Apa yg dimaksud pluripotent multipotent?

Tadjudin dalam cermin dunia kedokteran 2006

Tadjudin, MK. 2006. Cermin Dunia Kedokteran. Jakarta: Temptprint

1. Totipotenyaitu sel punca yang dapat berdifferensiasi menjadi semua jenis sel. Yang termasuk dalam sel punca totipoten adalah zigot dan morula. Sel-sel ini merupakan sel embrionik awal yang mempunyai kemampuan untuk membentuk berbagai jenis sel termasuk sel-sel yang menyusun plasenta dantali pusat. Karenanya sel punca kelompok ini mempunyai kemampuan untukmembentuk satu individu yang utuh.

2. Pluripotenyaitu sel punca yang dapat berdifferensiasi menjadi 3 lapisangerminal (ektoderm, mesoderm, dan endoderm) tetapi tidak dapat menjadi jaringan ekstra embrionik seperti plasenta dan tali pusat. Yang termasuk selini adalah sel punca embrionik (embryonic stem cells ).

3. MultipotenYaitu sel punca yang dapat berdiferensiasi menjadi berbagai jenis sel misalnya sel punca hemopoetik (hemopoetic stem cells) yang tdpt pd sumsum tulang yang mempunyai kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi berbagai jenis sel yang tdpt di dalam darah seperti leukosit dan trombosit. Contoh lain adalah sel punca saraf (neural stem cells) yang mempunyai kemampuan berdiferensiasi menjadi sel saraf dan sel glia.

4. Unipotentyaitu sel punca yang hanya dapat berdifferensiasi menjadi 1 jenis sel. Berbeda dengan non sel punca, sel punca ini mempunyai sifat masihdapat memperbaharui atau meregenerasi diri (self-regenerate/self renew) Contohnya erythroid progenitor cells hanya mampu berdifferensiasi menjadi sel darah merah.

Sel totipoten mempunyai kemampuan untuk berkembang menjadi suatu organisme lengkap atau mempunyai potensi yang tidak tebatas. Sel totipoten hanya ditemukan pada perkembangan dini embrio sampai stadium blastosis (gumpalan sel). Pada stadium morula terbentuk inner cell mass, yang kemudian akan berkembang menjadi berbagai jaringan embrio dan tubuh, kecuali membentuk plasenta. Sel blastosis dapat berkembang menjadi organisme lengkap jika ditempatkan dalam rahim. Sel blastosis disebut sel pluripoten karena dapat berkembang lebih lanjut menjadi berbagai jaringan dan organ tubuh. Secara alami sel pluripoten yang telah berkembang dan melakukan spesialiasi disebut sel multipoten dan merupakan stem cell dewasa. Pada tabel 1 dapat dilihat beberapa contoh stem cell dewasa/multipoten yang dapat berkembang menjadi berbagai sel dan jaringan. Tantangan bagi para peneliti sebenarnya adalah bagaimana memanipulasi stem cell dewasa sehingga dapat berkembang menghasilkan sel atau produk yang diinginkan yang dapat digunakan untuk pengobatan.

Perbedaan adult dan embryonic stem cellVirgi Saputra 2006 dlm cermin dunia kedokteran

1. Embryonic stem cell. Diambil dari inner cell mass dari suatu blastocyst (embrio yang terdiri dari 50 – 150 sel, kira-kira hari ke-5 pasca pembuahan). Embryonic stem cell biasanya didapatkan dari sisa embrio yang tidak dipakai pada IVF (in vitro fertilization). Tapi saat ini telah dikembangkan teknik pengambilan embryonic stem cell yang tidak membahayakan embrio tersebut, sehingga dapat terus hidup dan bertumbuh. Untuk masa depan hal ini mungkin dapat mengurangi kontroversi etis terhadap embryonic stem cell.Keuntungan embryonic stem cell: 1. Mudah didapat dari klinik fertilitas. 2. Bersifat pluripoten sehingga dapat berdiferensiasi menjadi segala jenis sel dalam tubuh. 3. Immortal. Berumur panjang, dapat berproliferasi beratus-ratus kali lipat pada kultur. 4. Reaksi penolakan rendah.

Kerugian embryonic stem cell: 1. Dapat bersifat tumorigenik. Artinya setiap kontaminasi dengan sel yang tak berdiferensiasi dapat menimbulkan kanker. 2. Selalu bersifat allogenik sehingga berpotensi menimbulkan penolakan. 3. Secara etis sangat kontroversial.

2. Adult stem cell. Diambil dari jaringan dewasa, antara lain dari: • Sumsum tulang. Ada 2 jenis stem cell dari sumsum tulang: − hematopoietic stem cell . Selain dari darah tali pusat dan dari sumsum

tulang, hematopoietic stem cell dapat diperoleh juga dari darah tepi. − stromal stem cell atau disebut juga mesenchymal stem cell. sel stem

mesenchymal (SSM). SSM adalah sel stem non-hematopoietik yang berasal dari sumsum tulang darah tepi, yang dapat berdiferensiasi menjadi sel tulang, kartilago, tendon, jaringan lemak, dan stroma sumsum tulang. Selain itu, SSM dapat pula berdiferensiasi menjadi sel saraf.

• Jaringan lain pada dewasa seperti pada: − susunan saraf pusat − adiposit (jaringan lemak) − otot rangka − pankreas

Adult stem cell mempunyai sifat plastis, artinya selain berdiferensiasi menjadi sel yang sesuai dengan jaringan asalnya, adult stem cell juga dapat berdiferensiasi menjadi sel jaringan lain. Misalnya: neural stem cell dapat berubah menjadi sel darah, atau stromal stem cell dari

sumsum tulang dapat berubah menjadi sel otot jantung, dan sebagainya

Keuntungan adult stem cell1. Dapat diambil dari sel pasien sendiri sehingga menghindari penolakan

imun. 2. Sudah terspesialisasi sehingga induksi menjadi lebih sederhana. 3. Secara etis tidak ada masalah. Kerugian adult stem cell: 1. Jumlahnya sedikit, sangat jarang ditemukan pada jaringan matur sehingga

sulit mendapatkan adult stem cell dalam jumlah banyak. 2. Masa hidupnya tidak selama embryonic stem cell. 3. Bersifat multipoten, sehingga diferensiasi tidak seluas embryonic stem cell

yang bersifat pluripoten.

Secara umum persamaan potensi stem cell embrionik dan dewasa adalah sebagai berikut:

Berada dalam kondisi yang belum berdiferensiasi. Dapat melakukan proliferasi yang menghasilkan sel-sel dengan sifat dan

karakteristik yang sama dengan sel induknya. Dapat berdiferensiasi menjadi lebih dari satu jenis sel spesifik.

Perbedaan antara stem cell embrionik dan dewasa adalah sebagai berikut:

Stem cell embrionik berasala dari ICM, sedangkan stem cell dewasa berasal adri populasi sel somatis.

Potensi diferensiasi untuk stem cell embrionik adalah pluripoten, sedangkan stem cell dewasa multipoten.

Potensi proliferasi stemm cell embrionik lebih besar dari pada stem cell dewasa.

Isolasi stem cell embrionik lebih mudah dilakukan karena seluruh sel yang tergolong ICM adalah stem cell embrionik, sedangkan isolasi stem cell dewasa lebih sulit karena konsentrasi atau perbandingannya denagn sel-sel dewasa dalam jaringan sangat kecil.

Kulturisasi in vitro pada stem cell embrionik lebih mudah karena ditunjang dengan kemampuan proliferasi yang lebih tinggi dan prosedur yang lebih baku, sedangkan pada stem cell dewasa lebih sulit karena kemampuan proliferasinya yang lebih rendah dan prosedur yang masih terus dioptimalkan.

Proses pengambilan stem cell

Herzog EL, Chai L, Krause DS. Plasticity of marrow derived stem cells.Blood 2003; 102: 3483-93. (CHAI DAN KRAUSE, 2003)

Diambil sel dari pasien yg bersifat multi/pluri/toti kemudian ditaroh disuatu media, sel tersebut terdiri dari sel lemak dan sel yang membelah, kemudian sel tersebut dicampurkan dengan suatu larutan agar ikatan sel lemak dan sel yg membelah terlepas, kemudian ditaroh di sentrifuge untuk memisahkan, setelah terpisah, stem cell ditempatkan ditabung reaksi trus dicampur dengan larutan yg berguna untuk mengaktifasi stem cell, kurleb 1 jam stem cell sudah menjadi aktif. Stem cell yg sudah aktif tersebut kemudian dicampur dengan larutan yg mengandung garam, trus di sentifuge lagi, kepisah activator sama stem cellnya, kemudian stem cell siap ditransfer kepada pasien. Saat ditransfer, stem cell beredar ke seluruh tubuh bersama aliran darah dan masih sangat pluripotent, jaringan yg rusak menciptakan lingkungan yg sesuai bagi stem cell untuk berdiferensiasi, sel yg sudah terarah melakukan diferensiasi disebabkan karena perubahan DNA, perubahan DNA tersebut mengubah pola ekspresi gen menjadi sel yang berbeda dari sel awal. Nantinya stem cell ini (misal hemapoetic stem cell) akan berfusi dengan sel yg merupakan pasangan fusinya. Misalh hemapoetic dengan non hemapoetic nantinya akan membentuk heterokarion, firoblast dengan myoblast untuk membuat miosit.

PRO KONTRA STEM CELL

ESC merupakan stem cell yang bersifat pluripoten yang dapat berdiferensiasi menjadi berbagai macam jaringan. ESC diambil pada fase zigot menuju blastosit (awal konsepsi). Setelah dikultur, ESC akan ditransplantasikan ke pasien. Hal ini membuat ESC berimigrasi ke sel-sel yang degeneraif dan akan berdiferensiasi menjadi sel-sel yang sebelumnya rusak (M. Saiful Islam,2006). Karena proses ESC yang membuat zigot tersebut mengalami kematian, ESC dinilai keluar dari bioetika kedokteran. Karena prinsip dari bioetika sendiri adalah tidak boleh menyembuhkan orang dengan cara membunuh orang lain.

Perkembangan Teknik ESC (Embryonic Stem Cell) Dalam Masalah EtikaPada tahap awal, proses ini identik dengan perkembangan embrio. Setelah terjadi peleburan inti sel telur dan satu inti sperma, terbentuk zigot dilanjutkan dengan terjadi fase morulla. Pada fase morulla, bentuk embrio masih menyerupai arbei. Fase ini bersifat totipotent. Totipotent terdapat pada zigot yang selnya dapat berdiferensiasi menjadi semua jenis sel dan memiliki kemampuan untuk membentuk plasenta dan tali pusat. Kemudian menuju fase

blastosit. Blastosit tersusun dari 2 jenis sel, yakni trofektoderm di bagian luar yang nantinya menjadi plasenta dan ICN (Inner Cell Mass) yang bersifat pluripotent dimana sel-sel dapat berdiferensiasi menjadi semua jenis tipe sel, yaitu 3 lapisan germinal meliputi ekstroderm, endoderm, dan mesoderm, namun tidak bisa menjadi jaringan ekstraembrionik (mis. plasenta). Pada proses ini, ICN diambil dan diisolasi kemudian ditransplantasikan ke organ-organ degeneratif. Karena proses pengambilan inilah, embrio tidak dapat berkembang menjadi matur dan mengalami “pembunuhan” (Kim et al,2005).

Peneliti ESC menyatakan  jika saat ini telah ditemukan alternatif yang lebih baik dalam masalah bioetik yakni ditemukannya sel 8 dari sel embrio. Mereka menyatakan jika dalam embrio terdapat 8 sel yang mempengaruhi perkembangan embrio dan jika diambil sel 8 pada embrio, tidak terdapat kecacatan pada embrio dan jika terjadi masalah, dapat dilakukan pengkulturan sel lagi (Klimankskaya et al.,2006). Menurut peneliti, hal ini merupakan pemecahan terbaik dalam hal etika. Namun dalam perkembangannya, belum dapat dipastikan persentase keberhasilannya. Sehingga aspek etika untuk saat ini masih jelas, yakni kurangnya nilai social peneliti dan beum ada keadilan 100% bagi embrio karena masih dalam penelitian dengan persentase keberhasilan yang belum diketahui. Peneliti ESC berharap jika perkembangan dalam peneltian sel 8 dapat tercapai tanpa menimbulkan kecacatan embrio sehingga masalah etika tidak menjadi momok bagi penelitian ESC.

Menurut Bernadine Healy, M.D. dan peneliti Stem Cell menyatakan jika penelitian ESC tergolong kuno karena penelitian tersebut tidak berkembang dalam segi kemanfaatan karena resiko tumoriogenicity yang sangat besar walaupun teknik perkembangan telah ditemukan. Dia mengatakan jika akhir Februari 2009 lalu, para peneliti lebih beralih ke ASC (Adult Stem Cell) daripada meneruskan ESC bukan karena hal etika lagi, namun karena resiko pembelahan sel yang terlalu berlebihan. Perlu diketahui jika ESC tidak memiliki batasan untuk membelah, sehingga hanya sedikit kesalahan dalam penempatan dan kesalahan penempatan DNA, tumoriogenicity bisa terjadi.KLIMANSKAYA, IRINA. 2006. ESSENTIAL STEM CELL METHODS. USA: ACADEMIC PRESS

PENYAKIT YG DAPAT DIATASI OLEH STEM CELL

Ada 3 golongan penyakit yang dapat diatasi oleh stem cell:

a. Penyakit autoimun. Misalnya pada lupus, artritis reumatoid dan diabetes tipe 1. Setelah diinduksi oleh growth factor agar hematopoietic stem cell banyak dilepaskan dari sumsum tulang ke darah tepi, hematopoietic stem cell dikeluarkan dari dalam tubuh untuk dimurnikan dari sel imun matur. Lalu tubuh diberi agen sitotoksik atau terapi radiasi untuk membunuh sel-sel imun matur yang tidak mengenal self antigen (dianggap sebagai foreign antigen). Setelah itu hematopoietic stem cell dimasukkan kembali ke tubuh, bersirkulasi dan bermigrasi ke sumsum tulang untuk berdiferensiasi menjadi sel imun matur sehingga sistem imun tubuh kembali seperti semula.

b. Penyakit degeneratif. Pada penyakit degeneratif seperti stroke, penyakit Parkinson, penyakit Alzheimer, terdapat beberapa kerusakan atau kematian sel-sel tertentu sehingga bermanifestasi klinis sebagai suatu penyakit. Pada keadaan ini stem cell setelah dimanipulasi dapat ditransplantasi ke dalam tubuh pasien agar stem cell tersebut dapat berdiferensiasi menjadi sel-sel organ tertentu yang menggantikan sel-sel yang telah rusak atau mati akibat penyakit degeneratif.

c. Penyakit keganasan. Prinsip terapi stem cell pada keganasan sama dengan penyakit autoimun. Hematopoietic stem cell yang diperoleh baik dari sumsum tulang atau darah tali pusat telah lama dipakai dalam terapi leukemia dan penyakit darah lainnya.