refrat stem sel
TRANSCRIPT
Bab I
Pendahuluan
Transplantasi stem cell adalah suatu tehnik untuk memperbaiki fungsi sumsum tulang
pada pasien yang mengalami kerusakan berat pada sumsum tulangnya. Kerusakan tersebut dapat
terjadi karena kegagalan primer pada sumsum tulang, penghancuran sumsum tulang oleh
penyakit atau akibat terpapar bahan kimia/radiasi secara intensif. Pada awalnya sumber
transpalantasi adalah sumsum dari donor sehat yang memiliki type jaringan (human leukocyte
antigen [HLA]) yang sama dengan pasien. Biasanya pendonor adalah saudara kandung pasien.
Saat ini sedang di kembangkan program untuk mendapatkan donor yang tidak memiliki
hubungan kekerabatan dengan pasien namun memiliki type jaringan yang cocok, pendekatan ini
memerlukan pemeriksaan puluhan ribu orang dalam rangka menemukan donor yang tepat. 1
Saat ini banyak penelitian stem sel yang sedang dikembangkan dengan harapan untuk
mencapai terobosan medis baru. Para ilmuwan sedang berusaha untuk menciptakan suatu terapi
baru untuk membangun kembali atau menggantikan sel yang rusak dengan jaringan baru yang
dibiakkan dari stem sel dan memberikan harapan pada pasien penderita kanker, diabetes,
penyakit kardiovaskuler, cedera medula spinalis, dan berbagai jenis kelainan lain. Stem sel
dewasa maupun embrionik juga dapat memberikan merode baru bagi para ilmuwan untuk
mengembangkan metode baru untuk menemukan dan menguji obat baru. Stem sel juga
merupakan alat yang sangat bermanfaat untuk penelitian yang dilakukan guna memahami dasar
biologi tubuh manusia. Dengan turut mengajak para ilmuwan ahli, dokter, ahli bioetik, dan
lainnya, Akademi Nasional telah memeriksa potensi teknik stem sel untuk pengobatan dan
menyediakan suatu forum untuk membahas pengaruh etik dan dilema moral dari penelitian stem
sel.
Bab II
Definisi , klasifikasi dan sumber Stem sel
A. Definisi Stem Sel
Stem sel merupakan sel yang belum memiliki spesialisasi tertentu di dalam tubuh
manusia yang dapat berkembang menjadi sel jaringan tubuh, yang masing-masing
memiliki fungsi sel baru yang berbeda-beda. Contoh terbaik dari stem sel adalah sel
sumsum tulang yang masih belum memiliki spesialisasi tertentu dan dapat berubah menjadi
sel-sel jaringan tubuh seperti sel darah, misalnya sel darah merah dan sel darah putih,
dimana beberapa jenis sel baru ini nampak memiliki fungsi khusus, seperti dapat
menghasilkan antibodi, berfungsi untuk melawan infeksi dan transportasi gas. Ini berarti
bahwa terdapat satu jenis sel yang berasal dari jenis sel lain sehingga kemudian disebut
dengan istilah “stem sel.” Pada dasarnya, stem sel akan tetap tidak terikat sampai dia
memperoleh sinyal untuk berkembang menjadi suatu sel jaringan tubuh.
Stem sel memiliki sifat yang sangat luar biasa dan dapat berkembang menjadi
berbagai jenis sel dalam tubuh manusia. Stem sel berfungsi sebagai suatu sistem perbaikan
karena dapat terus membelah tanpa batas guna menggantikan sel lain. Saat stem sel akan
membelah, tiap sel baru berpotensi untuk tetap menjadi stem sel atau berkembang menjadi
jenis sel lain dengan fungsi khusus yang baru, seperti sel darah, sel otak, dll.
Sebagian besar proses perbaikan jaringan pada mamalia nampak tidak bergantung
pada proses dediferensiasi dan dipicu oleh aktivasi dari stem sel atau sel progenitor yang
sudah ada sebelumnya. Menurut definisinya, posisi sel progenitor adalah antara suatu stem
sel dan sel yang sudah berdiferensiasi sempurna. Namun, beberapa vertebrata seperti
salamander akan melakukan regenerasi dari bagian tubuhnya yang hilang melalui suatu
proses dediferensiasi dari sel jaringan tubuh menjadi sel prekursor. Sel yang mengalami
dediferensiasi ini kemudian akan berproliferasi dan akan membentuk sel jaringan tubuh
baru penyusun organ yang mengalami regenerasi. Beberapa avertebrata seperti cacing
pipih Planaria dan hydra akan melakukan regenerasi jaringan dengan sangat cepat dan
tepat. Istilah “stem” sebenarnya berasal dari monografi botani lama dari terminologi yang
sama dengan stem pada tanaman, dimana stem sel ditemukan pada akar bagian apikal dan
meristem tunas yang menyebabkan tanaman dapat beregenerasi. Saat ini, stem sel sudah
diisolasi dari embrio preimplantasi, fetus, dewasa serta tali pusat dan pada kondisi tertentu,
beberapa sel yang belum berdiferensiasi ini dapat bersifat pluripoten (dapat menghasilkan
sel dari ketiga lapisan germinal, yaitu ektoderm, mesoderm dan endoderm) atau multipoten
(dapat menghasilkan beberapa jenis sel jaringan tubuh lain).
BAB III
Sumber dan usaha untuk mendapatkan Stem Cell
Klasifikasi dan Sumber dari Stem Sel
Berdasarkan asalnya, stem sel dapat diklasifikasikan menjadi empat kelompok besar, yaitu stem
sel yang berasal dari embrio; stem sel dari fetus; stem sel dari tali pusat; dan stem sel dari
manusia dewasa. Tiap kelompok besar ini dapat dibagi menjadi beberapa kelompok kecil
(Gambar 1). Beberapa meyakini bahwa stem sel dewasa dan fetal berkembang dari stem sel
embrionik dan sedikit stem sel yang ditemukan pada organ manusia dewasa merupakan sisa dari
stem sel embrionik asli yang gagal berdiferensiasi menjadi organ sempurna atau tersisa di dalam
organ yang nantinya akan dipanggil untuk melakukan perbaikan saat terjadi cedera jaringan.
Stem sel embrionik
Pada mamalia, oosit yang sudah dibuahi, zigot, 2-sel, 4-sel, 8-sel dan morula yang dihasilkan
dari pembelahan awal embrio merupakan contoh dari sel totipoten (memiliki kemampuan untuk
membentuk suatu organisme sempurna). Bukti bahwa beberapa sel ini memang bersifat totipoten
berasal dari fakta bahwa kita dapat menghasilkan kembar identik pada binatang peliharaan
dengan melakukan pembelahan embrio secara in vitro menggunakan teknik mikromanipulasi.
Namun, oosit yang sudah dibuahi dan blastomer tidak dapat disebut dengan “stem sel” karena
produksi kedua sel ini nampak terbatas pada awal proses pembelahan. Sehingga kedua sel ini
tidak dapat memperbarui diri walaupun berpotensi untuk membentuk suatu organisme sempurna.
Massa sel internal (ICM) pada blastosit manusia yang berusia 5 sampai 6 hari merupakan
sumber dari stem sel embrionik pluripoten (hESC). Selama masa perkembangan embrionik, ICM
akan berkembang menjadi dua lapisan sel yang berbeda, epiblas dan hipoblas. Hipoblas akan
membentuk yolk sac yang nantinya akan nampak berjumlah sangat banyak pada manusia, dan
epiblas akan berdiferensiasi menjadi tiga lapisan germinal primordial (ektoderm, mesoderm dan
endoderm). Sel endoderm embrionik menunjukkan keterbatasan pada jalur perkambangannya.
Sekelompok kecil populasi sel multipoten, yang disebut dengan endoderm definitif, akan
menghasilkan semua organ yang berasal dari endoderm pada manusia dewasa. Endoderm
definitif akan terpisah dari ICM pluripoten pada proses gastrulasi segera setelah implantasi.
Endoderm definitif terdiri atas lapisan epitel yang tersusun oleh sekitar 600 sel yang menutupi
permukaan ventral dari embrio. Lapisan ini kemudian akan membentuk fore dan hind gut. Fore
gut kemudian akan membentuk paru, hepar, lambung dan pankreas, sementara bagian
posteriornya akan menghasilkan usus (mid-gut) dan kloaka. Hind gut menghasilkan rektum dan
usus besar. Memahami hal yang menggerakkan jalur perkembangan ini nampak sangat penting
untuk memahami berbagai faktor dan kejadian yang menyebabkan terjadinya diferensiasi stem
sel embrionik menjadi jaringan yang diinginkan seperti pankreas. Stem sel embrionik pluripoten
dapat menghasilkan berbagai jenis sel secara in vitro, termasuk sel yang spesifik untuk jaringan
endodermal. Semakin luasnya pemahaman mengenai proses diferensiasi sel embrionik dapat
memberikan jawaban untuk masalah pemrograman ulang dari stem sel pada jaringan dewasa.
Sel germinal embrionik
Sel germinal primorgial atau prekursor sel germinal diploid dapat ditemukan untuk sementara
waktu pada embrio sebelum mereka berikatan erat dengan sel somatik pada gonad dan kemudian
menetap sebagai sel germinal. Sel germinal embrionik manusia (hEGC) yang juga merupakan
stem sel, berasal dari sel germinal primordial dari gonadal ridge fetus berusia 5 sampai 9
minggu. hEGC telah berhasil diisolasi dan dipelajari. Stem sel ini bersifat pluripoten dan dapat
menghasilkan semua jenis sel dari ketiga lapisan germinal.
Stem sel fetus
Stem sel fetus merupakan jenis sel primitif yang ditemukan pada organ fetus. Stem sel krista
neuralis, stem sel hematopoietik fetus dan progrenitor islet pankreas telah diisolasi pada abortus.
Stem sel neural fetus yang ditemukan pada otak fetus terbukti dapat berdiferensiasi baik menjadi
neuron maupun sel glia. Darah fetus, plasenta dan tali pusat merupakan sumber yang kaya dari
stem sel hematopoietik fetus.
Stem sel dari tali pusat
Darah tali pusat berisi stem sel dalam sirkulasi dan kandungan seluler dari darah tali pusat
nampak cukup berbeda dari sumsum tulang dan darah perifer pada dewasa. Karakteristik stem
sel hematopoietik pada darah tali pusat baru-baru ini sudah dapat dijelaskan. Frekuensi stem sel
hematopoietik dalam darah tali pusat nampak setara atau lebih tinggi dari sumsum tulang dan
stem sel hematopoietik diketahui dapat menghasilkan koloni yang besar secara in vitro, memiliki
kebutuhan faktor pertumbuhan yang berbeda, memiliki telomer yang panjang dan dapat
dikembangkan dalam kultur jangka panjang. Darah tali pusat menunjukkan reaksi graft versus
host yang lebih rendah dibandingkan dengan sumsum tulang, kemungkinan akibat tingginya
kadar interleukin-10 yang dihasilkan oleh sel dan/atau berkurangnya ekspresi beta-2-
mikroglobulin. Stem sel dari darah tali pusat terbukti bersifat multipoten karena dapat
berdiferensiasi menjadi neuron dan sel hepar.
Walaupun sebagian besar perhatian saat ini diarahkan pada stem sel dari darah tali pusat
dan secara spesifik pada proses penyimpanannya agar dapat digunakan di kemudian hari, juga
terdapat laporan bahwa matriks sel dari tali pusat mengandung stem sel yang berpotensi untuk
dimanfaatkan. Matriks yang disebut dengan Wharton’s jelly ini telah menjadi sumber isolasi
stem sel mesenkim. Beberapa sel ini akan menghasilkan penanda stem sel yang khas, seperti c-
kit dan aktivitas telomerase yang tinggi; telah banyak dikembangkan karena waktu penggandaan
populasi yang panjang; dan dapat diinduksi untuk berdiferensiasi menjadi neuron secara in vitro.
Stem sel dewasa
Stem sel hematopoietik (sumsum tulang dan darah perifer)
Sumsum tulang memiliki stem sel hematopoietik dan mesenkim. Hematopoiesis merupakan
proses produksi dan pemeliharaan stem sel darah serta proliferasi dan diferensiasinya menjadi sel
darah perifer. Stem sel hematopoietik terbentuk pada awal proses embriogenesis dari mesoderm
dan tersimpan pada lokasi hematopoietik yang sangat spesifik di dalam embrio. Lokasi ini
meliputi sumsum tulang, hepar, dan yolk sac. Stem sel hematopoietik dapat dipurifikasi
menggunakan antibodi monoklonal, dan baru-baru ini, beberapa sel progenitor limfoid dan
progenitor mieloid-eritroid yang sama juga telah telah diisolasi dan dipelajari. Stem sel dari
sumsum tulang dapat bersifat lebih mudah dibentuk dan lebih mudah beradaptasi dari yang
diperkirakan karena stem sel ini bersifat multipoten dan dapat berdiferensiasi menjadi berbagai
jenis sel baik secara in vitro maupun in vivo.
Stem sel mesenkim (stroma sumsum tulang)
Stem sel mesenkim (MSC) ditemukan postnatal pada stroma sumsum tulang non-hematopoietik.
Jaringan stroma sumsum tulang tersusun atas populasi sel yang heterogen, yang meliputi sel
retikuler, adiposit, sel osteogenik, sel otot polos, sel endotel dan makrofag. Pada kondisi stabil
atau sebagai respon terhadap cedera, proses pergantian dan perbaikan jaringan stroma akan
terjadi melalui partisipasi dari populasi stem sel yang ditemukan pada jaringan stroma. Selain
stroma sumsum tulang, MSC juga dapat berasal dari periosteum, lemak dan kulit. MSC
merupakan sel multipoten yang dapat berdiferensiasi menjadi tulang rawan, tulang, otot, tendo,
ligamen dan lemak. Terdapat beberapa bukti terbaru yang menunjukkan bahwa terdapat suatu sel
langka pada kultur MSC yang bersifat pluripoten dan dapat menghasilkan bukan hanya jaringan
mesodermal tetapi juga jaringan endodermal. Penulis menyebutnya sebagai Sel Progenitor
Multipoten Dewasa.
Stem sel usus
Lapisan epitel gastrointestinal terus menjalani proses perbaruan berkelanjutan dan cepat semasa
hidupnya. Sehingga daoat ditemukan adanya suatu program diferensiasi pada daerah khusus dari
saluran ini. Perbaruan epitel terjadi terus menerus dengan adanya populasi stem sel multipoten
yang terletak pada lokasi anatomis tertentu dan diatur oleh lingkungan mikronya. Tantangan
utama yang dihadapi adalah dalam mengidentifikasi beberapa lingkungan mikro ini, sifat dari
stem sel serta mekanisme molekuler yang medasari dibuatnya keputusan yang tepat pada jalur
perkembangan yang sesuai. Beberapa jawaban ini akan memberikan petunjuk mengapa beberapa
pasien yang terinfeksi oleh Helicobacter pylori nampak berisiko mengalami adenokarsinoma
lambung. Banyak pasien yang memiliki H. pylori di dalam lambungnya, namun hanya sebagian
yang kemudian mengalami patologi ini.
Perbaruan sel epitel usus dapat terjadi terus menerus karena adanya stem sel multipoten
yang terletak pada kripte Lieberhahn. Pada usus halus, sel epitel yang berasal dari enterosit,
goblet dan enteroendokrin akan berdiferensiasi saat bermigrasi dari kripte ke vili didekatnya dan
akan meninggalkan usus saat sudah mencapai ujung vili. Pada kolon dapat ditemukan proses
yang berbeda. Sel epitel akan bermigrasi dari kripte menuju lingkar permukaan datar yang
mengelilingi pintu masuknya. Hierarki stem sel di usus dan fakta bahwa stem sel dan
progenitornya terletak pada lokasi unit anatomis khusus membuat usus menjadi model in vivo
yang ideal untuk penelitian stem sel.
Stem sel hepar
Mamalia dikatakan dapat bertahan hidup setelah menjalani operasi pengangkatan dari
sekurangnya 75% heparnya melalui proses regenerasi. Jaringan awal dapat dikembalikan dalam
waktu 2–3 minggu. Hal ini berbeda dengan sebagian besar organ lain seperti ginjal atau
pankreas. Bukti terbaru menunjukkan bahwa terdapat beberapa jenis sel dan mekanisme yang
berbeda yang bertanggung jawab untuk proses rekonstitusi organ, bergantung pada jenis cedera
hepar. Pada hepar, regenerasi harus dapat dibedakan dari transplantasi (repopulasi) menggunakan
sel donor.
Stem sel tulang dan kartilago
Stem sel mesenkim pada sumsum tulang dapat berdiferensiasi menjadi tulang dan tulang rawan
pada kondisi yang sesuai. Namun, bila tulang atau tulang rawan mengalami cedera, apakah ada
stem sel khusus pada tulang atau tulang rawan yang akan turut berpartisipasi pada proses
perbaikannya? Tulang sendiri terbukti memiliki stem sel biasa maupun sel osteoprogenitor
khusus. Selain itu, saat tulang mengalami fraktur, sumsum tulang akan terpapar dan terjadi
perdarahan dalam jumlah besar disertai dengan pembentukan hematom di ruang sumsum tulang,
yang menghasilkan adanya potensi perbaikan yang baik. Secara in vivo, tulang rawan sendi
memiliki kapasitas yang terbatas untuk menjalani perbaikan bila mengalami cedera. Saat ini
masih belum jelas apakah ada sel progenitor kondrosit khusus yang terletak di dalam tulang
rawan. Saat terjadi cedera pada tulang rawan, stem sel akan turut berpartisipasi pada proses
perbaikannya. Namun, jumlahnya hanya sedikit dan faktor regulatornya nampak terbatas.
Diperkirakan bahwa beberapa sel ini dapat berasal dari jaringan di sekitarnya seperti otot, tulang
atau berbagai jaringan non-tulang rawan lain.
Stem sel epidermal (kulit dan rambut)
Kulit manusia tersusun atas epidermis di bagian luar dan dermis di bawahnya. Rambut dan
kelenjar sebasea juga dapat ditemukan pada epidermis. Jenis sel yang paling penting pada
epidermis adalah keratinosit yang merupakan suatu sel epitelial yang mengalami pembelahan
dan terletak di lapisan basalis epidermis. Saat sel keratinosit akan meninggalkan lapisan basalis,
mereka akan menjalani proses diferensiasi terminal yang menghasilkan sel jaringan tubuh yang
disebut dengan skuama yang pada akhirnya akan membentuk tangkai rambut atau sebosit berisi
lipid yang membentuk lapisan kulit luar antara lingkungan luar dengan sel kulit hidup di
bawahnya. Epidermis memiliki stem sel pada dasar folikel rambut dan sifat perbaruan diri-nya
memungkinkan terjadinya pertumbuhan kembali dari sel rambut dan kulit secara berkelanjutan.
Keratinosit baru dihasilkan secara terus menerus selama masa dewasa untuk menggantikan
skuama yang dilepaskan dari lapisan kulit luar dan rambut yang rontok. Stem sel akan
berdiferensiasi menjadi sel perantara yang disebut dengan “transient amplifying cells” yang akan
menghasilkan beberapa jenis sel yang lebih terdiferensiasi termasuk keratinosit dan sebosit.
Stem sel neuronal
Diperkirakan bahwa terjadi pergantian neurogenik berkelanjutan pada beberapa daerah tertentu
dari sistem saraf pusat (SSP). Dua daerah neurogenik pada SSP mamalia dewasa yang
diperkirakan turut terlibat pada proses ini: zona subventrikel (SVZ) dari otak depan dan gyrus
dentatus dari hipokampus, yang dianggap sebagai penampung untuk sel neural baru. Sehingga,
stem sel neural (NSC) diketahui tersimpan pada kedua daerah ini dan secara konsisten akan terus
menghasilkan neuron baru. Secara in vivo, NSC endogen nampak dapat menghasilkan hanya
neuron saja, sementara satu NSC in vitro danpak cukup kompeten untuk menghasilkan neuron,
astrosit dan oligodendrosit. NSC merupakan sel progenitor multipoten yang memiliki aktivitas
perbaruan-diri. Walaupun saat ini sudah nampak jelas bahwa NSC yang dianggap cukup baik
adalah sel B di zona subventrikel, sedang dilakukan berbagai usaha pencarian terhadap NSC
multipoten lain yang dapat memperbarui-diri, dan literatur yang ada masih menunjukkan
informasi yang saling bertentangan. Belum ada data yang menunjukkan bahwa NSC SVZ
merupakan suatu sel ependim, sementara ada peneliti yang menunjukkan bahwa astrosit SVZ
merupakan NSC. Juga ditemukan bahwa sel ependim bersifat unipoten dan hanya dapat
menghasilkan sel glia, sementara astrosit SVZ dapat menghasilkan naurosfer multipoten yang
menghasilkan baik neurons maupun glia. Nasib akhir dari NSC masih dalam kendali lingkungan
yang ketat dan telah dipostulasikan adanya suatu lingkungan mikro stem sel untuk otak mamalia
dewasa.
Stem sel pankreas
Masih terdapat kontroversi mengenai apakah pankreas memiliki stem sel yang sesungguhnya.
Dilaporkan bahwa sel endokrin dari pulau langerhans pankreas mencit, termasuk sel beta yang
menghasilkan insulin, akan mengalami pergantian tiap 40–50 hari melalui proses apoptosis dan
proliferasi serta diferensiasi sel islet baru (neogensis) dari sel epitel progenitor yang terletak pada
duktus pankreatikus. Pemberian glukosa dan peptida glukagon pada mencit menghasilkan
bertambahnya massa islet sampai dua kali lipat, yang menunjukkan bahwa sel progenitor islet
dapat berada di dalam islet sendiri. Penulis yang sama menunjukkan bahwa sel islet pankreas
pada mencit dan manusia berisi suatu populasi sel yang belum dikenali yang dapat menghasilkan
penanda spesifik dari stem sel neural-nestin. Sel dengan nestin positif ini nampak berbeda dari
epitel duktus. Sel nestin positif ini, setelah diisolasi, menunjukkan adanya kapasitas proliferasi
yang sangat besar secara in vitro, dapat diklon secara berulang dan nampak bersifat multipoten.
Mereka dapat berdiferensiasi secara in vitro menjadi sel yang menghasilkan penanda hepar dan
eksokrin pankreas. Penulis menyatakan bahwa sel progenitor yang berasal dari islet nestin-positif
ini merupakan suatu populasi sel khusus yang berada di dalam islet pankreas dan turut
berpartisipasi pada proses neogenesis sel endokrin islet.
Namun, baru-baru ini, dalam usahanya untuk mencari sumber sel b baru, Dor dkk.
mendesain suatu mencit transgenik dimana sel penghasil insulin diminta untuk memproduksi
HPAP yang dapat terdeteksi oleh adanya pengecatan biru. Saat mencit berusia 6–8 minggu, gen
HPAP akan diaktifkan. Saat gen HPAP sudah aktif, sel b diharapkan akan diturunkan secara
genetik pada sel anakannya. Bila sel b baru berasal dari stem sel, maka mereka tidak akan tercat.
Setelah 12 bulan, prosentase sel biru nampak lebih tinggi dibandingkan dengan mencit berusia 6
minggu, yang menunjukkan bahwa sel b akan bereplikasi sendiri dan kecil kemungkinan bahwa
pankreas memiliki stem sel yang dapat menghasilkan sejumlah besar sel b baru. Kemudian,
Seaberg dkk. menanam sel pankreas pada media kultur yag memicu pertumbuhan stem sel
neural. Satu dari tiap 5000 sel akan dengan cepat bermultiplikasi menjadi sekelompok sel.
Penulis menyatakan bahwa pengelompokan ini nampak khas pada stem sel. Selain itu, penulis
menunjukkan terbentuknya berbagai jenis sel dari kelompok sel ini saat media kultur diubah
untuk memicu terjadinya diferensiasi pada kelompok sel. Milieu sel terdiri atas neuron dan sel
pankreas yang termasuk dalam jenis sel b berdasarkan hasil pemeriksaan profil gen. Sel b akan
mensekresi insulin dan saat gula ditambahkan pada media kultur, sel b akan menghasilkan
insulin dengan jumlah lebih dari dua kali lipat. Namun, kepastian adanya stem sel di dalam
pankreas masih belum dapat dibuktikan.
Stem sel pada mata
Stem sel telah ditemukan pada mata mencit dewasa. Sel tepi silier berpigmen terbukti memiliki
sifat klonal ploriferatif secara in vitro dan mampu membentuk koloni sel yang dapat
berdiferensiasi menjadi jenis sel spesifik-retina, termasuk sel batang fotoreseptor, neuron bipolar
dan glia Muller. Stem sel retina dewasa terletak pada tepi silier berpigmen dan tidak pada bagian
tengah dan perifer dari epitel berpigmen retina.
Sumber dan usaha untuk mendapatkan sel induk bervariasi dan beragam dari waktu
kewaktu.samapi dengan saat ini ada 3 sumber stem sel yang sering digunakan yaitu, sumsum
tulang, granulocyte-colony stimulating factors (G-CSF) yang di mobilisasi dari darah tepi, dan
darah tali pusat. Setiap sumber ini menghasilkan respon klinis yang hampir serupa, meskipun
penggunannya bervariasi sesuai dengan umur donor dan resipien, indikasi dan tergantung dari
senter dan donor yg ada. Biasanya pengumpulan dari sumsum tulang lebih terpilih pada anak-
anak, sedangkan pada orang dewasa dapat berasal dari sumsum tulang, darah tepi atau tali pusat
tergantung pada ketersediaan unit cocok di bank dan tidak adanya donor HLA identik.
Sel induk hemopoetik (Hematopoietic stem cells/ HSCS)
sel induk hematopoietik atau HSCS adalah sel induk immatur yang dapat berkembang menjadi
salah satu dari tiga jenis sel darah (sel darah merah, sel darah putih, atau platelet). Sumsum
tulang digunakan untuk transplantasi stem cell karena berisi sejumlah HSCS relatif besar. Darah
juga mengandung HSCS, tetapi biasanya dalam jumlah lebih kecil, sehingga tidak dapat
dihitung atau diidentifikasi dengan tes darah biasa. Namun, telah dikembangkan suatu prosedur
menggunakan sel darah tertentu merangsang faktor-faktor pendorong sel-sel induk untuk
meninggalkan sumsum dan masukkan darah. Sel induk dari darah tepi kemudian dapat
dikumpulkan (Dipanen) dari darah dan digunakan untuk transplantasi.
A. penggunaan sumber sumber Stem Cell di Eropa
Pada tahun 2005 survey yang dilakukan EBMT untuk transpalantasi sel induk
melaporkan bahwa 24.168 transplantasi stemsel pertama dilakukan di Eropa oleh 597 center.
Diantara transpalantasi tersebut 15.278 autolog, dan 8.890 alogenik. Dari pasien yang mendapat
transpalantasi alogenik, 4,702 mendapat donor saudara kandung dengan HLA identik, 514 donor
dari keluarga dengan HLA yang cocok, dan 57 dari kembar homozigot (syngenik) .
3671 orang pasien mendapatkan unrelated donor (41%). Indikasi untuk transplantasi
antaralain leukemia, penyakit limfiproliferatif, tumor solid, dan nonmalignant disesase. Jumlah
transplantasi stem sel alogenik meningkat 20% dari tahun 2004-2005, sementara jumlah
transplantasi autogenic tetap stabil.
B.1 Stem Cell yang berasal dari darah tepi
Darah tepi merupakan salah satu sumber Stem Cell yang sering digunakan saat ini. Stem
cell darah tepi (Peripheral blood stem cells /PBSCs) adalah sel yang akan membentuk darah.
Pada keadaan normal sumsum tulang hanya akan melepaskan sejumlah kecil Stem cell ke
sirkulasi. Untuk memperoleh jumlah stem sel darah tepi yang cukup untuk transpalantasi, donor
diberikan stem-cell releasing cytokines seperti granulocyte-colony stimulating factor (G-CSF)
yang akan mendorong lebih banyak Stem cell dikeluarkan ke sirkulasi oleh sumsum tulang. Jika
sel yang digunakan berasal dari pasien sendiri, pada sebagian besar kasus sel-sel tersebut
dimobilisasi dengan kombinasi kemoterapi untuk terapi penyakit dasar dan GSCF. Sebelum sel
dikumpulkan, dilakukan tes terhadap virus hepatitis, HIV, dan penyakit infeksi lainnya.
Sel-sel dikumpulkan dengan proses apheresis atau hemapheresis, dimana darah dari
donor atau pasien (jika transplantasi autolog), akan dipompa melaui mesin apheresis, yang akan
memisahkan darah menjadi 4 komponen yaitu, darah merah, plasma, darah putih, dan trombosit.
Darah putih dan trombosit dikumpulkan karena merupakan bagian dari stem sel,
sedangka darah merah dan plasma dikembalikan ketubuh donor. Jika setelah 3-4 kali prosedur
pheresis tidak terkumpul jumlah sel yang adekuat, sebaiknya prosedur dihentikan dan dipikirkan
upaya lain untuk mendapatkan sel induk.
B.2 Stem cell yang berasal dari Sumsum tulang
Memperoleh Stem cell dari sumsum tulang memerlukan pemeriksaan kesehatan donor
yang lengkap dan menyeluruh, termasuk EKG, rontgen thorax, laboratorium kimia darah, dan
jumlah darah normal, pemeriksaan hepatitis virus, HIV, dan penyakit infeksi lain. Penggunaan
sumsum tulang sebagai sumber sel memerlukan prosedur bedah.
Stem cell banyak terdapat di sumsum tulang, dimana mereka akan mengadakan
pembelahan dan menghasilkan sel sel darah baru. Sel darah yang matang meninggalkan
sumsum tulang dan memasuki sirkulasi. Sejumlah kecil sel induk juga akan memasuki sirkulasi.
Sl-sel ini disebut Stem cell darah tepi (peripheral blood stem cells).
B.3 Stem cell yang bersala dari tali pusat
Transplantasi Stem cell dari darah tali pusat pertama yang berhasil dilakukan adalah
tahun 1988 di Paris, Perancis. Pasiennya adalah seorang anak dengan sindrom Fanconi, masih
hidup dan sehat. Transplantasi Stem cell dari darah talu pusat kini telah berhasil diberikan
kepada pasien (kebanyakan anak-anak) dengan beberapa jenis penyakit, termasuk leukemia
limfositik akut (ALL), leukemia myelogenous akut (AML), myelodysplasia, kronis myelogenous
leukemia (CML), leukemia myelogenous remaja kronis (JCML), limfositik kronis leukemia
(CLL), limfoma Hodgkin dan non-Hodgkin, neuroblastoma, Thalassemia, severe combined
immune deficiency (SCID), Wiskott-Aldrich syndrome, penyakit metabolik seperti
adrenoleukodystrophy dan Hurler sindrom, dan anemia aplastik berat.
Pengumpulan darah dari tali pusat cukup sederhana, segera setelah bayi lahir, tali pusat
dijepit. Plasenta dan sisa umbilikus (afterbirth) kemudian dipindahkan ke sebuah laboratorium
yang berdekatan. Plasenta ditempatkan dalam rangka penunjang. Permukaan tali pusat
dibersihkan dengan povidone-iodine (Betadine) dan alkohol, kemudian jarum dimasukkan ke
dalam vena umbilikalis. Darah tali mengalir melalui jarum ke dalam kantong darah yang berisi
cairan untuk mencegah darah membeku (Antikoagulan), prosedur ini menghasilkan rata-rata 60-
120 mililiter (ml). Metode kedua pengumpulan darah tali pusat setelah melahirkan bayi, dan
plasenta masih dalam rahim ibu. Metode ini secara teoritis menguntungkan karena dua alasan.
Pertama, pengumpulan dimulai lebih awal, sebelum darah memiliki kesempatan untuk
membeku. Kedua, menggunakan kontraksi dari rahim untuk meningkatkan drainase darah di
samping gravitasi. Di sisi lain, teknik ini lebih dan memiliki potensi untuk mengganggu
perawatan setelah melahirkan bagi ibu dan bayi. Metode ini mungkin lebih disukai jika
pengambilan darah ditujukan untuk saudara kandung yang membutuhkan transplantasi untuk
memperkecil risiko kehilangan kesempatan karena alasan pembekuan darah atau lainnya. Darah
tali pusat yang dikumpulkan dari plasenta tunggal disebut unit darah tali pusat . Unit darah tali
pusat diangkut ke fasilitas untuk dilakukan pengujian, pembekuan dan penyimpanan jangka
panjang. Prosedur Pengujian meliputi type HLA untuk menentukan tingkat kecocokan pada
resipien yang potensial, hitung jumlah sel dan pengujian untuk penyakit menular seperti HIV,
cytomegalovirus, dan virus hepatitis. Selanjutnya, darah beku dan disimpan di suhu yang sangat
rendah, biasanya dalam nitrogen cair, untuk penggunaan masa depan. Jika diperlukan untuk
transplantasi, unit darah umbilikus dapat dikirimkan langsung ke pusat transplantasi di mana ia
akan dicairkan dan dimasukkan ke pasien melalui pembuluh darah.
B.4 Stem cell yang berasal dari sel adiposa
Meskipun sumsum tulang masih menjadi pilihan yang layak untuk mendapatkan
populasi sel induk untuk transplantasi, namun tedapat kelemahan dalam mendapatkannya.
Pengumpulan sel induk dari sumsum tulang adalah sebuah prosedur yang menyakitkan dan
dapat meningkatkan angka morbiditas donor. Selain itu meskipun stem sel dapat tumbuh baik di
bawah kondisi kultur jaringan standar, ekspansi secara ex vivo sangat dibutuhkan karena
jumlah sel induk yang di panen dari sumsum tulang relatif rendah. Oleh sebab itu, jaringan
adiposa telah menjadi pilihan yang menarik dan merupakan alternatif sumber sel induk . Jaringan
adiposa subkutan mudah didapatkan dan berlimpah, sehingga merupakan potensi sumber sel
induk pada individu dewasa. Secara historis, jaringan adiposa telah dianggap sebagai reservoir
metabolik untuk mengemas, menyimpan, dan melepaskan substrat energi tinggi dalam bentuk
trigliserida dan kolesterol serta vitamin yang larut dalam lemak. Pada pertengahan 1980-an,
konsep itu diubah ketika jaringan itu ditemukan terlibat dalam metabolisme steroid seks seperti
estrogen.
Saat ini, jaringan adiposa telah dikenal sebagai adalah suatu kompartemen yang memiliki
sumber sel induk yang melimpah. Jaringan adiposa terdiri dari sel lemak dan populasi sel
heterogen yang mengelilingi dan menyokongnya, yang pada isolasi diistilahkan sebagai
stroma vascular fraction (SVF) (Gbr. 1). SVF termasuk sel-sel stroma dan sel induk adiposa,
memiliki kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi beberapa garis keturunan sel, seperti sel
lemak, osteoblast, kondrosit, miosit, endotel sel, sel-sel hematopoietik, hepatosit dan sel neuronal
dan lain-lain , SVF juga mengandung sel-sel yang membentuk mikro vaskuler, seperti sel-sel
endotel vaskular, sel-sel otot pembuluh darah halus dan juga sel-sel dengan aktivitas progenitor
hematopoietik. Juga hadir di SVF adalah leukosit yang mungkin berada pada parenkim jaringan
adiposa. Meskipun fakta bahwa SVF merupakan populasi sel yang heterogen, namun derivat sel
lemak yang diturunkan merupakan populasi sel yang relatif homogen.
Gbr 1. Gambaran skematik komponen jaringan adipose.
Seperti di banyak bidang yang mengalami perkembangan pesat, berbagai nama telah
digunakan untuk menggambarkan populasi sel yang diisolasi dari jaringan adiposa, misalnya
lipoblast, pericyte, preadipocyte, processed lipoaspirate (PLA) cells, adipose derived
stem/stromal cells (ASCs), adipose-derived adult stem (ADAS) cells, adipose-derived adult
stromal cells, adipose-derived stromal cells (ADSCs), adipose stromal cells (ASCs), multipotent
adipose-derived stem cells (hMADS) and adipose mesenchymal stem cells (AdMSCs).
Untuk mengatasi masalah tersebut, persatuan aplikasi teknologi lemak internasional
(International Fat Applied Technology Society, IFATS ) mengusulkan tata nama standar. Selama
tahun 2004 IFATS dalam pertemuan di Pittsburgh menggunakan istilah sel induk derivat adipose
(adipose derived stem cells, ASCs) untuk mengidentifikasi kumpulan sel yang mudah dibentuk
dari populasi sel multipoten ini.
Terjemahan Inggris ke Bahasa IndonesiaIsolasi Stem Sel adiposaPada manusia, ASCs dapat diisolasi dari limbah jaringan lemakdihasilkan dari operasi plastik, liposuction yaitu aspirasi dandari operasi rekonstruksi, melalui reseksi besarfragmen jaringan [60]. Ketika bahan awal diperolehdari prosedur sedot lemak, metode isolasidisederhanakan, sebagai prosedur akan menghasilkan jaringan cincang halusfragmen yang lebih homogen, sehingga lebihefisien enzimatik pencernaan. Ketika bekerja dengan seluruhjaringan buah sebagai bahan awal, jaringan yang cincangmanual, membutuhkan lebih banyak waktu dan usaha untuk menyeluruhpencernaan enzimatis [55].Selanjutnya, prosedur isolasi dapat dipercepat olehatas bangku komersial sistem tertutup untuk mengisolasi tidak dikembangkanASCs langsung untuk terapi sel, seperti Cytori'sCelution sistem ™ [61-64] dan Tissue Genesis TGI1000 platform ™ [65]. The Cytori's Celution ™ adalah sistemteknologi medis CE-ditandai dan juga telahdisetujui oleh FDA Amerika Serikat sebagai perangkat medis [66], bahwamemungkinkan dokter untuk menghasilkan hasil yang tinggi, sel tunggalsuspensi batang dan sel-sel regenerasi di samping tempat tidur untukaplikasi langsung, yang dapat langsung ditambahkandalam pengaturan prosedural yang sama. The Celution sistemtelah dilaporkan digunakan dalam studi klinis untuk pengobatanstres inkontinensia urin [63] dengan hasil yang menjanjikan.Kejadian Tissue 'TGI 1000 platform ™ sejauh ini tidakmenerima persetujuan oleh FDA.Selain itu, efek terhadap proliferasi hasil dan sel menggunakanteknik panen yang berbeda dan situs panen telahjuga telah diteliti, dan laporan bertentangan telahditerbitkan. Dalam sebuah laporan oleh Fraser dan rekan kerja [67] yangHasil penelitian menunjukkan bahwa baik lokasi maupun panen
source stem cell transplantation
pemanenan (sedot lemak, jarum suntik berbasis pumpassisted)mempengaruhi jumlah ASCs diperoleh. Namun demikian,jumlah sel clonogenic bervariasi denganpemanenan situs. Oedayrajsingh-Varma dan rekan kerja dipelajaripanen tiga teknik (reseksi, tumescentUSG liposuction liposuction dan bantuan) danHasil penelitian menunjukkan bahwa teknik panen mempengaruhipemulihan ASCs, dengan bantuan USG liposuctionmenghasilkan jumlah terendah ASCs proliferasi [68].Kemudian, kelompok yang sama juga menyimpulkan bahwa situs panenjuga mempengaruhi hasil ASCs [69]. Selanjutnya, vonHeimburg dan rekan kerja melaporkan bahwa reseksi dihasilkanjumlah terendah antara nenek moyang layak dibandingkanaspirasi liposuction [70]. Namun, karena keciljumlah laporan yang diterbitkan dan variasi dalamprotokol yang digunakan, sulit untuk menyimpulkan yang optimalpemanenan, situs isolasi panen dan optimalprosedur.Pada tahun 1964, Martin Rodbell adalah yang pertama untuk memberikanMetode isolasi in vitro dari adipocytes matang dannenek moyang tikus adipogenic dari jaringan lemak [71]. Dalam karyanyaprotokol, jaringan itu cincang menjadi fragmen kecil,dicerna pada 37 ° C dengan tipe I kolagenase, dan selularkomponen yang dipisahkan dengan sentrifugasi. Berikutsentrifugasi, supernatan mengandung matangadipocytes, yang melayang karena kadar lemak tinggi,dan pelet yang terkandung komponen SVF, termasuksel-sel progenitor yang diduga adipocyte di sampingsel dari garis keturunan darah. Katz, Zuk dan rekan kerjapertama kali untuk menunjukkan bahwa fraksi SVF terisolasidari lipoaspirates manusia pada kenyataannya terdapat sel-sel denganmultilineage potensi dan disebut sel-sel ini diproseslipoaspirate (PLA) sel [12, 13, 72]. Mereka mengisolasiadipose sel induk dari aspirasi liposuction menggunakankolagenase pencernaan metode, dan selanjutnya memungkinkanyang ASCs untuk mematuhi permukaan plastik kultur jaringantermos, yang masih dasar metode yang paling banyak digunakan untuktanggal. Sejak itu, beberapa kelompok bekerja secara independenmemiliki prosedur dikembangkan dan disempurnakan dari mengisolasi dankarakteristik lemak sel induk [2, 73-76]. Untukgambaran jaringan, enzim sumber dan aplikasi yang digunakan,lihat [55].Stem Cell Rev dan Rep
Isolation of Adipose Stem CellsIn humans, ASCs can be isolated from fat tissue wastesresulting from plastic surgery, i.e. liposuction aspirates and
from reconstructive surgeries, through resection of a largetissue fragment [60]. When the starting material is obtainedfrom liposuction procedures, the isolation method issimplified, as the procedure generates finely minced tissuefragments that are more homogeneous, allowing a moreefficient enzymatic digestion. When working with wholetissue pieces as starting material, the tissue is mincedmanually, requiring more time and effort for thoroughenzymatic digestion [55].Furthermore, the isolation procedure may be sped up bycommercial bench top closed systems for isolating unexpandedASCs directly for cell therapy, such as Cytori’sCelution™ system [61–64] and Tissue Genesis’ TGI1000™ platform [65]. The Cytori’s Celution™ system isa CE-marked medical technology and has also beenapproved by the U.S. FDA as a medical device [66], thatallows the clinician to generate a high yield, single cellsuspension of stem and regenerative cells at the bedside forimmediate application, which can be directly appendedwithin the same procedural setting. The Celution systemhas been reported used in a clinical study for the treatmentof stress urinary incontinence [63] with promising results.The Tissue Genesis’ TGI 1000™ platform has so far notreceived approval by the FDA.Also, the effects on yield and cell proliferation usingdifferent harvesting techniques and harvesting sites havealso been investigated, and contradictory reports have beenpublished. In a report by Fraser and co-workers [67] theresults showed that neither the site of harvest nor theharvesting technique (liposuction, syringe-based and pumpassisted)affected the number of ASCs obtained. Nevertheless,the number of clonogenic cells varied with theharvesting site. Oedayrajsingh-Varma and co-workers studiedthree harvesting techniques (resection, tumescentliposuction and ultrasound-assisted liposuction) and theresults suggested that the harvesting technique affected therecovery of ASCs, with ultrasound-assisted liposuctionyielding the lowest number of proliferative ASCs [68].Later, the same group also concluded that the site of harvestalso affected the yield of ASCs [69]. Furthermore, vonHeimburg and co-workers reported that resection yieldedlower numbers of viable progenitors as compared toliposuction aspirates [70]. However, due to the smallnumber of reports published and the variations in theprotocols used, it is difficult to conclude the optimalharvesting technique, site of harvest and optimal isolationprocedure.In 1964, Martin Rodbell was the first to present amethod for in vitro isolation of mature adipocytes andadipogenic progenitors from rat fat tissue [71]. In hisprotocol, the tissue was minced into small fragments,digested at 37°C with type I collagenase, and the cellularcomponents were separated by centrifugation. Followingcentrifugation, the supernatant contained the matureadipocytes, which floated due to their high lipid content,
and the pellet contained the SVF components, includingthe presumptive adipocyte progenitor cells in addition tocells of the hematopoietic lineages. Katz, Zuk and coworkerswere first to show that the SVF fraction isolatedfrom human lipoaspirates in fact contained cells withmultilineage potential and termed these cells processedlipoaspirate (PLA) cells [12, 13, 72]. They isolated theadipose stem cells from liposuction aspirates using thecollagenase digestion method, and subsequently allowingthe ASCs to adhere to the plastic surface of tissue cultureflasks, which is still the basis of most methods used todate. Since then, several groups working independentlyhave developed and refined procedures of isolating andcharacterizing adipose stem cells [2, 73–76]. For anoverview of tissue sources, enzyme and applications used,see [55].
Stem Cell Rev and Rep
BAB III
Pemilihan sumber sel induk
Seperti telah disebutkan sebelumnya, pada awalnya sel induk dikumpulkan (dipanen)
dari crista iliaca menggunakan anastesi general. Pada perkembangan selanjutnya pengumpulan
sel induk dari darah tepi semakin sering digunakan baik untuk transplantasi sel induk auto
maupon alogenik untuk bisa mendapatkan jumlah sel yang cukup dari darah tepi secara klasik
dapat diberikan faktor pertumbuhan (growth factor) seperti G-SCF, pada transplantasi alogenik
dan atau pemberian kemoterapi myelosuppresive untuk transpalntasi autolog. Pada tahun 1990
an, sel tali pusat yang telah dimanipulasi dikumpulkan dan diawetkan secara cryo
(cryopreserved), pada saat kelahiran untuk digunakan pada transplantasi alogenik pada anak-
anak dan dewasa.
Dari 15.278 transplantasi di tahun 2005, sumber sel induk untuk transplantasi autolog
98% berasal dari darah tepi sedangkan sisanya berasal dari sumsum tulang. Dalam transplantasi
alogenik sumsum tulang digunakan pada 2.331 dari 8.890 transplantasi (21%) dan darah tepi
74%, hal ini menunjukkan adanya peningkatan penggunaan sumber stem sel ini. Darah tali pusat
(cord blood, CB) penggunannya telah meningkat pada transplantasi alogenik, yaitu 281 pada
tahun 2004 menjadi 395 ditahun 2005. Ada beberapa perbedaaan baik secara kualitatif maupun
kuantitatif dari masing masing sumber sel induk. Beberapa perbedaan utama bisa dilihat pada
tabel 1.
GCSF yang memobilisasi stem sel dari darah tepi
Pengumpulan mudah Tidak membutuhkan anastesi general Efek samping G-CSF Jumlah sel tinggi Median number of nucleated cells 9x108/kg Median number of CD43+ 7x106/kg Median number of T-cells 27x107/kg
Sumsum tulang Pengumpulan dibawah anastesi general
Jumlah stem sel tebatas Median number of nucleated cells
2x108/kg Median number of CD43+ 2,8x106/kg Median number of T-cells 2,2x 107/kg
Darah tali pusat Pengumpulannya mudah dan tidak berbahaya Ketersediaanya dapat segera melalui pengawetan cryo dan
resiko penularan penyakit lebih rendah. Dapat menerima ketidakcocokan HLA yang parsial Jumlah sel merupakan faktor pembatas Median number of nucleated cells 0,3x108/kg Median number of CD43+ 0,2 x106/kg Median number of T-cells 0,4 x 107/kg
C. Persiapan Donor
Resiko untuk donor yang sehat harus diminimalkan. Pemeriksaan yang cermat harus
dilakukan sebelum dilakukan donasi. Disarankan agar pemeriksaan donor dilakukan oleh dua
dokter secara terpisah sebelum dilakukan prosedur. Pemberian informasi secara terperinci dan
pendonor dan orang tua (jika donor belum cukup umur;) harus menandai akta persetujuan
(informed consent). Dieropa jika donor berusia kurang dari 16 tahun, selain orang tua informed
consent harus ditandatangani juga oleh hakim, baik anak maupun orang tua harus ditemui oleh
sebuah komite yang terdiri dari 3 pakar independen.
Adanya resiko yang dapat timbul dari anastesi general untuk aspirasi sumsum tulang atau
dari penyakit jantung pada pengumpulan stem sel dari darah tepi, merupakan kontra indikasi
absolute untuk donasi. Keadaanya tentu saja sangat berbeda untuk donor tali pusat, yang kurang
berbahaya dan sumber stem sel mudah untuk di akses tanpa adanya resiko bagi donor.
Tabel 1. Penularan penyakit yang potensial dari donor ke resipient
Yang ditularkan Penyakit donor
Penyakit infeksi virus HIV/ hep. B dan C/ HTLV-1/ CMV/EBV/ Parvovirus
B 19/ west nile virus
Bakteri Kontaminan (a)/ bruselosis
Parasit Toxoplasmosis/ malaria/ leishmania/ babesia
Jamur Candida/ aspergilus
Prions Penyakit Creutzfeld-jakob (b)
Kelainan congenital defisiensi enzim Penyakit gaucher
Haemoglobinophaties Thalassemia/ sickle cell anemia
Kelainan yang didapat Penyakit autoimun Myasthemia gravis/ atopi/ SLE/ tirotoksikosis/ DM
type 1/ sarkoidosis/ penyakit celiac/
trombositopeni autoimun
Keganasan hematologi AML/ CML/ T-cell lymphoma
Keganasan non hematologi (c) Small lung cancer dari transplantasi ginjal/
glioblastoma multiforme dari transplantasi hati.
(a) rata-rata kontaminasi 1 pada setiap 3000 unit pada trombosit konsentrat. Tidak ada informasi pada
transplantasi sumsum tulang. (b) belum diketahui kasusnya pada transplantasi sumsum tulang dan transfuse
darah. (c) tidak dilaporkan pada transplantasi sumsum tulang.
A. darah