Pengobatan Revolusioner: Sel Punca (Sel Induk / Stem Cells)

Penulis: Silvan Prayogo, BSc. Biochemistry & Molecular Biology, MSc. Biotechnology

Diadaptasi dari artikel berbahasa Inggris yang terbit pada 27 July 2007 di www.mitralab.com.

Anda mungkin sering mendengar berbagai produk barang dan jasa berlabel atau dipromosikan mengandung (menggunakan) teknologi "Stem Cells" (sel punca / sel induk). Apakah itu stem cells (sel punca / sel induk)?

Stem cells (sel punca / sel induk) adalah sel - sel yang memenuhi syarat - syarat berikut ini:

• Belum memiliki spesialisasi fungsi (unspecialized).
• Belum berubah / belum berdiferensiasi (undifferentiated).
• Mampu berkembang biak dengan cara membelah diri (celluar division).
• Bisa berubah / berdiferensiasi (differentiate) menjadi sel - sel berfungsi khusus (specialized cells) tergantung dari stimulus (pemicu / kondisi lingkungan) yang diterima mereka. 

Demi mempermudah pemahaman definisi stem cells, maka stem cells (sel punca) dianalogikan seperti siswa yang baru saja lulus SMA. Siswa ini memiliki segala pengetahuan dasar untuk menjadi apapun yang dia mau. Misalnya menjadi dokter, polisi, insinyur, dan sebagainya. Namun mungkin karena siswa ini berasal dari keluarga dokter, maka dia terdorong untuk melanjutkan ke kuliah kedokteran hingga akhirnya lulus dan menjadi dokter.

Berdasarkan penjelasan di atas, maka stem cells (sel punca) berpotensi bermanfaat besar dalam kedokteran / pengobatan. Stem cells (sel induk) bisa dimanipulasi untuk menjadi sel apapun yang dibutuhkan tubuh kita, untuk memperbaiki jaringan tubuh yang rusak terutama jaringan tubuh yang sulit diperbaiki secara konvensional. Contoh: 

• memperbaiki jaringan otot jantung pada pasien yang mengalami serangan jantung,
• memperbaiki jaringan saraf pada pasien Multiple Sclerosis atau kerusakan jaringan saraf tulang belakang (spinal cord injury), 
• mengganti beta sel di pankreas pada pasien diabetes type 1, 
• memperbaiki kerusakan tulang dan kerusakan tulang rawan,
• memperbesar atau memperbaiki bentuk payudara (misal: pada pasien kanker payudara),
• memperbaiki kulit yang rusak (misal: pasien luka bakar),
• dan sebagainya. 

Penelitian bioteknologi juga berupaya menemukan cara membangun organ baru (contoh: hati / liver) untuk menghindari berbagai kendala yang ditemukan dalam transplantasi organ. Kendala dalam transplantasi organ (misal: transplantasi liver untuk pasien liver cirrhosis) antara lain:

• Ketidak cocokkan antara donor organ dan pasien (reaksi imunitas / penolakan; Graft Vs. Host Disease, dll).
• Penularan penyakit dari donor ke pasien (misal: HIV, hepatitis, dll).
• Daftar antrian penerima organ yang panjang. Kondisi pasien terlanjur semakin parah (bahkan meninggal) sebelum donor yang tepat ditemukan.

Jika organ baru bisa dibuat dari stem cells pasien itu sendiri (autologous), maka kendala - kendala dalam transplantasi organ konvensional bisa dihindari. Walaupun terdengar seperti cerita fiksi ilmiah, namun ide teknologi "cetak organ" bisa segera terwujud berkat pesatnya perkembangan dan penemuan baru di bidang bioteknologi.

Contoh penelitian ambisius yang sedang berlangsung untuk membentuk organ atau jaringan baru adalah bioprinting. Silakan baca artikel berikut ini:
 http://www.biotekindo.blogspot.com/2013/08/bioprinting-implan-payudara-dengan-sel.html

Pengobatan berbasis stem cells (sel punca / sel induk) yang tersedia saat ini cenderung untuk penyakit / kelainan yang disebabkan oleh satu jenis sel (single cell type disease). Misalnya, penggunaan sel punca darah tali pusat (umbilical cord blood stem cells) untuk pengobatan penyakit Thalassaemia. 

Thalassaemia adalah penyakit karena molekul hemoglobin di dalam sel - sel darah merah (red blood cells / erythrocytes) tidak bisa "menangkap" oxygen. Thalassaemia menyebabkan pasien menjadi lemas karena kekurangan oxygen. 

Pasien Thalassaemia pada umumnya meninggal di usia muda jika tidak menerima perawatan yang memadai seperti transfusi darah seara rutin dan obat - obatan untuk mengatasi dampak keracunan zat besi akibat transfusi darah berlebihan. 

Contoh lain potensi pengobatan berbasis stem cells untuk single cells type disease adalah pengobatan diabetes type 1. Diabetes type 1 disebabkan oleh kegagalan sel beta (beta cells) di pankreas dalam memproduksi insulin secukupnya untuk mengatur kadar gula (glucose). Stem cells diharapkan bisa berubah (differentiate) menjadi beta cells normal.

Klasifikasi Sel Punca / Sel Induk (Stem Cells)

Berdasarkan potensi diferensiasinya (plasticity), stem cells dikelompokkan menjadi 4 yaitu:

• Totipotent Stem Cells. Stem cells jenis ini bisa berubah menjadi plasenta dan semua jenis sel. Contoh: Zygote (sel telur yang sudah dibuahi oleh sel sperma).
• Pluripotent Stem Cells. Stem cells jenis ini bisa menjadi semua jenis sel kecuali plasenta. Contoh: Embryonic Stem Cells.
• Multipotent Stem Cells. Stem cells jenis ini hanya bisa menjadi sel - sel dalam kelompok jenis sel tertentu. Kemampuan diferensiasinya terbatas. Contoh: hematopoietic stem cells dalam darah tali pusat (umbilical cord blood). Hematopoietic stem cells adalah cikal bakal sel - sel darah. Maka stem cells jenis ini biasanya hanya bisa menjadi sel - sel darah seperti sel darah merah (erythrocyte), sel darah putih (leukocyte), keping darah (platelet), dll.
• Unipotent Stem Cells (progenitor cells). Stem cells jenis ini hanya bisa menjadi satu jenis sel. Contoh: erythroid progenitor cells (cikal bakal sel darah merah) hanya bisa menjadi sel darah merah (red blood cells / erythrocyte).

Embryonic (Berasal dari Embryo) Vs Adult Stem Cells (Sel Punca Dewasa)

Berdasarkan sumbernya, sel punca / sel induk (Stem Cells) dikelompokkan menjadi dua yaitu Embryonic Stem Cells (ESC) dan Adult Stem Cells (ASC). Embryonic Stem Cells (Sel Punca Embryo) ditemukan di lapisan dalam (inner cell mass) embryo yang berusia 4 hari (blastocyst). Embryonic stem cells manusia (human embryonic stem cells) biasanya didapat dari embryo - embryo sisa prosedur bayi tabung (In Vitro Fertilization). 

Lebih dari satu embryo dihasilkan dari In Vitro Fertilization (IVF) untuk meningkatkan peluang keberhasilan kehamilan. Namun hanya satu embryo hasil IVF yang akan diteruskan perkembangannya menjadi bayi untuk dilahirkan. Jika bayi telah berhasil dilahirkan, sisa embryo IVF akan dibekukan (frozen) dan disimpan. 

Pemilik (orang tua) embryo IVF berhak menggunakan embryo - embryo tersebut untuk:

• melahirkan bayi lagi, 
• didonasikan untuk orang tua lain yang ingin mempunyai anak, 
• dibuang (dihancurkan), atau 
• disumbangkan untuk penelitian. 

Penelitian human embryonic stem cells (hESC) biasanya meliputi kloning (penggandaan) embryo manusia untuk memanen lebih banyak hESC. Melakukan kloning embryo untuk tujuan pengobatan disebut therapeutic cloning. 

Keuntungan (kelebihan) Human embryonic stem cells antara lain: 

• bersifat pluripotent, 
• mudah diisolir, dan 
• mudah dikembang biakkan daripada adult stem cells. 

Maka secara teori, human embryonic stem cells sangat cocok digunakan dalam pengobatan berbasis stem cells (misal: regenerative medicine). Sayangnya human embryonic stem cells mengundang banyak kontroversi karena proses pengambilan stem cells dari embryo manusia akan merusak embryo tersebut. Sebagian orang berpendapat bahwa kehidupan dimulai sejak embryo terbentuk. Maka mereka meyakini bahwa penggunaan human embryonic stem cells sama saja mengorbankan nyawa (membunuh). Penelitian human embryonic stem cells menjadi tersendat karena dilema moral dan etis ini. 

Informasi mengenai pengertian dan penerapan sel punca lemak (fat stem cells) silakan baca Ebook: Lemakku = Obatku (Fat Stem Cells) di URL berikut ini: www.fatstemcells.blogspot.com.

E-book Lemakku adalah Obatku, Fat Stem Cells

Promote Your Page Too  

Sebaliknya, adult stem cells (sel punca dewasa) didapat dari jaringan tubuh dewasa. Contoh: 

• plasenta, 
• fetus, 
• tali pusat (umbilical cord), 
• darah tali pusat (umbilical cord blood), 
• lemak (fat), darah tepi (peripheral blood), 
• sumsum tulang (bone marrow), dll. 

Maka, penerapan teknologi berbasis adult stem cells tidak mengundang kontroversi. Sayangnya adult stem cells (sel induk dewasa) memiliki beberapa kelemahan (kekurangan) antara lain:

• bersifat multipotent, 
• jumlahnya terbatas, 
• sulit diisolir, 
• sulit dikembang biakkan, dan 
• memiliki resiko lebih besar mengandung mutasi DNA karena didapat dari jaringan tubuh dewasa yang kemungkinan besar sudah terpapar mutagen (zat - zat yang memicu mutasi DNA). 

Walaupun nampak memiliki banyak kekurangan, penelitian adult stem cells (sel induk dewasa) berkembang lebih pesat daripada human embryonic stem cells. Adult stem cells (sel induk dewasa) bahkan bisa "diarahkan" (dimanipulasi) supaya bersifat pluripotent. Adult stem cells (sel induk dewasa) sudah sering digunakan dalam pengobatan. Contoh:

• pengobatan thalassaemia menggunakan umbilical corld blood stem cells, 
• pengobatan leukemia dengan bone marrow stem cells, 
• pengobatan penyumbatan pembuluh darah dengan bone marrow stem cells,
• penanganan estetika (kecantikan) dengan fat stem cells (sel punca lemak), dll. 

Tahun 2012 lalu dua orang ilmuwan bioteknologi (dari Jepang dan Inggris) menerima hadiah Nobel karena mampu merubah sel dewasa (sel kulit) menjadi pluripotent stem cells. Pluripotent stem cells yang dihasilkan dari sel dewasa ini disebut induced Pluripotent Stem Cells (iPS). Induced Pluripotent Stem Cells memberi keuntungan seperti human Embryonic Stem Cells tanpa kontroversi karena tidak ada embryo manusia yang digunakan. 

Salah satu tantangan penting dalam penerapan teknologi stem cells adalah mengendalikan diferensiasi sel punca. Bagaimana kita bisa memastikan bahwa sel punca akan berubah menjadi sel berfungsi khusus yang kita inginkan? Misalnya, Anda tentu tidak ingin stem cells yang ditransplantasikan ke dalam jantung untuk memperbaiki kerusakan otot jantung akibat serangan jantung justru berubah menjadi tulang bukan? 

Resiko diferensiasi tidak terkendali lebih besar pada human embryonic stem cells karena sifat pluripotentnya. Human embryonic stem cells (sel punca embryo manusia) bahkan beresiko menjadi sel kanker / sel tumor karena kemampuannya untuk berkembang biak tanpa batas. 

Stem cells  (sel punca / sel induk) adalah salah satu topik bioteknologi dan kedokteran yang sedang populer saat ini. Banyak produk / jasa mengandalkan label "stem cells". Masyarakat awam perlu mulai memahami pengertian dan penerapan teknologi berbasis stem cells. Stem cells sangat menjanjikan untuk dunia pengobatan. Namun masih banyak hal yang perlu dipahami tentang penerapan stem cells, tantangan - tantangan / kesulitan yang dihadapi dalam menerapkan teknologi berbasis stem cells.

Referensi:

1. Lim, H. A. (2002),”Genetically Yours-Bioinforming, Biopharming, Biofarming”. World Scientific Co. Pte. Ltd, Singapore. Pg. 186, 189-193.
2. Schmid, R. D. (2003),”Pocket Guide to Biotechnology and Genetic Engineering”. Wiley-Vch Verlag GmbH & Co. Germany. Pg 128.
3. Urbach, A. (November 2004),”The Potential of Human Embryonic Stem Cells.” Biotech International. Vol. 16. No. 6. Pg. 8-11.
4. Smith, C. (14 September 2005). Stem cells of hope, not hype, are curing people [online]. The Hill. Available from: http://www.thehill.com/thehill/export/TheHill/News/Frontpage/091405/ss7.html. [Accessed 7 October 2005].
5.  Frequently Asked Questions (2006) [online]. Stem Cell Research Foundation. Available from: http://www.stemcellresearchfoundation.org/About/FAQ.htm. [Accessed 20 April 2006].