  oleh infeksi Mycobacterium  tuberculosis  (M.tb) yang resistan  terhadap  setidaknya  dua  jenis  obat antituberkulosis  (OAT)  lini  pertama  seperti rifampisin  dan  isoniazid. 1 Penyakit  ini  masih menjadi  masalah  kesehatan  global.  Estimasi jumlah  penderita  MDR-TB  tahun  2021  secara global sebanyak 450.000 kasus, di mana 191.000 di  antaranya  mengalami  kematian. 2 Saat  ini pengobatan  MDR-TB  dilakukan  selama  9-20 bulan. 3 Pengobatan  MDR-TB  saat  ini  masih bergantung  pada  kombinasi  antibiotik  sebagai fokus utama penyembuhan bakteriologis. Menurut  penelitian  oleh  Tae  won  dkk.,  efek samping  terkait    pengobatan  MDR-TB  yang diamati  pada  95  dari  256  pasien  yaitu  berupa ototoksisitas, nefrotoksisitas, hipotiroidisme, hepatotoksisitas,  gangguan  kejiwaan,  serangan epilepsi,  dan  gangguan  saluran  cerna. 4 Dengan timbulnya  efek  samping  dari  terapi  yang  tidak memuaskan  ini,  maka  berbagai  penelitian  mulai dikembangkan  untuk  mengatasi  keterbatasan  ini. Salah  satu  pengobatan  yang  memungkinkan untuk  pengobatan  MDR-TB  adalah  dengan  sel punca mesenkimal ( mesenchymal stem cells ).
Sel  punca  mesenkimal  merupakan  sel  yang mampu  melakukan  pembaharuan  diri  dan berdiferensiasi menjadi bentuk sel lain yang lebih spesifik dan fungsional. 5
Fungsi imunomodulatornya,  serta  kemampuannya  untuk mengganti atau memperbaiki jaringan yang rusak merupakan alternatif pengobatan yang ideal untuk penyakit  kronis. 6 Sel  punca  mesenkimal  dapat diperoleh  serta  dikembangkan  dari  beberapa jaringansalah  satunya  jaringan  ikat  mukosa  pada tali pusat yang dikenal sebagai Wharton jelly .
Sel punca mesenkimal banyak menyekresikan molekul  pensinyalan  sel,  seperti growth  factor , sitokin,  dan  kemokin  yang  membantu  aktivitas biologis  sesuai  dengan  lingkungan  mikro  yang melingkupinya. 7 Pada  infeksi  TB  dan  MDR-TB beberapa  sitokin  yang  berperan  dalam  respons imun dan patologis adalah Interleukin-10 (IL-10),
interferon  gamma (IFN-γ)  dan tumor  necrosis factoralpha (TNF-α). 8 IFN-γ  merupakan  sitokin berupa  protein  berjenis  glikoprotein  yang disekresi  oleh  sel  sebagai  respons  defensi  akibat rangsangan  biologis,  seperti  virus,  bakteri,  dan senyawa  lainnya. 9 IFN-γ  memainkan  peran penting  dalam  mengkoordinasikan  respons  imun bawaan dan adaptif sebagai agen imunomodulasi serta  mengaktifkan  banyak  program  antimikroba melalui proses pensinyalan. 10,11 Dalam lingkungan  inflamasi,  IFN-γ  memicu  aktivasi respons imun dan merangsang eliminasi patogen, serta  mencegah  aktivasi  berlebihan  dari  sistem kekebalan dan kerusakan jaringan. 9
Adapun  kelemahan  dalam  terapi  berbasis seluler adalah sel punca mesenkimal dapat begitu cepat  kehilangan  fungsi  saat  tubuh  memberikan sinyal  sistem  kekebalan  tubuh  kepada  sel  untuk melakukan  fagositosis.  Dalam  penelitian  Sibuea dkk.,  sel  punca  asal  tali  pusat  yang  telah  diko- kultur  dapat  bertahan  hingga  hari  ke-14. 12 Faktor yang  memengaruhi  kondisi  optimum  sel  kultur adalah  kondisi  fisiologis  kultur  dan  lingkungan mikroseluler  kultur    yang  menyerupai  keadaan jaringan in vivo . 13
Teknik enkapsulasi pada sel punca mesenkimal  akan  mencegah  sel  secara  langsung masuk  ke  pembuluh  darah,  dengan  tujuan  untuk menilai  sejauh  mana  sel  yang  dienkapsulasi mempertahankan  karakteristik  sel . 14 Pemberian coating (penyalut  lisat  konsentrat  trombosit) digunakan  untuk  melapisi  permukaan  kultur sebagai  upaya  meningkatkan  perlekatan  dan viabilitas  pertumbuhan  sel  punca  mesenkimal. 15
Berdasarkan  uraian  pendahuluan  di  atas,  dan macam  perbedaan  pengkondisian  kultur,  maka penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui perbedaan  kadar  IFN-γ  pada  medium  kultur antara  mikroenkapsulasi  sel  punca  mesenkimal coated dan non-coated sebagai  studi  preliminari terapi seluler MDR-TB.

## METODE
Penelitian  ini  merupakan  penelitian  analitik- observasional.  Penelitian  ini  dilakukan  di Stem Cells and Tissue Engineering ( SCTE ) Indonesian
Medical  Education  and  Research  Institute ( IMERI )  FK  UI.  Sel  punca  mesenkimal  diisolasi dari Wharton’s  jelly talipusat  dengan  metode multiple harvest explant ekspresi CD 105, CD 90, dan  CD  73  diukur  menggunakan flow-cytometry mengikuti  kriteria  International  Society  Cell  dan Gene  Therapy  untuk  sel  punca  mesenkimal. Kemudian  sel  punca  mesenkimal  dikultur menggunakan Alpha-Minimum Essential Medium(Gibco™, Cat.12571063) yang disuplementasi  dengan  lisat  konsentrat  trombosit dan  heparin.  3  mL  larutan  alginat  1,8% dicampurkan  dengan  0,5  mL  larutan  berisi  sel punca  mesenkimal  yang  diteteskan  ke  dalam CaCl  0,2M  menggunakan  spuit  insulin.  Untuk kelompok  dengan coated :  2  ml  lisat  konsentrat trombosit+heparin 200mikro kapsul disuspensikan ke dalam lisat konsentrat trombosit +  heparin  dan  inkubasi  selama  10  menit  lalu dicuci dengan PBS sebanyak 3 kali.
Mikroenkapsulasi  sel  punca  mesenkimal  dikultur dalam medium kultur selama 21 hari.
Analisis kadar IFN-  dilakukan pada hari ke- 2, hari ke-7, hari ke-14 dan hari ke-21. Kit untuk mengukur  kadar  IFN-  menggunakan  Human ELISA  Kit  IFN-  (Quantikine,  Cat.  DIF50C).
Sinyal absorbansi diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 450nm.  Untuk  membandingkan  antara  kelompok mikroenkapsulasi  sel  punca  mesenkimal coated dan non-coated ,  data  dianalisis  menggunakan  uji Mann-Whitney  karena  data  tidak  terdistribusi normal,  dengan  nilai p  <0,05 .  Analisis  statistik dilakukan  dengan  menggunakan  menu  analisis data pada perangkat lunak excel.Penelitianinitelah lulus  kajietik  oleh  KEPK  FKUI-RSCM  dengan nomor S-436/UN2.F1/ETIK/PPM.00.02/2023.

## HASIL
Pada  penelitian  ini  ditemukan  bahwa  kadar IFN-  pada  kelompok coated hari  ke-2  dan  ke-7 tidak ditemukan, dan mulai muncul pada hari ke- 14 dan ke-21 meskipun lebih kecil dari kelompok non-coated .  Pada  kelompok non-coated kadar IFN-  sudah  ditemukan  pada  hari  ke-2 meskipun relatif  kecil  dan  semakin  lama  semakin
meningkat. Kadar tertinggi IFN-  yang dihasilkan oleh  sel  punca  mesenkimal  pada  medium  kultur mikroenkapsulasi  baik coated maupun non- coated terjadi pada hari ke-21yaitusebesar 1,7165 ±  0,0711  pg/mL  untuk  kelompok coated, kemudian  2,2735  ±  0,3435  pg/mL  untuk kelompok non-coated .  Dari  hasil  uji  hipotesis dengan  uji Mann-Whitney  U  Test ditemukan bahwa nilai p=0,144 (p>0,05), sehingga disimpulkan  bahwa  tidak  terdapat  perbedaan bermakna  kadar    IFN-  pada  medium  kultur mikroenkapsulasi kelompok coated maupun non- coated . (Gambar 1).
Gambar 1.Rata-Rata dan SEM Kadar Sekresi IFN-  Coated dan Non-coated

## DISKUSI
Pada  penelitian  ini  ditemukan  bahwa  tidak terdapat  perbedaan  kadar  IFN-  pada  medium kultur  mikroenkapsulasi  antara coated maupun non-coated . Kadar IFN-  yang tidak berbeda dan angka sekresi yang relatif kecil antara mikroenkapsulasi  sel  punca  mesenkimal  baik coated maupun non-coated ,  dapat  terjadi  karena kondisi  lingkungan  mikro  dari  sel  punca mesenkimal.  Berdasarkan  pernyataan  ini,  maka sejalan  dengan  penelitian  Kyurkchiev  D,  dkk. yang  menyatakan  bahwa  sel  punca  mesenkimal tidak  selalu  mengeluarkan  sitokin  terutama  IFN- γ, TNFα dan IL-1β. Hal ini dianggap dapat terjadi karena kondisi lingkungan mikro serta keterlibatan Toll-like  receptors (TLR)  yang mengatur efek pro-inflamasi dan anti-inflamasi. 16
Kadar  tertinggi  IFN-  yang  hasilkan  oleh  sel punca mesenkimal pada medium kultur mikroenkapsulasi  baik coated maupun non- coated terjadi  pada  hari  ke-21  yang  berarti  telah terbukti  bahwa  dengan  menggunakan  teknik
enkapsulasi, sel punca mesenkim dapat dipertahankan  hingga  jangka  waktu  lebih panjang. Hal ini sejalan dengan penelitian Wilson dan  Mcdevitt,  yang  menyatakan  bahwa  selain perlindungan kekebalan, enkapsulasi juga menyediakan  lingkungan  mikro  yang  lebih konsisten  untuk  sel  tertutup  dengan  stabilitas mekanis jangka panjang yang lebih baik. 17
Kondisi  lain  yang  juga  dapat  memengaruhi kadar  IFN-  ialah  tidak  dijumpainya  sel  T  yang teraktivasi  dalam  lingkungan  mikro  eksperimen in-vitro sehingga  efek  imunomodulasi  yang diperantarai  oleh  sel  punca  mesenkimal  tidak masif  terjadi.  Hal  ini  juga  dinyatakan  dalam penelitian  Fajarwati,  yaitu  proliferasi  sel  T  tidak dapat  ditekan  ketika  sel  punca  mesenkimal  dan sel  T  dikultur  terpisah  secara fisik.  Imunosupresi yang diperantarai sel punca mesenkimal membutuhkan  aktivasi  awal  oleh  sel  imun melalui  sekresi  sitokin  proinflamasi,  di  mana IFN-γ dan TNF-α adalah produk penting dari sel T. 18
Lisat konsentrat trombosit mengandung berbagai  macam growth  factor . 19 Pemberian penyalut  lisat  konsentrat  trombositpada  medium kultur  pada  penelitian  ini    tidak    berpengaruh bahkan  cenderung  mengeluarkan  sekresi  lebih kecil. Hal ini mungkin saja terjadi karena keadaan yang bervariasi dalam pembuatan lisat konsentrat trombosit  dapat  memengaruhi  efisiensinya,  serta beberapa  sumber  variabilitas  dalam  teknologi lisat  kosentrat  trombosit  yang  memengaruhi proses proliferasi. Hal-hal yang dapat memengaruhi  di  antaranya  jumlah  trombosit, prosedur  aktivasi,  dan  variabilitas  antar  individu sebagai pendonor. 20

## KESIMPULAN
Berdasarkan  data  dan  hasil  yang  didapatkan dari  penelitian  yang  telah  dilakukan  terkait perbedaan  kadar  IFN-γ  mikroenkapsulasi  sel punca mesenkimal coated dan non-coated sebagai studi  preliminari  terapi  seluler  MDR-TB  maka dapat disimpulkan bahwa tidak terdapat perbedaan  kadar  IFN-γ  pada  medium  kultur antara  mikroenkapsulasi  sel  punca  mesenkimal
coated dan non-coated dengan  nilai  p  =  0,144. Oleh  karena  itu,  perlu  dilakukan  penelitian  in- vitro dengan melakukan pengkondisian lingkungan mikroseluler agar memperoleh sekresi yang lebih optimal.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penelitian  ini  didukung  oleh  hibah  dari Kementerian  Riset,  Teknologi,  dan  Pendidikan Tinggi Republik Indonesia, Simlitabmas 2022.

## DAFTAR REFERENSI
1. Global Tuberculosis Report. TB Treatment and Treatment Coverage .; 2022. ps://www.who.int/teams/global-
tuberculosis-programme/tb-reports/global- tuberculosis-report-2022/tb-diagnosis- treatment/3-3-tb-treatment-and-treatment- coverage 2. CDC.  The  Urgent  Threat  of  TB  Drug Resistance. Published 2023. http://www.cdc.gov/globalhivtb/images/dg ht_mdr-tb_factsheet_10-14- 2016_ck_v3.pdf
3. World  health  organization.  Tuberculosis. world health organization.
4. Yang  TW,  Park  HO,  Jang  HN,  et  al.  Side effects  associated  with  the  treatment  of multidrug-resistant tuberculosis at a tuberculosis  referral  hospital  in  South Korea. Medicine . 2017;96(28):e7482. doi:10.1097/MD.0000000000007482
5. Putra  A.  Konsep  dasar  sel  punca.  In: Soebandrio  A,  Kusnadi  Y,  eds. Basic Molecular  Stem  Cell .  Unissula  press; 2019:2-10.
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. Putra  A.  Model  komunikasi  sel  punca parakrin.  In:  Soebandrio  A,  Kusnadi  Y, eds. Unissula Press . Vol 1. Unissula press; 2019:133-142.
8. Song  N,  Scholtemeijer  M,  Shah  K.
Mesenchymal stem cell
immunomodulation: mechanisms and therapeutic  potential. Trends  Pharmacol Sci . 2020;41(9):653-664. doi:10.1016/j.tips.2020.06.009
9. Jorgovanovic  D,  Song  M,  Wang  L,  Zhang Y. Roles of IFN-γ in tumor progression and regression:  a  review. Biomark  Res . 2020;8(1):49. doi:10.1186/s40364-020- 00228-x
10. Forrest  J,  Robert  B,  Benjamin  S,  Tara  W, Dana  S,  M.  BC.  Interferon  gamma reprograms host mitochondrial metabolism through inhibition of complex II to control intracellular  bacterial  replication. Infect Immun .  2020;88(2):10.1128/iai.00744-19. doi:10.1128/iai.00744-19
11. Mezouar  S,  Mege  JL.  Changing  the paradigm of IFN-γ at the interface between innate
and adaptive immunity: macrophage-derived  IFN-γ. J  Leukoc  Biol . 2020;108(1):419-426. doi:https://doi.org/10.1002/JLB.4MIR0420 -619RR
12. Sibuea  CV,  Pawitan  JA,  Antarianto  R. Pengaruh  Penggantian  Medium  terhadap Viabilitas  Hepatosit  Kultur  3D  Organoid
Hati  Stem  Cells  and  Tissue  Engineering Cluster, Indonesian Medical and Education Research Korespondensi. NJM . 7(2):2022.
13. Landázuri  N,  D  Levit  R,  Joseph  G,  et  al. Alginate  microencapsulation  of  human mesenchymal  stem  cells  as  a  strategy  to enhance paracrine mediated vascular recovery after hindlimb ischaemia. J Tissue
Eng Regen Med . 2012;12(3):1-10. doi:10.1002/term.1680
14. Putra  A.  Isolasi  dan  kultur  sel  punca.  In: Soebandrio  A,  Kusnadi  Y,  eds. Basic Molecular  Stem  Cell .  Unissula  press;
2019:45.
15. Green DW, Li G, Milthorpe B, Ben-Nissan B. Adult stem cell coatings for regenerative medicine. Materials  Today .  2012;15(1-
2):60-66.
doi:10.1016/S1369- 7021(12)70021-4 16. Kyurkchiev D. Secretion of immunoregulatory cytokines by mesenchymal  stem  cells. World  J  Stem Cells .
2014;6(5):552.
doi:10.4252/wjsc.v6.i5.552
17. Wilson  JL,  McDevitt  TC.  Stem  cell microencapsulation for phenotypic control, bioprocessing, and transplantation.
Biotechnol  Bioeng .  2013;110(3):667-682. doi:10.1002/bit.24802
18. Fajarwati  S.  Hambatan  mesenchymal  stem cell  terhadap  proliferasi  limfosit  T. Jurnal Biosains Pascasarjana Universitas Airlangga . 2018;20.
19. Pavlovic  V,  Ciric  M,  Jovanovic  V, Stojanovic P. Platelet Rich Plasma: a short overview  of  certain  bioactive  components.
Open Medicine . 2016;11(1):242-247. doi:10.1515/med-2016-0048
20. Rubio-Azpeitia  E,  Andia  I.  Partnership between platelet-rich plasma and mesenchymal stem cells: in vitro experience. Muscles  Ligaments  Tendons  J . 2014;4(1):52-62.