Stem sel adalah jenis sel yang ditemukan secara alami dalam semua makhluk hidup multiseluler. Mereka dicirikan oleh sifat berdiferensiasi menjadi semua jenis sel dan membelah untuk menghasilkan lebih banyak sel induk.
Jenis sel ini sangat penting sejak sebelum kelahiran, karena beberapa hari setelah bergabung dengan dua gamet mulai membelah dan berkembang biak menciptakan sel punca yang akan berspesialisasi dan memunculkan berbagai organ dan jaringan tubuh embrio.
Ilustrasi sel induk
Pentingnya sel punca terletak pada potensi luar biasa mereka untuk berkembang dan membentuk hampir semua jenis sel. Kemampuan ini dapat digunakan untuk memperbaiki dan mengisi kembali sel-sel yang rusak atau hancur.
Saat ini, aplikasi klinis sel punca sedang diselidiki dalam berbagai penyakit seperti Parkinson, Alzheimer atau beberapa kondisi bawaan. Selain itu, sudah ada produk berbasis sel punca yang mulai digunakan secara internasional dalam kedokteran ortopedi.
Indeks artikel
Apakah ada sel punca pada orang dewasa atau hanya pada anak-anak?
Sel punca terus ada pada individu dewasa, meskipun dalam jumlah yang lebih sedikit dan potensi yang lebih kecil dibandingkan pada tahap embrionik.
Sel-sel induk ini hadir dalam struktur tertentu seperti sumsum tulang, otot, dan otak; Berkat mereka, sel-sel yang rusak dapat diganti dan organ-organ dapat terus berfungsi secara normal.
Apa perbedaan mereka dengan jenis sel lain?
Secara umum dapat dikatakan bahwa sel punca memiliki tiga sifat utama yang membedakannya dengan sel lain:
- Mereka dapat bereproduksi untuk jangka waktu yang lama.
- Mereka tidak terspesialisasi.
- Mereka dapat berspesialisasi dalam semua jenis sel.
Sifat-sifat ini membuatnya berpotensi bermanfaat untuk mengobati beberapa penyakit yang disebabkan oleh keausan atau degenerasi beberapa sel, seperti penyakit neurodegenratif.
Sifat luar biasa dari sel punca ini pertama kali diselidiki hanya 35 tahun yang lalu, pada tahun 1981, ketika sekelompok peneliti menemukan bahwa adalah mungkin untuk mengekstrak sel punca dari embrio tikus.
Baru pada tahun 1998 ketika penelitian yang dilakukan dengan tikus dapat diekstrapolasi ke manusia, ketika sel induk pertama diekstraksi dari embrio manusia dan dikultur secara in vitro untuk mempelajari fungsi dan sifat mereka. Sel punca ini disebut sel punca embrionik.
Pada tahun 2006 tonggak sejarah lain terjadi dalam sejarah studi sel punca, sekelompok peneliti menemukan bagaimana beberapa sel dewasa dapat diprogram ulang secara genetik untuk menghasilkan sel punca yang dapat berspesialisasi dalam beberapa jenis sel. Jenis sel punca ini disebut sel punca pluripoten terinduksi (iPS).
Meskipun banyak kemajuan telah dibuat dalam penelitian sel induk dalam 35 tahun ini, lebih banyak penelitian masih diperlukan untuk lebih memahaminya dan untuk dapat menggunakannya dalam penciptaan terapi baru dan dalam studi perkembangan normatif manusia.
Jenis-jenis sel punca
Sel punca dapat dikategorikan secara luas menurut tingkat pematangannya menjadi sel punca embrionik, janin, sel punca dewasa, dan sel punca pluripoten terinduksi.
Juga, tidak semua sel punca memiliki potensi yang sama untuk berdiferensiasi menjadi semua jenis sel. Tergantung pada jenis sel di mana sel induk dapat dibedakan, mereka dapat:
Totipotensi (atau mahakuasa)
Morula, sel totipotensi. Sumber: Pidalka44 [domain publik]
Mereka dapat berdiferensiasi menjadi semua jenis sel. Sel-sel ini hanya dapat ditemukan di morula (kumpulan sel yang terjadi setelah penyatuan dua gamet) dan, secara teoritis, dalam embrio, meskipun belum tercapai bahwa sel punca embrionik mengembangkan dan membuat semua jenis sel.
berpotensi majemuk
Koloni sel induk embrionik manusia. Sumber: Domain publik
Mereka adalah langkah berikutnya untuk sel punca totipoten dan dapat berdiferensiasi menjadi hampir semua jenis sel. Kultur sel embrio dan sel induk terinduksi bersifat pluripoten.
Multipoten
Mikrograf confocal sel prekursor saraf positif GFP (hijau) di bohlam penciuman tikus. Sumber: Oleg Tsupykov [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]
Mereka dapat berdiferensiasi menjadi berbagai macam sel, tetapi hanya sel-sel yang termasuk dalam kelompok sel terkait. Misalnya, sel multipoten jantung hanya dapat berdiferensiasi menjadi jaringan yang membentuk jantung. Sel-sel ini dapat diambil dari janin.
Oligopoten
Sel dendritik myeloid (oligopoten) yang belum matang Sumber: Josef Neumüller, Sylvia Emanuela Neumüller-Guber, Johannes Huber, Adolf Ellinger dan Thomas Wagner [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]
Mereka dapat berdiferensiasi menjadi beberapa jenis sel, misalnya untuk membentuk jaringan yang sama. Sel punca dewasa bersifat oligopoten.
tidak berdaya
Hematosit jenis hepatolas janin (sel induk unipoten). Sumber: Departemen Histologi, Jagiellonian University Medical College [http://www.histologia.cm-uj.krakow.pl/index.html]
Mereka hanya dapat berdiferensiasi menjadi satu jenis sel. Sel punca ini berbeda dari sel dewasa normal dalam hal mereka mempertahankan sifat reproduksinya untuk jangka waktu yang lama (sebelum berdiferensiasi). Jenis sel punca ini dapat ditemukan, misalnya, di beberapa otot.
Sel induk embrionik
Sel induk embrionik tikus. Sumber: National Science Foundation [Domain publik]
Sel induk embrionik diekstraksi dari embrio. Sebagian besar berasal dari gamet yang telah dibuahi secara in vitro dan bukan dari ibu hamil alami. Secara teori, mereka adalah totipoten, yaitu, mereka dapat memunculkan semua jenis sel, meskipun saat ini hanya beberapa jenis sel yang dapat dibiakkan di laboratorium.
Setelah sel induk diekstraksi, kultur dilakukan di mana sel dan bahan nutrisi (media kultur) dimasukkan ke dalam cawan laboratorium. Dalam kultur sel tumbuh dan mulai membelah menciptakan lapisan tipis yang meluas ke seluruh permukaan piring.
Sel induk janin
Sel induk janin. Sumber: Teixeira, J., Rueda, BR, and Pru, JK, Uterine Stem cells (30 September 2008), StemBook, ed. Komunitas Penelitian Sel Punca, StemBook, doi / 10.3824 / stembook.1.16.1, http://www.stembook.org. [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)]
Sel induk janin diperoleh dari janin (dari minggu ke-10 kehamilan). Sel-sel ini dapat ditemukan di sebagian besar jaringan janin.
Sel punca ini bersifat multipoten, yaitu dapat berdiferensiasi menjadi beberapa jenis sel yang berkerabat, misalnya pada beberapa jaringan sejenis untuk membentuk organ yang sama.
Sel induk dewasa
Mikrograf sel induk dewasa menunjukkan fitur ultrastruktural yang khas. Sumber: Robert M. Hunt, Atribusi Creative Commons
Pada beberapa jaringan dewasa, seperti kulit, otot, usus, dan sumsum tulang, terdapat sel punca dewasa yang dapat berproliferasi dan berdiferensiasi menjadi sel-sel pada jaringan yang sama untuk menggantikan sel yang mati atau rusak, sehingga bersifat oligopoen. Sel punca dewasa juga dapat ditemukan dalam darah tali pusat.
Misalnya, di sumsum tulang terdapat sel punca darah yang matang menjadi sel darah matang (sel darah merah, sel darah putih, atau trombosit).
Penelitian dengan jenis sel ini sangat maju dan transplantasi sel induk dewasa dari sumsum tulang atau darah tali pusat saat ini sedang dilakukan untuk mengobati penyakit darah seperti sindrom mielodisplastik dan mieloproliferatif.
Potensi terapeutik dari sel punca dewasa lainnya seperti sel mesenkim, yang menghasilkan sel dari tulang, tulang rawan dan lemak, saat ini sedang diselidiki untuk mengobati penyakit seperti radang sendi.
Sel punca pluripoten yang diinduksi
Sel punca pluripoten yang diinduksi. Sumber: Laboratorium Gepstein [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]
Sel punca pluripoten terinduksi (iPS) adalah sel dewasa yang terspesialisasi (misalnya dari kulit) yang telah diprogram ulang secara genetik in vitro untuk memiliki sifat sel punca embrionik.
Untuk memprogram ulang sel dewasa, mereka diekstraksi dari orang dewasa dan ditumbuhkan di piring, di mana virus yang dibuat di laboratorium dengan gen tertentu dimasukkan untuk berintegrasi dengan sel dan memodifikasi informasi genetik mereka.
Meskipun sel iPS dan sel embrio memiliki banyak karakteristik, mereka tidak sepenuhnya sama, perbedaan ini sedang diselidiki, serta prosedur baru untuk membuat iPS.
Meskipun penelitian lebih lanjut diperlukan, sel iPS sudah digunakan untuk menguji efek beberapa obat yang sedang dalam uji klinis dan diharapkan dapat berguna untuk transplantasi dalam waktu dekat.
Transplantasi sel IPS saat ini tidak dilakukan karena beberapa penelitian pada hewan telah menghasilkan formasi kanker, mungkin karena teknik yang digunakan untuk memprogram ulang sel.
Kultur sel induk
Blastokista, secara internal memiliki sel induk. Sumber: Gnzlndrs [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]
Kultur sel punca tidak 100% efektif, ada kalanya sel tidak tumbuh atau membelah. Tetapi, ketika kultur telah efektif, kelompok sel punca diambil dan populasi baru dibuat yang akan terus membelah dan mulai berdiferensiasi. Sel punca dapat dibekukan dan disimpan kapan saja dalam prosesnya.
Selama kultivasi, sel punca dapat secara spontan mengelompok dan berspesialisasi dalam semua jenis jaringan (otot, saraf…). Bahwa mereka mampu berspesialisasi adalah tanda bahwa sel-sel itu sehat, tetapi idealnya proses spesialisasi harus dikendalikan oleh para peneliti untuk menciptakan populasi sel tertentu.
Untuk mengontrol diferensiasi sel induk embrionik, peneliti memodulasi komposisi kimia media kultur, kotak, atau sel itu sendiri dengan memasukkan gen tertentu ke dalamnya.
Melalui beberapa penelitian, protokol telah dibuat yang menunjukkan parameter apa yang harus dimodifikasi dan bagaimana melakukannya untuk membuat kultur sel tertentu.
Saat ini transplantasi sel induk embrionik tidak dilakukan pada manusia karena dalam beberapa penelitian dengan hewan, telah diamati bahwa mereka dapat menyebabkan perkembangan kanker. Masih penelitian sedang berlangsung dan mereka memegang janji besar untuk perawatan masa depan.
Perawatan sel induk
Saat ini, penggunaan klinis sel punca yang paling banyak dipelajari dan dipraktikkan adalah transplantasi sel punca darah (hematopoietik) dari sumsum tulang atau tali pusat. Mereka digunakan untuk mengobati masalah darah dan sistem kekebalan tubuh, serta untuk memperbaharui sel-sel yang rusak setelah pengobatan kemoterapi atau radioterapi.
Setiap tahun lebih dari 26.000 orang dirawat di Eropa dengan transplantasi sel induk hematopoietik setiap tahun. Penyakit yang saat ini dapat diobati dengan transplantasi adalah:
Leukemia dan limfoma
- Leukemia myelogenous akut.
- Leukemia limfoblastik akut.
- Leukemia myelogenous kronis.
- Leukemia limfoblastik kronis.
- Leukemia mielomonositik remaja.
- Limfoma Hodgkin.
- Limfoma Non-Hodgkin.
Penyakit yang berhubungan dengan sumsum tulang
- Anemia aplastik berat.
- anemia Fanconi.
- hemoglobinuria nokturnal paroksismal.
- Aplasia sel darah merah murni.
- Trombositopenia / amegakariositosis kongenital.
- Sindrom mieloproliferatif dan mielodisplastik.
- Mieloma multipel.
Penyakit sistem kekebalan turun-temurun
- Gabungan defisiensi imun yang parah.
- Sindrom Wiskott-Aldrich.
Hemoglobinopati (penyakit sel darah merah)
- Talasemia beta mayor.
- Penyakit sel sabit
Penyakit metabolik herediter
- penyakit Krabbe.
- Sindrom Hurler.
- Adrenoleukodistrofi.
- Leukodistrofi metakromatik.
Kegunaan lain
Kegunaan lain untuk transplantasi sel induk adalah cangkok kulit. Kegunaan ini mungkin yang tertua karena telah digunakan sejak sebelum benar-benar memahami cara kerja sel punca.
Cangkok kulit biasanya dilakukan hanya dalam kasus ekstrim di mana orang tersebut memiliki area kulit yang rusak, misalnya, dari luka bakar yang parah.
Cangkok kulit pertama dilakukan pada tahun 1970 dan sejak itu tekniknya telah disempurnakan, meskipun jalan masih panjang, karena saat ini kulit cangkok tidak dapat mengembangkan rambut penuh atau kelenjar keringat.
Holoclar
Kegunaan terbaru sel punca yang telah disetujui di Eropa adalah Holoclar, pengobatan untuk memperbaiki kerusakan kornea yang mungkin diderita, baik berupa luka maupun luka bakar.
Prosedur ini terdiri dari mengekstraksi sebagian kecil sel limbal dalam kondisi baik, bertanggung jawab untuk memperbaiki kornea, dan mengkulturnya di laboratorium sampai membentuk lapisan tipis kornea yang dapat ditransplantasikan ke mata pasien.
Regenerasi jaringan
Kegunaan lain yang mungkin dari sel punca sedang diselidiki dalam uji klinis. Kegunaan utama yang ditemukan dalam penelitian adalah regenerasi jaringan dan organ, pengobatan cedera , pengobatan penyakit kardiovaskular dan pengobatan penyakit otak.
Penggunaan sel punca untuk regenerasi jaringan dan organ mungkin merupakan aplikasi yang paling banyak dipelajari. Jika organ atau jaringan dibuat dari sel punca, maka dapat ditransplantasikan kepada orang yang membutuhkannya, pada kenyataannya, ginjal pertama dengan sel punca telah dibuat dan hasilnya menjanjikan.
Penyakit kardiovaskular
Hasil penelitian tentang penggunaan sel punca dalam pengobatan penyakit kardiovaskular juga sangat menggembirakan.
Pada tahun 2013, sekelompok peneliti dari Massachusetts General Hospital (Amerika Serikat) membuat pembuluh darah dari bagian sel induk manusia yang ditanamkan pada tikus dan berfungsi dengan benar. Saat ini penelitian sedang berlangsung dan mereka berusaha untuk menerapkannya secara aman pada manusia.
Penyakit otak
Penggunaan sel punca untuk pengobatan penyakit otak seperti Parkinson atau Alzheimer sedang dipelajari dengan menggunakan sel punca embrionik untuk potensi diferensiasinya. Hasilnya terlihat menjanjikan, meskipun penelitian ini masih dalam tahap yang sangat awal.
Studi sel punca tidak hanya dilakukan untuk mengobati penyakit, tetapi juga dipelajari untuk memahami perkembangan normal sel sehat dan lebih memahami beberapa proses seperti pembelahan dan diferensiasi sel.
Referensi
- De Luca, M. (1 September 2015). Penyakit dan kondisi apa yang dapat diobati dengan sel punca? Diperoleh dari EuroStemCell.
- Masyarakat Internasional untuk Penelitian Sel Punca, ISSCR. (sf). Jenis Sel Punca. Diperoleh pada 20 Juni 2016, dari A Closer Look At Stem Cells.
- Kementerian Sains, Teknologi, dan Inovasi Produktif Republik Argentina. (sf). Diakses pada 20 Juni 2016, dari incucai.
- Institut Kesehatan Nasional. (5 Maret 2015). Informasi Sel Induk. Diperoleh dari National Institutes of Health.
- Schöler, HR (2007). Potensi Sel Punca: Sebuah Inventarisasi. Dalam N. Knoepffler, D. Schipanski, & SL Sorgner, Humanbiotechnology as Social Challenge (hlm. 28). Penerbitan Ashgate.
- Tentang Sel Punca. (sf). Perawatan sel induk. Diperoleh pada 20 Juni 2016, dari sobrecélulasmadre.com.
- Ketentuan penggunaan Kebijakan privasi EEO / Tindakan Afirmatif Pemberi Kerja. (sf). Penyakit yang dapat diobati dengan transplantasi. Diakses pada 20 Juni 2016, dari Be the match.