STEM CELL

AULIA ISMAYA FITRIANII21112032

FARMASIFAKULTAS KEDOKTERAN

UNIVERSITAS TANJUNGPURA2012

KATA PENGANTAR

Puji syukur penyusun panjatkan ke hadirat Allah Subhanahu wata΄ala, karena berkat rahmat-Nya saya dapat menyelesaikan makalah yang berjudul Stem cell. Makalah ini diajukan guna memenuhi tugas mata kuliah Biologi Sel.Saya mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu sehingga makalah ini dapat diselesaikan sesuai dengan waktunya. Makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu saya mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan makalah ini.Semoga makalah ini memberikan informasi bagi masyarakat dan bermanfaat untuk pengembangan ilmu pengetahuan bagi kita semua.

Pontianak. Januari 2013

Penyusun

i

DAFTAR ISI

BAB I : Pendahuluan...........................................................................................1BAB II: Pengenalan stem cell.............................................................................2BAB III: Jenis-jenis stem cell.............................................................................5BAB IV: Mekanisme penggunaan stem cell.....................................................10BAB V : Potensi Stem cell dalam Dunia Kesehatan.........................................15Kesimpulan........................................................................................................22Daftar Pustaka....................................................................................................23

ii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Stem cell dewasa dan jalur multipoten yang dihasilkan..................8Tabel 3.2 Kesamaan potensi stem cell embrionik dan dewasa........................9Tabel 3.3 Perbedaan antara stem cell embrionik dan stem cell dewasa...........9Tabel 5.1 Perbedaan prinsip mekanisme transplantasi organ dengan

transplantasi sel..............................................................................20

iii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Keistimewaan stem cell berdiferensiasi menjadi lebih dari 1 jenis sel .................................................................................3

Gambar 3.1 Berbagai teknik produksi stem cell embrionik : fertilisasi, kloning, dan partenogenesis..................................................7

Gambar 4.1 Prosedur penggunaan stem cell di laboratorium untuk aplikasi klinis.......................................................................10

Gambar 5.1 Potensi stem cell dalam pengobatan berbagai penyakit.......15Gambar 5.2 Degenerasi sel tubuh membuat perbedaan nyata antara

kesehatan orang tua dan orang yang berusia muda..............16Gambar 5.3 Berbagai jenis alur administrasi stem cell pada terapi infark

jantung..................................................................................17Gambar 5.4 Praktek transplantasi pada abad ke-3...................................20

iv

BAB I. PENDAHULUAN

Terkait dengan hakekatnya, stem cell kini telah menjadi topik utama pembicaraan banyak ilmuwan, ahli medis, bahkan orang awam diseluruh penjuru dunia. Betapa tidak? Sejumlah keunikan yang dimiliki stem cell membuatnya membuatnya berbeda dari sel-sel jenis lain yang menyusun organisme. Karakteristik yang dimiliki stem sel ini telah memberikan secercah harapan akan tersedianya terapi medis jenis baru bagi penderita penyakit degeneratif yaitu penyakit-penyakit yang mengiringi proses penuaan seperti stroke, parkinson, Alzheimer, dan sebagainya.

Peningkatan usia harapan hidup merupakan suatu indikator penting kualitas kesehatan penduduk suatu negara. Bila pada era sebelumnya angka kematian banyak disebabkan oleh penyakit infeksi, secara perlahan namun pasti saat ini penyakit degeneratif mulai menunjukan dominasinya sebagai penyebab kematian utama.

Sebagai salah satu tema sentral riset biomedis yang akan mengubah konsep pengobatan dunia kedokteran masa depan, stem cell adalah sesuatu yang perlu diketahui dan dipahami oleh seluruh tenaga profesi kesehatan, baik yang berhubungan dengan riset ataupun pengobatan.

Makalah ini dibuat sebagai referensi pengenalan dasar stem cell dan prinsip aplikasinya dalam berbagai masalah pengobatan. Akhir kata penyusun menyambut gembira setiap apresiasi dan kritik konstruktif demi perbaikan yang akan terus dilangsungkan.

1

BAB II. PENGENALAN STEM CELL

2.1 DEFINISI

Mungkin sebagian dari kita masih merasa asing dengan istilah stem cell. Kata stem cell mulai

populer di dunia kedokteran sejak tahun 1950-an, yaitu sejak ditemukannya sel penyusun

sumsum tulang belakang yang mampu membentuk seluruh jenis sel darah dalam tubuh

manusia.

Apakah stem cell itu? Stem cell adalah sel primitif yang memiliki kemampuan memperbaru

dan potensi untuk berdiferensiasi, merupakan sel yang bersumber dari tubuh, dalam keadaan

tertentu dapat berdiferensiasi menjadi berbagai fungsi jaringan sel maupun organ, dalam

dunia medis disebut sebagai “sel multi-fungsi”. Stem cell juga merupakan awal mula dari

pertumbuhan sel lain yang menyusun keseluruhan tubuh organisme, termasuk manusia.

Stem cell dalam bahasa mandarin berasal dari kata “pohon”, “batang” dan “sumber”, artinya

stem sel sama seperti batang pohon yang dapat tumbuh cabang, daun, berbunga dan berbuah.

Oleh karena itu, ilmuan menamakannya sebagai stem cell. Dalam bahasa indonesia kata stem

cell akhir-akhir ini diartikan sebagai sel punca. Kata punca berarti awal mula

Makna sebagai sel awal mula ini semakin diteguhkan pada penemuan keberadaan stem cell

pada awal kehidupan manusia, yaitu pada masa embrio. Hal ini tentu menegaskan bahwa

stem cell adalah sel yang menjadi awal mula terbentuknya 200 jenis sel yang menyusun

tubuh manusia.

2.2 KARAKTERISTIK

Setiap sel memiliki karakteristik masing-masing, begitu juga stem cell. Karateristik yang

dimiliki stem cell adalah : belum berdiferensiasi (undifferentiated) dan mampu

memperbanyak diri sendiri (self renewall).

Belum berdiferensiasi ( undifferentiated) Stem cell merupakan sel yang belum memiliki

bentuk dan fungsi spesifik layaknya sel lainnya pada organ tubuh. Misalnya fungsi berdenyut

(sel jantung), menghasilkan hormon, menghantarkan impuls (sel syaraf) ataupun fungsi

lainnya. Bukti ilmiah bahkan menunjukan bahwa populasi stem cell belum aktif (inaktive)

dan fungsinya baru terlihat pada waktu dan kondisi tertentu.

2

Gambar 2.1 keistimewaan stem cell dalam berdiferensiasi menjadi > 1 jenis sel

Kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi lebih dari 1 jenis sel lain (differentiate) yang

membuat stem cell mampu berkembang menjadi berbagai jenis sel matang, misalnya sel

saraf, sel otot jantung, sel otot rangka, sel pankreas, dan lain-lain inilah yang membuat stem

cell dipercaya akan menjadi jalan keluar bagi penyakit degeneratif seperti stroke, Alzheimer,

diabetes melitus, dan lain-lain.Kemampuan stem cell sebagai sel yang belum berdiferensiasi

ternyata dimaksudkan untuk menjaga kontinuitas regenerasi populasi sel yang menyusun

jaringan dan organ tubuh. Selain itu, kemampuan stem cell untuk berdiferensiasi juga

dianggap lebih istimewa dari sel-sel lain, karena stem cell mampu berdiferensiasi menjadi

lebih dari 1 jenis sel tubuh. Hal ini berarti stem cell bersifat multipoten dan pluripoten

bergantung pada jenis sel itu sendiri.

3

Multipoten bila stem cell hanya mampu berdiferensiasi menjadi beberapa jenis sel yang

biasanya berada dalam suatu golongan serupa, seperti sel-sel sistem hematopoietik ataupun

sistem syaraf. Sedangkan pluripoten bila stem cell mampu berdiferensiasi menjadi sel tubuh

apapun.

Proses diferensiasi stem cell diduga dipengaruhi faktor internal dan faktor eksternal sel.

Faktor internal mencakup faktor genetik, sedangkan faktor eksternal mencakup kondisi

lingkungan sel, faktor pertumbuhan serta kondisi kebutuhan jaringan atau organ tubuh itu

sendiri. Hingga saat ini faktor-faktor yang mempengaruhi tujuan diferensiasi stem cell secara

pasti masih di terus teliti.

Memperbanyak diri sendiri (self renewall)

Kemampuan untuk memperbaharui atau meregenerasi dirinya sendiri (self-regenerate/self-

renew). Dalam hal ini stem cell dapat membuat salinan sel yang hampir sama dengan dirinya

melalui pembelahan sel. Kemampuan meregenerasi diri sendiri ini tidak dimiliki sel-sel tubuh

lainnya seperti sel jantung, sel syaraf, sel otak dan lain-lain.itulah sebabnya apabila terjadi

kerusakan pada sel jantung, sel otak, maupun sel pankreas maka pada umumnya kerusakan

tersebut bersifat ireversebel. Karena kemampuannya memperbanyak diri ini jugalah populasi

stem cell dalam tubuh terjaga.

Kemampuan stem cell untuk memperbanyak diri ini diduga dapat dilakukan berulang kali dan

tidak terbatas, serta dapat dipertahankan dalam waktu yang relatif lama.

4

BAB III. JENIS-JENIS STEM SEL

Keberadaan stem cell dalam berbagai tahap pertumbuhan dan organ tubuh, telah membuat stem cell

terbagi lagi menjadi beberapa jenis. Asal-usul stem cell menentukan penamaan dan karakteristik dari

setiap jenis stem cell. Jenis stem cell yang akan dibahas pada bab ini meliputi stem cell embrionik dan

stem cell dewasa

Berdasarkan tingkat maturasi tubuh yang menjadi sumber keberadaanya, secara singkat stem cell

dibagi menjadi dua jenis yaitu stem cell embrionik (embryonic stem cell) dan stem cell dewasa ( adult

stem cell).

Stem cell embrionik (embryonic stem cell)

Stem cell embrionik adalah stem cell yang didapatkan pada saat tubuh masih berada dalam masa

embriogenesis. Lebih tepatnya disebut juga sebagai massa sel dalam (inner cell mass) yang terdapat

dalam blastosis. Stem ccll embrionik merupakan awal dari seluruh jenis sel dalam tubuh manusia.

Tergolong sebagai stem cell yang bersifat pluripoten. Dengan sifatnya yang pluripoten ini, secara

logika tidak ada satupun penyakit degeratif yang tidak dapat disembuhkan oleh stem cell jenis ini.

Selain sifat pluripoten ini, stem cell jenis ini memiliki daya polimerasi yang tinggi, talomer yang

panjang dan aktifitas hormon telomerase yang tinggi. Karena hal ini juga lah terapi menggunakan

stem cell embrionik ini memiliki resiko yang tinggi akan terjadinya polimerase sel yang

berlebih,sehingga berpotensi terjadinya tumorigenesis (pembentukan tumor yang tidak diinginkan).

Selain itu kontroversi lain dari penggunaan stem cell embrionik ini berasal dari nilai etis penggunaan

embrio sebagai sumber didapatkan nya stem cell ini. Hal ini lah yang menyebabkan riset seputar stem

cell ini umumnya menggunakan stem cell yang berasal dari embrio hewan, yang tentunya tidak dapat

disamakan dengan manusia

Setiap kehidupan manusia berasal dari proses fertilisasi, yaitu hasil pertemuan antara sperma dan

ovum.Dari fertilisasi maka dihasilkan zigot, oleh karena zigot terbentuk oleh penyatuan sperma dan

ovum maka materi genetik yang berada di dalamnya merupakan kesatuan dari sperma dan ovum.

Setelah terbentuk maka zigot akan membelah menghasilkan blastomer yang setiap hari berlipat ganda

(2,4 dan seterusnya). Dengan demikian saat hari keempat pasca fertilisasi, blastomer yang terbentuk

akan berjumlah 8 sel.

5

Blastomer yang terdapat dalam tahapan 2 sampai dengan inilah yang masih bersifat totipotensi. Bila

dipisahkan dan diisolasi maka blastomer-blastomer tersebut akan mampu melakukan proses

embriogenesis masing-masing dan membentuk individu baru. Potensi ini tidak ditemukan pada

blastomer di atas tahapan 8. Sesuai dengan literatur ilmiah bahwa potensi diferensiasi sel akan terus

menurun seiiring dengan ertambahnya usia sel-sel tersebut.

Riset dan penerapan terapi menggunakan stem sel embrionik ini memang banyak ditentang karena

dianggap melanggar etika. Betapa tidak, embrio yang seharusnya merupakan awal mula dari

kehidupan manusia dianggap tidak layak dijadikan bahan riset dan penelitian. Oleh karena itu para

peneliti terus mencari dan mengkaji beberapa metode produksi embrio yang sekiranya tidak

melanggar etika yang ada.

Metode isolasi stem cell embrionik

Setelah stem cell embrionik berhasil diproduksi maka langkah selanjutnya adalah proses isolasi.

Terdapat beberapa macam metode isolasi stem cell embrionik, antara lain metode enzimatis, metode

bedah imun, metode bedah mikro atau mekanik, dan metode penyayatan laser.

6

Gambar 3.1 berbagai teknik produksi stem cell embrionik : fertilisasi, kloning dan partenogenesis

Stem cell dewasa ( adult stem cell)Stem cell dewasa adalah stem cell yang ditemukan ditengah sel-sel

lain yang telah berdiferensiasi dalam suatu jaringan yang telah mengalami maturasi. Dengan kata lain

stem cell jenis ini adalah sekelompok sel yang belum berdiferensiasi atau bahkan masih dalam

keadaan tidak aktif, yang terdapat pada suatu jaringan dalam tubuh yang telah memiliki fungsi

spesifik.

Bukti ilmiah yang telah ada menunjukan bahwa stem cell dewasa memiliki sifat yang multipoten,

dengan demikian stem cell jenis ini memiliki kemampuan berdiferensiasi yang lebih rendah bila

dibandingkan dengan stem cell embrionik.Namun yang menjadi kekurangan stem cell dewasa adalah

konsentrasinya yang tergolong jauh lebih rendah bila dibandingkan dengan sel sel lain yang telah

berdiferensiasi dalam suatu jaringan dewasa. Hal ini mengakibatkan tahap isolasi yang jauh lebih sulit

dari tahap isolasi stem sel embrionik. Selain itu maturitasi sel yang jauh lebih tua dibandingkan

dengan stem cell embrionik, diperkirakan berdampak pada kemampuan sel jenis ini memperbanyak

diri.

7

Keberadaan stem cell jenis ini diperkirakan untuk mejaga homeostatis jaringan tempatnya berada.

Saat ini hampir semua jaringan dalam tubuh terbukti mengandung stem cell dewasa di segala usia,

sekalipun manusia yang bersangkutan telah lanjut usianya. Oleh karena itu penggolongan stem cell

dewasa dilakukan berdasarkan organ dan golongan sel yang akan menjadi alur diferensiasinya..

Seperti stem cell hematopoetik, stem cell syaraf, stem cell kulit, stem cell mesenkimal, stem cell

jantung dan sebagainya.

Tabel 3.1 Menjelaskan contoh stem cell dewasa dan jalur multipotennya masing-masing

Jenis stem cell Diferensiasi multipoten yang dihasilkan

Mesenkimal Osteosit, tenosit, adiposit, kondrosit, sel stroma sumsum tulang

Hematopoietik Progenitor sel darah yang akan menjadi seluruh jenis sel darah matur yang

fungsional

Epidermis Keratinosit, fibrobas, folikel rambut

Neural Neuron, oligodendrosit, astrosit

Sel oval hati Hepatosit, sel β pankreas

Testis dan ovarium Sel gonad pria dan wanita, sel sertoli, sel leydig

Metode isolasi stem cell dewasa

Manusia sebagai makhluk multiselular, terdiri dari berbagai macam sel yang menjalankan fungsinya

secara spesifik dalam organ/jaringan tubuh. Seringkali, walaupun peneliti melakukan pengamatan

yang cermat dengan mikroskop, karakteristik sel yang satu dengan yang lainnya tidak dapat

dibedakan.

Dalam jaringan / organ yang telah matang, stem cell dewaa bahkan seringkali tampak tidak aktif.

Stem cell ini baru teraktivasi jika jaringan/ organ tersebut mengalami kerusakan. Baik dalam keadaan

aktif maupun inaktif, secara kasat mata stem cell tampak serupa dengan sel lainnya yang juga

menyusun organ/jaringan tersebut. Untuk mendapatkan isolasi murni stem cell organ yang

bersangkutan, maka peneliti dan praktisi medis mengginakan modal pengetahuan yang ada

menyangkut karakteristik stem cell masing-masing organ.Dua metode identifikasi dan isolasi stem

cell dewasa yang paling sering digunakan yaitu pemisahan sel mononuklear yang mengandung stem

cell, pada darah tepi, darah tali pusat, dan sumsum tulang; serta identifikasi dan isolasi stem cell yang

terkandung dalam polpulasi multiselular, dengan menggunakan fluorescene activated cell storing

(FACS)/flowcytometry.

8

Tabel 3.2 kesamaan potensi stem cell embrionik dan stem cell dewasa

Berada dalam kondisi yang belum berdiferensiasi

Dapat melakukan poliferasi yang menghasilkan sel-sel dengan sifat yang sama dengan sifat

yang dimiliki sel induknya

Dapat berdiferensiasi menjadi lebih dari satu jenis sel yang spesifik

Tabel 3.3 perbedaan antara stem cell embrionik dan stem cell dewasa

Perihal Stem cell embrionik Stem cell dewasa

Sumber Inner cell mass Populasi sel somatis

Potensi diferensiasi Pluripoten Multipoten

Potensi poliferasi ++ +

Isolasi Lebih mudah karena seluruh sel

yang terdapat pada inner cell

mass adalah stem cell

embrionik

Lebih susah karna konsentrasi

perbandinan jumlahnya dengan

sel dewasa dalam jaringan

sangat kecil

Kulturisasi in vitro Lebih mudah karna ditunjan

dengan kemampuan poliferasi

yang lebih tinggi dan prosedur

yang lebih baku

Lebih sulit karena kemampuan

poliferasi yang lebih rendah dan

prosedur yang masih terus di

optimalkan

9

BAB 1V. MEKANISME PENGGUNAAN STEM CELL

Gambar 4.1 prosedur penanganan stem cell di laboratorium untuk aplikasi klinis

Sebagai sel yang diharapkan mampu memperbaiki fungsi jaringan/organ tubuh yang telah rusak, stem

cell yang sebelumnya telah diisolasi dan mengalami sejumlah perlakuan di laobatorium, akan kembali

ditransplantasikan dalam tubuh pasien yang membutuhkannya. Hingga saat ini, para peneliti di

berbagai pusat riset stem cell masih berupaya menemukan metode dan jalur administrasi stem cell ke

dalam tubuh yang paling optimal.

Secara garis besar, terdapat dua metode transplantasi stem cell ke dalam tubuh pasien yang

membutuhkannya. Metode pertama adalah secara langsung mengimplantasikan stem cell tersebut ke

dalam jaringan/organ tubuh pasien yang telah rusak. Metode kedua adalah mengimplantasikan stem

cell melalui pembuluh darah, baik yang berada dekat dengan lokasi jaringanorgan yang telah rusak

atau pembuluh darah manapun yang terdapat pada tubuh pasien. Karena kemudahan aplikasinya

dikemudian hari, maka metode inilah yang paling banyak digunakan dan diuji efektifitasnya.

10

Distribusi stem cell ke jaringan tau organ yang pelu diperbaiki merupakan langkah pertama yang

harus dicapai demi keberhasilan upaya untuk memperbaiki fungsi jaringan/organ yang bersangkutan.

Oleh karena itu sudah seharusnya kita semua mengerti konsep optimalisasi distribusi stem cell ke

jaringan/organ tubuh yang telah rusak. Sekarang, konsep ini dikenal dengan istilah “homing”.

4.1 Homing

Jika saat ini adalah saat pertama anda mengetahui istilah homing, mungkin yang pertama kali muncul

dalam pikiran anda adalah kata rumah. Ya, pemikiran ini bukanlah pemikiran yang salah. Homing

dalam teknologi stem cell memang dibentuk dari asal kata “home” yang berarti rumah. Sekalipun

bukan berasal dari kata kerja, namun penambahan akhiran –ing dalam homing, memang dilakukan

untuk mendefinisikan homing sebagai aktifitas stem cell untuk kembali ke rumahnya, yaitu

jaringan/organ tubuh yang telah rusak dan hendak diperbaiki.

Istilah homing pertama kali dipergunakan untuk mendeskripsikan proses yang terjadi dalam

transplantasi sel dari sumsum tulang. Stem cell hematopoietik yang disuntikkan kedalam pembuluh

darah, secara otomatis segera menuju ke bagian sumsum tulang yang mengalami kerusakan. Dalam

uji laboratorium pada hewan, stem cell yang telah diadministrasikan sebelumnya telah diberi penanda

untuk melacak keberadaannya setelah masuk ke dalam pembuluh darah. Melalui percobaan tersebut,

stem cell yang terbukti segera menuju jaringan tubuh hewan yang rusak. Pada penyelidikan

selanjutnya aktifitas stem cell seperti ini diduga dipengaruhi oleh adanya protein spesifik yang

dilepaskan oleh sel-sel tubuh yang rusak sebagai bentuk komunikasi selular. Protein ini bersifat

kemoatraktif, sehingga mampu menarik stem cell yang berada di peredaran darah, untuk menuju ke

arah keberadaan proteinnya.

Dalam kaitannya dengan konsep homing, kemampuan stem cell dalam merespons sinyal selular sel-

sel yang mengalami kerusakan dapat dimanfaatkan untuk mengoptimalkan aplikasi klinis terapi stem

cell, saat ini bukti yang telah ada juga menjelaskan bahwa efisiensi homing stem cell pada transplantai

dipengaruhi oleh usia individu resipien. Semakin tua usia seorang individu resipien, maka tingkat

efisiensinya juga relatif akan menurun. Riset yang dilakukan menggunakan mencit muda berusia 6-

minggu dibandingkan dengan mencit tua berusia 22-25 minggu menunjukan bahwa efisiensi homing

stem cell hematopoeitik pada mencit yang muda tiga kali lipat lebih baik daripada mencit tua.

Mengingat sistem peredaran darah manusia menghubungkan satu pembuluh darah dengan pembuluh

darah lainnya yang tersebar diseluruh tubuh, maka stem cell yang ditransplantasikan untuk

jaringan/organ tubuh tertentu yang telah rusak juga dapat tersebar ke jaringan dan organ lain yang

bukan merupakan target stem cell. Oleh karena itu riset yang lebih mendalam masih dibutuhkan untuk

meningkatkan efisiensinya.

11

4.2 Mekanisme regenerasi jaringan oleh stem cell

Setelah stem cell diadministrasikan secara sistemik atau secara langsung sampai pada jaringan yang

dituju, maka mekanisme regenerasi jaringan yang rusak pun segera dimulai. Mekanisme perbaikan

jaringan yang rusak dengan menggunakan stem cell terdiri dari dua jenis, yaitu diferensiasi stem cell

dan produks faktor pertumbuhan (growth factor) stem cell.

Diferensiasi stem cell

Seperti yang telah dijelaskan pada bab sebelumya, salah satu keistimewaan stem cell adalah

kemampuan berdiferensiasi menjadi berbagai jeis sel somatik. Dengan kemampuan ini, maka stem

cell yang telah sampai pada lokasi kerusakan sel dalam jaringan tubuh, akan mampu berdiferensiasi

menjadi bentuk sel somatik jaringan tubuh tersebut, sehingga mampu menggantikan sel-sel yang telah

rusak.

Untuk mencapai efektifitas yang optimal, jenis stem cell yang dipakai disesuaikan dengan jalur

diferensiasi yang dikehendaki. Namun, bukan tidak mungkin diferensiasi stem cell dewasa untuk

dipakai menjadi sel diluar jalur diferensiasinya. Fenomena ini disebut transdiferensiasi.

Dengan ditemukannya fenomena transdiferensiasi, pemikiran yang sebelumnya menyatakan hanya

stem cell embrionik yang bersifat pluripoten nampaknya harus di tinjau ulang. Meskipun demikian

keraguan akan ada tidaknya fenomena transdiferensiasi ini juga masih ada. Kepastian kemurnian stem

cell dewasa yang digunakan dalam uji laboratorium tanpa adanya kontaminasi stem cell jenis lain

adalah salah satu hal yang masih dipertanyakan.

Stem cell jenis lain yang juga dimanfaatkan potensi diferensiasinya adalah stem cell embrionik. Saat

diuji, baik dalam cawan kultur (in vitro) maupun hewan percobaan ( in vivo), stem cell embrionik

tidak diragukan lagi kemampuannya dalam membentuk seluruh jenis sel dari ketiga lapisan embrional

manusia. Sayangnya kelebihan potensi ini justru menimbulkan resiko teratoma bila langsung

diterapkan pada manusia yang membutuhkannya. Untuk meminimalisir resiko ini, salah satu solusi

yang saat ini paling banyak digunakan adalah dengan melakukan induksi diferensiasi stem cell

embrionik terlebih dahulu dalam laboratorium sebelum ditransplantasikan ke dalam tubuh

manusia.Seluruh fakta ilmiah yang didapatkan melaalui uji laboratorium , telah berhasil membuktikan

kemampuan stem cell untuk berdiferensiasi menjadi berbagai jenis sel tubuh. Walaupun demikian,

potensi stem cell untuk berdiferensiasi saat dicangkokkan ke dalam tubuh, masih terus diteliti.

Sejumlah ahlipun meragukan keberlangsungan kemampuan ini secara in vivo dalam tubuh pasien,

mengingat potensi stem cell lain dalam meregenerasi sel tubuh yang rudak juga dapat menjadi kunci

keberhasilan terapi transplantasi stem cell pada pasien penyakit degeneratif.

12

Produksi faktor pertumbuhan (growth factor) stem cell

Sebagian peneliti juga berpendapat bahwa stem cell yang ditransplantasikan ke dalam tubuh secara

sistematik (melalui jalur pembuluh darag) dapat menginduksi stem celllain yang berada di berbagai

organ tubuh pasien sendiri untuk berpoliferasi dan bergerak menuju organ/jaringan yang mengalami

kerusakan.

Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa stem cell yang berasal dari luar tubuh mampu

merangsang stem cell dari dalam tubuh individu itu melakukan tgas regenerasi sel yang telah rusak.

Salah satu hal yang diduga menyebabkan hal ini adalah sejumlah faktor yang diproduksi stem cell

yang dicangkokkan ke dalam tubuh, mampu merangsang pengeluaran stem cell dari berbagai organ

tubuh pasien. Faktor-faktor ini adalah faktor sitokin dan faktor pertumbuhan (growth factor).

4.3 Penggunaan stem cell dalam terapi gen

Selain stem cell, rekayasa genetika merupakan bidan ilmu kedokteran lainnya yang juga banyak

megundang perhatian para peneliti dan praktisi medis di abad ke -21 ini. Penyakit-penyakit kongenital

yang berawal dari kelainan genetik penderitanya dipercaya dapat ditolong dengan merekayasa

susunan genetik pasien yang bersangkutan. Dalam penerapannya, rekayasa genetika memiliki prinsip

memperbaiki dan menutupi ekspresi susunan DNA yang rusak, atau menambahkan DNA yang dapat

membawa nilai positif bagi sel (pasien) yang bersangkutan.Berdasarkan sel yang menjadi vektornya,

terapi gen dibagi menjadi dua jenis, yaitu terapi gen yang menggunakan vektor sel gamet dan terapi

gen yang menggunakan vektor gen somatis.

Terapi gen yang menggunakan vektor sel gamet

Spermatozoa dan ovum merupakan sel-sel yang potensial untuk digunakan dalam rekayasa genetika.

Bila keduan jenis sel ini disisipi susunan DNA yang hendak dimasukkan dalam tubuh pasien, maka

susunan DNA inipun akan terus diturunkan kepada keturunan pasien.

Terapi gen yang menggunakan vektor sel somatis

Secara teoritis, penyisipan susunan DNA untuk terapi gen sebenarnya dapat dilakukan pada sel

somatis manapun. Sayangnya, mengingat sel somatis merupakan sel dewasa yang tidak lagi memiliki

kemampuan poliferasi yang tinggi, maka sifat dari gen yang disisipkan hanya mampu bertahan untuk

sementara waktu. Hal ini disebabkan karena setelah sel somatis dimasukkan ke dalam tubuh pasien

mengalami kerusakan (apoptosis), maka efek yang dibawanya pun akan hilang.

13

Melalui sejumlah riset yang dilakukan untuk mencapai kesempurnaan dalam penerapan terapi gen,

para peneliti mulai menyadari potensi stem cell sebagai vektor yang efektif. Hal inilogis mengingat

stem cell memiliki sejumlah keistimewaan yang tidak dimiliki sel somatis ataupun sel gamet, yaitu

untuk memperbanyak disei dan berdiferensiasi menjadi sel-sel yang fungsional. Selain itu stem cell

juga mampu bertahan hidup dalam kondisi nonaktif dan dalam jangka waktu yang sangat lama.dengan

kelebihannya itu, apabila stem cell digunakan sebagai vektor dalam terapi gen maka pasien tidak

harus mendapatkan terapi yang sama berulang-ulang dalam jangka waktu yang lama.

Beberapa jenis penyakit menjadi fokus terapi gen antara lain fibrosis kistik, hemofilia, distorfi otot

kongenital dan kanker.

14

BAB V. POTENSI STEM CELL DALAM DUNIA KESEHATAN

Gambar 5.1 Potensi stem sel dalam berbagai pengobatan penyakit

Stem cell mempunyai kemampuan untuk berdiferensiasi secara terus menerus dan dalam keadaan

tertentu mampu berdiferensiasi menjadi berbagai tipe sel jaringan, seperti otot polos, kardiomiosit,

neuron, sel beta pankreas, khondrosit, dsb. Karena sifat ini maka stem cell ini dapat dipakai untuk

mengobati berbagai penyakit degeneratif yang sekarang termasuk dalam bidang kedokteran. Dalam

beberapa tahun lagi stem cell manusia ini dapat dipakai untuk transplantasi berbagai organ yang rusak,

seperti ginjal, hati, jantung, tulang dsb.

Penggunaan sel stem embrionik masih dibayangi oleh berbagai masalah etik dan masih dilarang di

beberapa negara seperti di AS, Jerman, Perancis dsb. sehingga menghambat kemajuan penelitian.

Tetapi di berbagai negara lain seperti, UK, Singapura, Korea, India, China dsb, penggunaan sel stem

embrionik manusia untuk kedokteran diperbolehkan sehingga penelitian di negara-negara tersebut

telah mengalami banyak kemajuan.

Untuk mencegah kontroversi ini, maka alternatif lain adalah menggunakan human Umbilical Cord

Blood (hUBC) yang mengandung banyak stem cell dewasa yang mempunyai kemampuan diferensiasi

lebih baik daripada sel stem sumsum tulang (hBM=human Bone Marrow). Di Indonesia belum

memiliki aturan yang jelas tentang penggunaan stem cell dalam dunia medis.

15

Sel stem embrionik maupun sel stem dewasa sangat besar potensinya untuk mengobati berbagai

penyakit degeneratif, seperti infark jantung, stroke, penyakit Parkinson, diabetes, berbagai macam

kanker terutama kanker darah, osteoarthritis dan sebagainya.

Gambar 5.2 Degenerasi (penuaan) jaringan tubuh membuat perbedaan nyata antara kesehatan orang

tua dengan orang yang berusia muda

Stem cell dalam berbagai penyakit degeneratif (penyakit yang mengiringi proses penuaan)

Stroke iskemik

Pada tikus maupun domba dapat disembuhkan dengan pemberian hUCB. Percobaan pada binatang

telah dapat menimbulkan perbaikan fungsional dengan terbentuknya angiogenesis dan neurogenesis.

Berdasarkan hasil percobaan binatang yang sangat prospektif maka beberapa pusat penelitian sedang

merencanakan untuk melakukan uji klinis pada manusia.

Penyakit Parkinson

Penyakit yang banyak menghinggapi orang tua juga mempunyai prospek baik untuk dapat

disembuhkan oleh stem cell. Patogenesis penyakit Parkinson adalah karena degenerasi sel neuron

dopaminergik di substansia nigra. Berbagai percobaan telah berhasil untuk mengubah sel stem

menjadi neuron dopaminergik dan jika sel ini disuntikkan ke otak dapat menimbulkan perbaikan.

Tetapi sayang sampai sekarang belum ada laporan percobaan klinik yang baik sehingga masih

16

belum dapat diambil kesimpulan yang objektif.

Spinal cord injury

disertai demielinasi menyebabkan hilangnya fungsi neuron. Remielinasi dengan sel stem dapat

mengembalikan fungsi yang hilang. Percobaan pendahuluan dengan ES tikus dapat menghasilkan

oligodendrosit yang kemudian dapat menyebabkan remielinisasi akson yang rusak.

Diabetes tipe I

Pada diabetes tipe I sel pankreas beta yang mensekresi insulin mengalami kerusakan oleh faktor

genetik, lingkungan dan imunologik. 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. Transplantasi sel stem merupakan alternatif baik dan

telah menunjukkan hasil positif pada mencit. Tetapi masih banyak kendala yang harus diatasi supaya

penggunaan sel stem untuk menyembuhkan pasien diabetes tipe I dapat terlaksana.

Infark jantung

Gambar 5.3 berbagai jalur administrasi stem cell dalam terapi infark jantung

Pada infark miokard akut, 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. Sel stem akan membentuk

sel kardiomiosit dan juga mengadakan neovaskularisasi. 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. Hal ini telah dilakukan dengan hasil yang cukup menggembirakan.

17

Bartinek juga telah melakukan intracoronary infusion BM stem cell otolog pada 22 pasien dengan

AMI dan melaporkan hasil yang sangat baik. Sekarang dalam literatur sudah banyak dilaporkan hasil

positif pemberian sel stem BM intrakoroner pada AMI.

Osteoarthritis

Osteoarthritis merupakan penyakit degeneratif yang banyak sekali menghinggapi orang tua maupun

para atlet. Lutut, bahu, dan berbagai sendi mengalami degenerasi tulang rawan dan menyebabkan rasa

nyeri pada pergerakan.

Sel stem dapat membentuk khondroblast dan osteoblast dan melalui tissue engineering sel stem dapat

diarahkan sedemikian rupa sehingga dapat membentuk jaringan tulang rawan, yang dapat dimasukkan

ke dalam sendi sehingga dapat berfungsi sebagai pengganti tulang rawan yang rusak. Jika kerusakan

tulang rawan masih ringan maka sel stem dapat langsung dimasukkan ke dalam sendi; sel stem akan

berubah menjadi chondroblast dan membentuk lapisan tulang rawan baru. Berbagai percobaan sudah

membuktikan manfaat yang sangat besar sel stem untuk osteoarthritis.

Sel stem hematopoetik pada kanker

Salah satu sebab mengapa sel stem hematopoetik (sel stem sumsum tulang) dapat dipakai untuk

pengobatan kanker adalah karena dalam keadaaan tertentu harus diberi kemoterapi atau radiasi dosis

tinggi sehingga membunuh semua sel yang berkembang biak cepat (termasuk sel kanker, tetapi juga

sel stem sumsum tulang, endotel usus dan sel rambut, sehingga pada radiasi atau kemoterapi dosis

tinggi selain membunuh sel kanker, pasien akan menderita diare dan rambutnya rontok). Karena sel

stem hematopoetik di dalam sumsum tulang yang membentuk leukosit untuk memerangi infeksi,

eritrosit untuk membawa oksigen dan trombosit untuk pembekuan darah, bilamana diradiasi atau

diberi obat kemoterapi akan mati semua, maka seseorang sebelum diradiasi/diberi obat kemoterapi

dosis tinggi, sumsum tulangnya dipanen dulu. Setelah radiasi, dimasukkan lagi dalam darah dan sel

stem hematopoetik akan kembali masuk sumsum tulang dan akan berkembang biak lagi. Penggunaan

sel stem hematopoetik untuk kanker sudah dipakai sejak beberapa puluh tahun lamanya.

Selain sel stem sumsum tulang, juga dapat dipakai sel stem UCB dan darah perifer yang juga

mengandung sel stem. Jika diambil dari darah perifer maka pasien diberi CGSF (Colony Growth

Stimulating Factor) yang akan merangsang sumsum tulang untuk memproduksi dan melepaskan

banyak sel stem ke sirkulasi dan kemudian dengan alat apheresis, sel stem dipisah dan darah

dikembalikan ke dalam sirkulasi.

18

Jika sel stem diambil dari pasien yang sama maka disebut transplantasi otolog. Jika sel stem diambil

dari saudara kembar maka disebut transplantasi syngeneik, sedangkan kalau sel stem diambil dari

saudara maka disebut transplantasi alogeneik.

Rejuvenasi

Belakangan diketahui bahwa kerusakan jaringan tubuh akan diperbaiki oleh sel stem yang mengalir di

darah perifer dan berasal dari sumsum tulang beserta sel stem yang memang selalu berada di setiap

organ. Cara kerja sel stem mungkin melalui 3 mekanisme : menciptakan lingkungan mikro yang

kondusif untuk regenerasi sel endogen jaringan, transdiferensiasi (sel stem dewasa akan berubah

menjadi sel jaringan pengganti yang rusak) dan mungkin melalui fusi sel.

Memang sampai sekarang pertanyaan yang timbul adalah bagaimana tubuh kita dapat memperbaiki

jaringan yang rusak? Pada tanaman dan organisme sederhana seperti hydra, planaria, atau salamander

dan newt, jika cabang pohon dipotong atau kaki salamander dipotong maka secara otomatis akan

tumbuh kembali. Telah terbukti pada organisme sederhana ini sel stem sangat besar peranannya.

Dengan penemuan bahwa sel stem embrionik dan dewasa dapat berkembang biak secara tidak terbatas

dan dapat mengalami transdiferensiasi, maka sekarang sudah jelas bahwa perbaikan kerusakan

jaringan tubuh dapat diperbaiki oleh sel stem dewasa yang beredar dalam darah dan sel stem yang

terdapat dalam setiap organ.

Dengan penemuan ini maka teoretis setiap kerusakan dapat diperbaiki dengan melakukan infus sel

stem eksogen karena sel stem endogen tidak cukup banyak untuk dapat melakukan regenerasi.

Sumber sel stem endogen yang paling mudah didapatkan adalah sel stem sumsum tulang dan sel stem

UCB, jika kita menghendaki sel stem otolog. Karena itu pengambilan dan penyimpanan sel stem UCB

akan sangat bermanfaat, tidak hanya untuk pengobatan kanker pasca radiasi atau pemberian

kemoterapi dosis tinggi, tetapi juga untuk memperbaiki kerusakan jaringan dan organ tubuh. Sel stem

ini dapat dipergunakan untuk melakukan rejuvenasi dan regenerasi jaringan dan organ tubuh yang

rusak.

19

Gambar 5.4 praktek transplantasi pada abad ke-3

Tabel 5.1 perbedaan prinsip transplantasi organ dan transplantasi sel

Transplantasi organ Transplantasi sel

Pada umumnya dilakukan dengan cara

allotransplantasi

Pada umumnya dilakukan dengan cara

autotransplantasi

Seringkali terjadi reaksi imunologis atau

terjadinya rejeksi organ oleh tubuh resipien

tidak menimbulkan reaksi rejeksi karena donor

berasal dari individu yang sama

Jumlah donor jauh lebih sedikir dibandingkan

resipien yang membutuhkan organ

Jumlah sel dapat dimodifikasi atau diperbanyak

dilaboratorium melalui kultur sel

Transplantasi baru dapat dilakukaan saat

kondisi organ telah membahayakan

Terapi dapat dimulai sejak dini yaitu sejak

terjadinya kerusakan sel

Autotransplantasi

Autotransplantasi adalah jenis transplantasi organ dimana proses eksplantasi dan implantasi dilakukan

pada orang yang sama. Jenis transplantasi ini hanya terbatas pada beberapa organ tertentu seperti

kulit, tulang dan pembuluh darah sebagai contoh pada banyak kasus luka bakar dokter melakukan

autotransplantasi kulit yang sehat dari bagian tubuh yang tidak terbakar ditransplantasikan pada

bagian tubuh yang telah kehilangan kulit akibat luka bakar.

20

Allotransplantasi

Merupakan sistem transplantasi yang dilakukan oleh donor pada resipien yang berbeda tetapi

merupakan spesies yang sama. Allotransplantasi termasuk transplantasi yang sering dilakukan.

Sayangnya jumlah kebutuhan resipien akan organ yang dibutuhkan tidak pernah seimbang, dimana

jumlah resipien jauh lebih besar daripada jumlah donor

Xenotransplantasi

Merupakan jenis transplantasi yang dilakukan oleh donor kepada resipien yan berbeda spesies.

Transplantasi ini banyak dilakukan pada era kedokteran terdahulu, yaitu sebelum perbedaan mengenai

status imunologis yang menyebabkan rejeksi organ berkembang. Hal ini memungkinkan karena

beberapa organ tubuh hewan tertentu mirip dengan organ manusia baik secara fisiologis dan

morfologis. Pada saat ini xenotransplantasi telah jarang digunakan karna sudah tentu perbedaan

spesies menyebabkan organ donor dikenali sebagai benda asing pada tubuh resipien.

21

KESIMPULAN

1. Stem sel adalah sel primitif yang memiliki kemampuan memperbaru dan potensi untuk

berdiferensiasi, merupakan sel yang bersumber dari tubuh, dalam keadaan tertentu dapat

berdiferensiasi menjadi berbagai fungsi jaringan sel maupun organ, dalam dunia medis

disebut sebagai “sel multi-fungsi”

2. Stem cell adalah sel induk( sel yang tidak/belum terspesialisasi )yang mempunyai 2 sifat: 1. Kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi sel lain (differentiate). Dalam hal ini stem cell mampu berkembang menjadi berbagai jenis sel matang, misalnya sel saraf, sel otot jantung, sel otot rangka, sel pankreas, dan lain-lain. 2. Kemampuan untuk memperbaharui atau meregenerasi dirinya sendiri (self-regenerate/self-renew). Dalam hal ini stem cell dapat membuat salinan sel yang hampir sama dengan dirinya melalui pembelahan sel.

3. Teknologi stem sel termasuk “teknologi regeneratif kedokteran”, yang paling bernilai adalah

melalui pemisahan atau pengkloningan, pemeliharaan dan diferensiasi induksi di luar tubuh,

dapat menciptakan jaringan,sel dan organ yang baru, muda, dan normal. Melalui teknologi

transplantasi khusus, memasukkannya ke dalam tubuh untuk menggantikan sel yang rusak

maupun yang tidak normal, membawa perubahan dan harapan kepada penderita penyakit

kronis yang susah diobati.

22

DAFTAR PUSTAKA

Ann A. Kiessling, PhD, Scott. C. Anderson.. Human Embryonic Stem Cells, Second Edition: An

Introduction to the Science and Therapeutic Potential

Cindrawasih, Gus. 2012. Jurnal tentang Hewan trasngenik (metode stem cell embryo). STKIP

Hamzanwadi, Selong : Jurusan MIPA Proram Studi Biologi

Danny H, Harry M, Ferry S, Arief B, Tono D, Boenjamin S. 2010 . Stem cell dasar teori dan aplikasi

klinis. Jakarta : Erlangga

Niel A. Campbell, Jane B. Reece, Lawrence G. Mitchell. 2000. BIOLOGI . Jakarta : Erlangga

M Mimeault1, R Hauke and SK Batra. 2007. Stem Cells: A Revolution in Therapeutics—RecentAdvances in Stem Cell Biology and TheirTherapeutic Applications in Regenerative Medicine and Cancer Therapies.Clinical Pharmacology and Therapeutics

Pribadi, Arief. 2009. Biology Senior High School Year XI, Bilingual edition. Jakarta : Yudhistira

Sandra, Ferry. 2012. Terapi Stem Cell - Terobosan Kedokteran Modern untuk Penderita Gagal

Jantung. Jakarta : Grasindo

Setiawan, Boenjamin. 2006. Makalah Aplikasi Terapeutik Sel Stem Embrionik pada Berbagai Penyakit Degeneratif.Jakarta : Cermin Dunia Kedokteran

The National Academics.Understanding Stem cell. National Academy of Sciences,Institute of Medicine.StemcellNAS.pdf.

Thomas Scott, Christoper. 2006. Stem cell Now, Kindle Edition

23