Sel punca

Pertanyaan: kapankah penyakit Diabetes melitus pertama kali ditemukan?


Sel punca, sel induk, sel batang (English: stem cell) merupakan sel yang belum berdiferensiasi dan mempunyai potensi yang sangat tinggi untuk berkembang menjadi banyak jenis sel yang berbeda di dalam tubuh. Sel punca juga berfungsi sebagai sistem perbaikan untuk mengganti sel-sel tubuh yang telah rusak demi kelangsungan hidup organisme. Saat sel punca terbelah, sel yang baru mempunyai potensi untuk tetap menjadi sel punca atau menjadi sel dari jenis lain dengan fungsi yang lebih khusus, misalnya sel otot, sel darah merah atau sel otak.[1]
Saat ini Indonesia telah memiliki 2 lembaga yang dapat mengolah sel punca dengan harga hanya sepersepuluh sel punca impor, padahal dibutuhkan sampai 3 serum sel punca untuk penyembuhan suatu penyakit, tergantung tingkat kondisi penyakitnya. Kedua lembaga tersebut telah dapat mencukupi kebutuhan nasional dan akan terus meningkatkan produksinya dengan menambah peralatan laboratorium baru. Sel punca nasional telah dapat diterapkan pada 20 jenis penyakit, tetapi baru 5 jenis sel punca yang telah dapat dikembangkan secara massal.[2]
Sifat

Sel punca memiliki dua sifat penting yang sangat berbeda dengan sel yang lain:
Sel punca belum merupakan sel dengan spesialisasi fungsi tetapi dapat memperbaharui diri dengan pembelahan sel bahkan setelah tidak aktif dalam waktu yang panjang.
Dalam situasi tertentu, sel punca dapat diinduksi untuk menjadi sel dengan fungsi tertentu seperti sel jaringan maupun sel organ yang mempunyai tugas tersendiri. Pada sumsum tulang dan darah tali pusar (English: umbilical cord blood), sel punca secara teratur membelah dan memperbaiki jaringan yang rusak, meski demikian pada organ lain seperti pankreas atau hati, pembelahan hanya terjadi dalam kondisi tertentu.[3]
Peneliti medis meyakini bahwa penelitian sel punca berpotensi untuk mengubah keadaan penyakit manusia dengan cara digunakan memperbaiki jaringan atau organ tubuh tertentu. Namun, hal ini tampaknya belum dapat benar-benar diwujudkan dewasa ini. 
Penelitian sel punca dapat dikatakan dimulai pada tahun 1960-an setelah dilakukannya penelitian oleh ilmuwan Kanada, Ernest A. McCulloch dan James E. Till.
Ragam sel induk
Sel-sel induk dapat digolongkan berdasarkan potensi yang dimiliki oleh sel tersebut maupun berdasarkan asalnya.
Berdasarkan potensi
Sel induk ber-totipotensi (toti=total) adalah sel induk yang memiliki potensi untuk berdiferensiasi menjadi semua jenis sel, yaitu sel ekstraembrionik, sel somatik, dan sel seksual. Jenis sel ini dapat bertumbuh menjadi organisme baru bila diberikan dukungan maternal yang memadai. Sel induk bertotipotensi diperoleh dari sel induk embrio, hasil pembuahan sel telur oleh sel sperma.
Sel induk ber-pluripotensi (pluri=jamak) adalah sel-sel yang dapat berdiferensiasi menjadi semua jenis sel dalam tubuh, namun tidak dapat membentuk suatu organisme baru.
Sel induk ber-multipotensi adalah sel-sel yang dapat berdiferensiasi menjadi beberapa jenis sel dewasa.
Sel induk ber-unipotensi (uni=tunggal) adalah sel induk yang hanya dapat menghasilkan satu jenis sel tertentu, tetapi memiliki kemampuan memperbarui diri yang tidak dimiliki oleh sel yang bukan sel induk.[4].
Berdasarkan asalnya
Sel punca embrio (embryonic stem cells)
Sel induk ini diambil dari embrio pada fase blastosit (5-7 hari setelah pembuahan).[4] Massa sel bagian dalam mengelompok dan mengandung sel-sel induk embrionik.[4] Sel-sel diisolasi dari massa sel bagian dalam dan dikultur secara in vitro.[4] Sel induk embrional dapat diarahkan menjadi semua jenis sel yang dijumpai pada organisme dewasa, seperti sel-sel darah, sel-sel otot, sel-sel hati, sel-sel ginjal, dan sel-sel lainnya.[4]
Sel germinal/benih embrionik (embryonic germ cells)
Sel germinal/benih (seperti sprema/ovum) embrionik induk/primordial (primordial germ cells) dan prekursor sel germinal diploid ada sesaat pada embrio sebelum mereka terasosiasi dengan sel somatik gond dan kemudian menjadi sel germinal[4]. Sel germinal embrionik manusia/human embryonic germ cells (hEGCs) termasuk sel punca yang berasal dari sel germinal primordial dari janin berumur 5-9 minggu. Sel punca jenis ini memilki sifat pluripotensi[4].
Sel punca fetal
Sel punca fetal adalah sel primitif yang dapat ditemukan pada organ-organ fetus (janin) seperti sel punca hematopoietik fetal dan progenitor kelenjar pankreas.[4] Sel punca neural fetal yang ditemukan pada otak janin menunjukkan kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi sel neuron dan sel glial (sel-sel pendukung pada sistem saraf pusat).[4] Darah, plasenta, dan tali pusat janin kaya akan sel punca hematopoietik fetal.[4]

Sel punca dewasa (adult stem cells)
Sel punca dewasa mempunyai dua karakteristik. Karakteristik pertama adalah sel-sel tersebut dapat berproliferasi untuk periode yang panjang untuk memperbarui diri. Karakteristik kedua, sel-sel tersebut dapat berdiferensiasi untuk menghasilkan sel-sel khusus yang mempunyai karakteristik morfologi dan fungsi yang spesial.
Sel induk hematopoietik
Sel induk mesenkimal
Sel punca kanker (cancer stem cells)
Sel punca kanker adalah sel yang mengaktivasi lintasan onkogenik berupa tumorigenesis yang membuat sel normal mengalami fase inisiasi tumor, namun sel punca kanker tidak memiliki sifat tumorigenik.[5] Dari data terakhir, ditemukan keberadaan sel punca kanker pada berbagai jenis kanker seperti leukimia, kanker payudara, kanker otak, kanker otak, kanker usus besar dan kanker kulit. Sel punca kanker pankreas memiliki kluster diferensiasi CD44, CD24 dan epithelial-specific antigen, selain SDF-1 (stromal cell-derived factor 1)/CXCR4 untuk bermigrasi seperti sel punca normal,[6] serta ekspresi genetik lebih tinggi dari sel punca normal, seperti gen BMI-1 dan SHH (Sonic hedgehog) untuk memperbaharui diri,[7]
Transplantasi sel punca
Transplantasi sel induk dapat berupa:
Transplantasi autologus (menggunakan sel induk pasien sendiri, yang dikumpulkan sebelum pemberian kemoterapi dosis tinggi)
Transplantasi alogenik (menggunakan sel induk dari donor yang cocok, baik dengan hubungan keluarga atau tanpa hubungan keluarga), atau
transplantasi singenik(menggunakan sel induk dari saudara kembar identik.
Jenis-jenis transplantasi sel punca
Menurut sumbernya transplantasi sel induk dapat dibagi menjadi:
Transplantasi sel punca dari sumsum tulang (bone marrow transplantation)
Sumsum tulang adalah jaringan spons yang terdapat dalam tulang-tulang besar seperti tulang pinggang, tulang dada, tulang punggung, dan tulang rusuk.
Sumsum tulang merupakan sumber yang kaya akan sel induk hematopoietik. Sejak dilakukan pertama kali kira-kira 30 tahun yang lalu, transplantasi sumsum tulang digunakan sebagai bagian dari pengobatan leukemia, limfoma jenis tertentu, dan anemia aplastik. Karena teknik dan angka keberhasilannya semakin meningkat, maka pemakaian transplantasi sumsum tulang sekarang ini semakin meluas.
Pada transplantasi ini prosedur yang dilakukan cukup sederhana, yaitu biasanya dalam keadaan teranestesi total. Sumsum tulang (sekitar 600 cc) diambil dari tulang panggul donor dengan bantuan sebuah jarum suntik khusus, kemudian sumsum tulang itu disuntikkan ke dalam vena resipien. Sumsum tulang donor berpindah dan menyatu di dalam tulang resipien dan sel-selnya mulai berproliferasi.
Pada akhirnya, jika semua berjalan lancar, seluruh sumsum tulang resipien akan tergantikan dengan sumsum tulang yang baru. Namun, prosedur transplantasi sumsum tulang memiliki kelemahan karena sel darah putih resipien telah dihancurkan oleh terapi radiasi dan kemoterapi. Sumsum tulang yang baru memerlukan waktu sekitar 2-3 minggu untuk menghasilkan sejumlah sel darah putih yang diperlukan guna melindungi resipien terhadap infeksi. Transplantasi sumsum tulang memerlukan kecocokan HLA 6/6 atau paling tidak 5/6.
Risiko lainnya adalah timbulnya penyakit GvHD, di mana sumsum tulang yang baru menghasilkan sel-sel aktif yang secara imunologi menyerang sel-sel resipien. Selain itu, risiko kontaminasi virus lebih tinggi dan prosedur pencarian donor yang memakan waktu lama.
Transplantasi sel punca darah tepi (peripheral blood stem cell transplantation)
Seperti halnya sumsum tulang, peredaran darah tepi merupakan sumber sel induk walaupun jumlah sel induk yang dikandung tidak sebanyak pada sumsum tulang. Untuk mendapatkan jumlah sel induk yang jumlahnya mencukupi untuk suatu transplantasi, biasanya pada donor diberikan granulocyte-colony stimulating factor (G-CSF) untuk menstimulasi sel induk hematopoietik bergerak dari sumsum tulang ke peredaran darah.
Transplantasi ini dilakukan dengan proses yang disebut aferesis. Jika resipien membutuhkan sel induk hematopoietik, pada proses ini darah lengkap diambil dari donor dan sebuah mesin akan memisahkan darah menjadi komponen-komponennya, secara selektif memisahkan sel induk dan mengembalikan sisa darah ke donor.
Transplantasi sel induk darah tepi pertama kali berhasil dilakukan pada tahun 1986. Keuntungan transplantasi sel induk darah tepi adalah lebih mudah didapat. Selain itu, pengambilan sel induk darah tepi tidak menyakitkan dan hanya perlu sekitar 100 cc. Keuntungan lain, sel induk darah tepi lebih mudah tumbuh. Namun, sel induk darah tepi lebih rentan, tidak setahan sumsum tulang. Sumsum tulang juga lebih lengkap, selain mengandung sel induk juga ada jaringan penunjang untuk pertumbuhan sel. Karena itu, transplantasi sel induk darah tepi tetap perlu dicampur dengan sumsum tulang.
Transplantasi sel induk darah tali pusat
Pada tahun 1970-an, para peneliti menemukan bahwa darah plasenta manusia mengandung sel induk yang sama dengan sel induk yang ditemukan dalam sumsum tulang. Karena sel induk dari sumsum tulang telah berhasil mengobati pasien-pasien dengan penyakit-penyakit kelainan darah yang mengancam jiwa seperti leukemia dan gangguan-gangguan sistem kekebalan tubuh, maka para peneliti percaya bahwa mereka juga dapat menggunakan sel induk dari darah tali pusat untuk menyelamatkan jiwa pasien mereka.
Darah tali pusat mengandung sejumlah sel induk yang bermakna dan memiliki keunggulan di atas transplantasi sel induk dari sumsum tulang atau dari darah tepi bagi pasien-pasien tertentu. Transplantasi sel induk dari darah tali pusat telah mengubah bahan sisa dari proses kelahiran menjadi sebuah sumber yang dapat menyelamatkan jiwa.
Transplantasi sel induk darah tali pusat pertama kali dilakukan di Perancis pada penderita anemia Fanconi tahun 1988. Pada tahun 1991, darah tali pusat ditransplantasikan pada penderita Chronic Myelogenous Leukemia. Kedua transplantasi ini berhasil dengan baik. Sampai saat ini telah dilakukan kira-kira 3.000 transplantasi darah tali pusat.
Aplikasi
Pengobatan infark jantung
Menggunakan sel stem sumsum tulang (bone marrow) yang beredar dalam darah perifer dan sel stem yang sudah berada di jantung akan menuju ke daerah infark, tetapi jumlahnya tidak cukup untuk dapat mengatasi dan menyembuhkan daerah infark tersebut.[8] Sel stem akan membentuk sel kardiomiosit dan juga mengadakan neovaskularisasi.[8] Karena jumlah sel stem endogen kurang banyak maka logis untuk mecarikan bantuan sel stem dari luar yang bisa berasal dari sumsum tulang atau sumber lain seperti UCB.[8] Hal ini telah dilakukan dengan hasil yang cukup menggembirakan.[8] Intracoronary infusion BM stem cell otolog telah dilakukan pada 22 pasien dengan AMI dan melaporkan hasil yang sangat baik.[8] Sekarang dalam literatur sudah banyak dilaporkan hasil positif pemberian sel stem BM intrakoroner pada AMI.[8].
Pengobatan diabetes tipe I
Pada diabetes tipe I sel pankreas beta yang mensekresi insulin mengalami kerusakan oleh faktor genetik, lingkungan dan imunologik.[4] Akibatnya terjadi defisiensi insulin dan menyebabkan hiperglikemi. Transplantasi seluruh organ pankreas kadaver dapat menyembuhkan penderita. Tetapi jumlah kadaver sangat sedikit dan obat imunosupresi yang dibutuhkan untuk mencegah reaksi imunologik menimbulkan banyak efek samping.[4]. Transplantasi sel stem merupakan alternatif baik dan telah menunjukkan hasil positif pada mencit.[4] Tetapi masih banyak kendala yang harus diatasi supaya penggunaan sel stem untuk menyembuhkan pasien diabetes tipe I dapat terlaksana[4].
Lihat Pula
Sel punca dewasa
Referensi

Pranala luar
(in Indonesian) 
(in Indonesian) 
(in Indonesian) Arifin, Poppy Firzani. Potensi Transplantasi Sel Induk, Kompas, 27 September 2004


Kategori:Sel
Kategori:Bioteknologi
Kategori:Biologi perkembangan