MAKALAH BIOLOGI SEL
“TERAPI ALTERNATIF DENGAN MENGGUNAKAN SEL PUNCA (STEM CELL)”
Disusun Oleh :
1. Karina
2. Dwi Arlita
3. Muhammad Fadli
4. Novia Gestarini Putri
5. Feti Nur Kholifah
6. Husein
7. Sabrina
8. Suci
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA
2012/2013
TERAPI ALTERNATIF DENGAN MENGGUNAKAN SEL PUNCA (STEM CELL)
BAB I
PENDAHULUAN
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi sangat pesat di era globalisasi saat ini. Salah satunya dibidang kesehatan. Perkembangan itu didukung dengan banyaknya para ahli yang melakukan penelitian dan menelaah tentang sesuatu hal yang masih harus diteliti. Penelitian para ahli tersebut ada yang menimbulkan kontoversi tetapi ada juga yang tidak. Penelitian tersebut menimbulkan kontoversi karena adanya penyimpangan yang dilakukan berdasarkan pada pandangan agama maupun etika. Saat ini menimbulkan kontroversi adalah adalanya stem cell. Stem cell merupakan salah satu penemuan baru di bidang kedokteran.
Stem cell adalam bahasa Indonesia disebut juga sel batang atau sel induk, sel ini dapat berkembang menjadi sel apa saja. Stem cell pada dasarnya adalah blok pembangun (building block) pada manusia. Stem cell di dalam embrio pada akhirnya akan berkembang menjadi sel, organ, dan jaringan di dalam tubuh janin. Tidak seperti sel biasa, yang hanya bisa mereplikasi untuk membuat sel sejenis, stem cell bersifat pluripotent. Ketika terbelah, stem cell bisa menjadi salah satu dari 220 sel yang berbeda dalam tubuh manusia. Stem cell juga memiliki kemampuan untuk memperbaharui diri sendiri-mereka dapat mereproduksi diri berkali-kali.
Stem cell mempunyai kemampuan yang luar biasa untuk berkembang menjadi banyak jenis sel berbeda disalam tubuh selama masa awal pertumbuhan. Selain itu juga, dibanyak jaringan mereka bertindak layaknya system perbaikan internal (Internal Repair System). Ketika Stem cell membelah, masing-masing sel baru memiliki potensi tetap sebagai Stem cell atau menjadi sel jenis lain dengan fungsi yang spesifik, seperti sel otot, sel darah merah, atau sel otak.
Pada decade terkahir perhatian dan penelitian dalam bidang sel punca (stem cell) mengalami kemajuan yang sangat pesat, yakni untuk memahami proses tumbuh kembang jaringan tubuh normal, memahami pathogenesis penyakit, pengobatan penyakit-penyakit atau kelainan yang sudah tidak mungkin untuk diobati kembali, penelitian dan pencarian obat-obatan baru(1,2).
Seiring dengan kemajuan teknologi dan pengetahuan dalam bidang kesehatan di Indonesia, para peneliti mulai melakukan pengembangan sel punca (stem cell). Hal ini dipertegas dengan terbitnya keputusan Menkes tentang pembentukan tim Stem Cell Nasional dan juga menunjuk beberapa Rumah Sakit pendidikan sebagai tempat pengembangan ilmu kedokteran. Berdasarkan uraian diatas, maka dibuatlaj makalah yang mengambil judul tentang terapi alternative dengan menggunakan sel punca (stem cell) sebagai pengobatan penyakit.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
1. Definisi sel punca
Sel Punca atau stem cell adalah sel yang tidak atau belum terspesialisasi, berpotensi untuk berkembang menjadi berbagai jenis sel-sel yang spesifik untuk membentuk berbagai jaringan tubuh. Sel punca juga berfungsi sebagai system perbaikan untuk menggantikan sel-sel tubuh yang telah rusak demi kelangsungan hidup organism. Saat sel punca terbelah, sel yang baru mempunyai potensi untuk tetap menjadi stem cell atau menjadi sel lain dengan fungsi yang lebih khusus misalnya sel otot, sel darah merah atau sel otak(2,3,4).
Gambar 1. Sel Punca (stem cell)
2. Karateristik sel punca
Sel punca mempunyai 2 sifat yang khas, yaitu(2,3,4):
a. Differentiate yaitu kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi sel yang lain yang spesifik. Sel punca mampu berkembang menjadi berbagai jenis sel yang khas (spesifik) misalnya sel saraf, sel otot jantung, sel otot rangka, sel pancreas.
b. Self regenerate atau self renew yaitu kemampuan untuk memperbaharui atau meregenerasi dirinya sendiri. Stem cell mampu membuat salinan sel yang persis sama dengan dirinya melalui pembelahan sel.
Gambar 2. Karateristik sel punca (stem cell) terbagi atas differentiate dan self regenerate
3. Jenis Sel Punca
Berdasarkan pada kemampuannya untuk berdiferensiasi sel punca dikelompokkan menjadi:
a. Totipeten
Totipoten yaitu sel punca yang dapat berdiferensiasi menjadi semua jenis sel. Yang termasuk sel punca totipoten adalah zigot dan morula. Sel-sel ini merupakan sel embrionik awal yang memiliki kemampuan untuk membentuk berbagai jenis sel termasuk sel-sel yang menyusun plasenta tali pusat. Karenanya sel punca kelompok ini mempunyai kemampuan untuk membentuk satu individu yang utuh(3,4,5).
b. Pluripoten
Pluripoten yaitu sel punca yang dapat berdiferensiasi menjadi 3 lapisan germinal (ectoderm, mesoderm, dan endoderm) tetapi tidak dapat menjadi jaringan ekstra embrionik seperti plasenta dan tali pusat dan tidak dapat berkembang menjadi 1 fetus yang utuh. Yang termasuk sel ini adalah sel punca embrionik (embryonic stem cell)(3,4,5).
c. Multipoten
Multipoten yaitu sel punca yang dapat berdiferensiasi menjadi berbagai jenis sel misalnya sel punca hemopoetik (hemopoetic stem cell) yang terdapat pada sumsum tulang yang mempunyai kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi berbagai jenis sel yang ada di dalam darah seperti eritrosit, leukosit dan trombosit. Contoh lainnya adalah sel punca saraf (neural stem cell) yang mempunyai kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi sel daraf atau sel glia.
d. Unipoten
Sel punca yang dapat bediferensiasi menjadi satu jenis sel. Berbeda dengan non sel punca, sel punca ini masih mempunyai sifat dapat memperbaharui atau meregenerasi diri (self-regenerate atau self renew). Contohnya erythroid progenitor cells hanya mampu berdiferensiasi menjadi sel darah merah.
4. Sumber Sel Punca
a. Embrionic Stem Cell
Embryonic stem cell adalah stem cell yang didapat dari embrio yang sudah dibuahi. Ketika embrio berumur antara tiga sampai lima hari, ia mengandung stem cell, yang sibuk bekerja untuk menciptakan berbagai organ dan jaringan yang membentuk janin. Embryonic stem cell pertama kali diperoleh dari embrio tikus percobaan sekitar 30 tahun yang lalu, pada tahun 1981. Kemudian pada tahun 1988 para scientist berhasil mendapatkan embrionic stem cell dari embrio manusia dan mengembangkannya di dalam laboraturium. Hal ini disebut human embryonic stem cell.
Didalam embrio terdapat puluhan stem cell. Pada awalnya sel ini masih ‘kosongan’, yang berarti nasib mereka belum ditentukan. Tapi mereka memiliki potensi yang sangat besar. Stem cell bersifat pluripoten, yang berarti mereka dapat berkembang menjadi berbagai jenis sel, berbagai jenis jaringan, dan berbagai organ dalam tubuh manusia.
Sel punca embrionik diambil dari inner cell mass yaitu suatu kumpulan sel yang terletak di satu sisi blastokista embrio, dengan umur 5 hari dan terdiri dari 100 sel. Sel ini dapat berkembang biak secara terus menerus melalui media kultur optimal. Dapat diarahkan menjadi berbagai sel yang terdiferensiasi. Contohnya sel jantung, sel kulit, neuron, hepatosit dan lain-lain serta dapat dipakai untuk transplantasi jaringan yang rusak.
Stem cell embryonic memiliki kemampuan menjadi berbagai jaringan embrio dan tubuh kecuali plasenta dan tali uri. Dapat berkembang dan terspesialisasi menjadi sel multipoten yaitu sel punca dewasa dan dapat berkembang menjadi berbagai sel dan jaringan. Tantangan bagi peneliti sebenarnya adalah cara memanipulasi sel punca dewasa ini sehingga berkembang menjadi sel atau produk yang diinginkan yang dapat digunakan untuk pengobatan.
Sifat dari sel punca embrionik yang pertama adalah dapat berumur panjang dimana memiliki fungsi untuk memperbanyak diri ratusan kali pada media kultur, dulu terpikirkan untuk memperbanyak diri sendiri secara tidak terbatas, tetapi kini diketahui bahwa usia dan perbanyak diri sendiri sel-sel stem juga ada batasnya dimana tejadi mutasi pada gen-gen pada stem cell yang diakibatkan karena pengaruh nutrisi pada media kultur.
Yang selanjutnya adalah mempunyai karyotipe yang normal, dapat bersifat tumorigenik, dimana setiap kontaminasi dengan sel yang tidak berdiferensiasi dapat menimbulkan kanker; dan selalu bersifat allogenik yaitu berpotensi menimbulkan terjadinya rejeksi imunitas dimana dapat terjadi pada metoda somatic cell nuclear transfer atau terapi kloninng.
Therapeutic cloning atau Somatic Cell Nuclear Trnasfer (SCNT) adalah suatu teknik yang bertujuan untuk menghindari suatu resiko penolakan atau rejeksi. Pada teknik ini sel telur donor dikeluarkan dan diganti dengan sel inti resipien. Sel yang telah dimanipulasi ini kemudian akan membelah diri dan setelah menjadi blastokista maka inner cell mass nya akan diambil sebagai embrionyc stem cell. Stem cell ini kemudian dimasukkan kedalam tubuh resipien dan stem cell ini akan berdiferensiasi menjadi sel organ ( sel beta pancreas, sel otot jantung dan lain-lain). Tanpa reaksi penolakan karena sel tersebut mengandung materi genetic resipien.
b. Adult stem cell
Adult stem cell adalah stem cell yang diperoleh dari sel-sel orang dewasa. Orang dewasa juga memiliki stem cell dijantung, otak, sumsum tulang, paru-paru dan organ lainnya. Mereka adalah alat perbaikan built-in kita, meregenerasi sel yang dirusak oleh penyakit, cedera, dan juga karena pemakaian sehari-hari. Adult stem cell memiliki potensi yang lebih terbatas dari embryonic stem cell dan hanya mampu berkembang menjadi jenis jaringan yang sama dengan sel asal.
Tapi penelitian terbaru menunjukkan bahwa stem cell dewasa mungkin memiliki potensi untuk menghasilkan jenis sel lainnya juga. Sebagai contoh, sel-sel hati dapat dipakai untuk memproduksi insulin, yang biasanya dibuat oleh pancreas. Kemampuan ini dikenal sebagai plastisitas atau transdifferntation.
Sel punca dewasa mempunyai dua karateristik. Karateristik pertama adalah sel-sel tersebut dapat berproliferasi utnuk periode yang panjang untuk memperbaharui diri. Karateristik kedua, sel-sel tersebut dapat bediferensiasi untuk menghasilkan sel-sel khusus yang mempunyai karateristik morfologi dan fungsi yang special. Salah satu macam sel punca dewasa adalah sel punca hematopoetik, yaitu sel punca pembentuk darah yang mamapu membentuk sel darah merah, sel darah putih, dan keeping darah yang sehat. Sumber sel punca hematopoetik adalah sumsum tulang, darah tepi, dan darah tali pusar.
5. Macam-macam transplantasi sel punca
Transplantasi sel punca dapat berupa:
a. Transplantasi autologus dimana dilakukan transplantasi menggunakan sel punca pasien itu sendiri, yang dikumpulkan sebelum pemberian kemoterapi dosis tinggi.
b. Transplantasi alogenik yaitu menggunakan sel punca dari donor yang cocok, baik dengan hubungan kelurga atau tanpa hubungan keluarga, atau transplantasi singenik yaitu menggunakan sel punca dari saudara kembar identik.
BAB III
PENGGUNAAN SEL PUNCA (STEM CELL) DALAM PENGOBATAN PENYAKIT
Sel punca dapat digunakan untuk keperluan baik dalam bidang riset maupun pengobatan. Adapun penggunaan kultur stem cell adalah sebagai berikut:
a. Terapi gen
Stem cell khususnya hemopoetik stem cells digunakan sebagai pembawa transgen kedalam tubuh pasien dan selanjutnya dilacak apakah jejaknya stem cell ini berhasil mengekspresikan gen tertentu dalam tubuh pasien. Adanya sifat self renewing pada stem cell menyebabkan pemberian stem cell yang mengandung transgen tidak perlu dilakukan berulang-ulang. Selain itu hematopoetik stem cell juga dapat berdiferensiasi menjadi bermacam-macam gen sehingga transgen tersebut dapat menetap diberbagai macam sel.
b. Penelitian untuk mempelajari proses-proses biologis yang terjadi pada organism termasuk perkembangan organism dan perkembangan kanker
c. Penelitian untuk menemukan dan mengembangkan obat-obat baru terutama untuk mengetahui efek obat terhadap berbagai jaringan
d. Terapi sel (cell based therapy)
Stem cell diapat hidup diluar tubuh manusia, misalnya di cawan petri. Sifat ini dapat digunakan untuk melakukan manipulasi pada stem cell yang dapat ditransplantasikan kedalam organ tubuh utnuk menangani penyakit-penyakit tertentu tanpa mengganggu organ tubuh.
Penggunaan stem cell dalam pengobatan penyakit yang potensial dapat diterapi:
a. Parkison dan alzaimer
b. Cedera medulla spinalis
c. Stroke
d. Luka bakar
e. Penyakit jantung
f. Diabetes
g. Distrofi otot
h. Osteoporosis
i.. Sirosis hepatis
j.. Leukemia
k. Anemia sel sabit
l. , Osteoarthritis
Ada 3 golongan penyakit yang dapat diatasi dengan stem cell:
a. Penyakit autoimun
Misalnya pada lupus, arthritis rheumatoid dan diabetes tipe 1. Setelah diinduksi dengan growth factor agar hematopoetic stem cell banyak dilepaskan dari sumsum tulang belakang ke darah tepi, hematopoetic 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 hemopoetic stem cell dimasukkan kembali ke tubuh, bersirkulasi dan bermigrasi ke sumsum tulang untuk berdiferensiasi menjadi sel imun matur sehingga system imun tubuh kembali seperti semula.
b. Penyakit degenerative
Pada penyakit degenerative sepeti stoke, penyakit Parkinson, penyakit Alzheimer, terdapat beberapa kerusakan atau kematian sel-sel tertentu sehingga bermanifestasi klinis sebagai suatu penyakit. Dalam keadaan ini stem cell setelah dimanipulasi dapat ditransplantasikan kedalam tubuh pasien agar stem cell tersebut dapat berdiferensiasi menjadi sel-sel organ tertentu yang menggantikan sel-sel yang telah rusak atau mati akibat penyakit degenerative.
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 digunakan dalam terapi leukemia dan penyakit darah lainnya.
Penggunaan sel punca dalam pengobatan penyakit:
1. Pengunaan sel punca pada penyakit Medula Spinalis (Spinal Cord)
Cidera pada medulla spinalis disertai demielinisasi menyebabkan hilangnya fungsi neuron. Sel punca dapat mengembalikan fungsi yang hilang dengan cara melakukan remielinisasi. Percobaan dengan sel punca embryonic tikus dapat menghasilkan oligodendrosit yang kemudian dapat menyebabkan remielinisasi akson yang rusak.
2. Penggunaan sel punca pada penyakit Parkinson
Pada penyakit Parkinson didapatkan kematian neuron-neuron nigrastriatal, yang merupakan neuron dopaminergik. Dopamine merupakan neurotransmitter yang berperan dalam gerakan tubuh yang halus. Dengan berkurangnya dopamine maka pada penyakit Parkinson terjadi gangguan gelaja-gejala gerakan halus. Dalam hal ini transplantasi neuron dopamine diharapkan dapat memperbaiki gelaja penyakit parkinson.
3. Penggunaan sel punca pada terapi penyakit stroke
Pada penyakit stroke dicoba untuk menggunakan sel punca mesenkim (mesenchymal stem cell (MSC)) dari sumsum tulang belakang autolog. Penelitian ini didasarkan pada hasil penelitian yang telah dilakukan sebelumnya. Mesenchymal stem cell diperoleh dari aspirasi sumsum tulang. Setelah disuntikkan perifer MSC akan melintas sawar darah otak pada daerah otak yang rusak. Pemberian MSC intravena akan mengurangi terjadinya apoptosis dan menyebabkan proliferasi sel endogen setelah terjadinya stroke.
4. Penggunaan sel punca pada penyakit diabetes tipe I
Pada diabetes tipe I sel pancreas beta yang mensekresi insulin mengalami kerusakan oleh factor genetic, lingkungan dan imunologik. Akibatnya terjadi defisiensi insulin dan menyebabkan hiperglikemi. Transplantasi seluruh organ pancreas cadaver dapat menyembuhkan penderita. Tetapi jumlah cadaver sangat sedikit dan obat imunosupresi yang dibutuhkan untuk mencegah reaksi imunologik menimbulkan banyak efek samping. Transplantasi sel stem merupakan alternative baik dan telah menunjukkan hasil positif pada mencit. Tetapi masih banyak kendala yang harus diatasi supaya penggunaan stem cell untuk menyembuhkan pasien diabetes tipe I dapat terlaksana
5. Penggunaan sel punca pada skin replacement
Dengan bertambahnya pengetahuan mengenai stem cell, maka peneliti telah dapat membuat epidermis dari keratinosit yang diperoleh dari folikel rambut yang dicabut. Hal ini memungkinkan transplantasi epidermis autolog, sehingga menghindari masalah penolakan. Pemakaian skin replacement ini bermanfaat dalam terapi ulkus vena ataupun luka bakar.
6. Penggunaan sel punca pada infark miokardium
Bartineck telah melakukan intracoronary infusion bone marrow stem cells otology pada 22 pasien dengan AMI dan didapatkan hasil yang baik. Penelitian terkini menunjukkan bukti bahwa adult stem cell dan embryonic stem cell dapat menggantikan sel otot jantung yang rusak dan memberikan pembuluh darah baru.
DAFTAR PUSTAKA
1. McNeish, J. (2004) Embryonic Stem Cells in Drug Discovery Nat. Rev. Drug Discov. 3, 70-80
2. Davila, J.C., Cezar, G.G., Thiede, M., Strom, S., Miki, T., Trosko J. (2004) Use and Application of Stem Cells in Toxicology. Toxicol. Sci. 79, 214-223
3. The stem Cell- Stem cell information- The Official national Institute of Health Resource for Stem Cell Research
4. Anatomy 101: Stem cell-Reeve Irvine Research Center- http//: www.reeve.uci.edu/anatomy /stem cells.php Sell, S. (2004) Stem cells. Stem Cell Handbook ed. by Sell, S. 1-18.
5. FOXNews.com - New Stem-Cell Procedure Doesn't Harm Embryos, Company Claims - Biology | Astronomy | Chemistry | Physics Therapeutic use of cell nuclear replacement: Therapeutic cloning-Research in focus- MRC (Medical Research Council) For review: Floss,T., Wurst, W. (2002) Functional Genomics by Gene-trapping in ES cells. Embryonic Stem Cells Methods and Protocols ed. by Turksen, K. 347-379 What are stem eclls? – CSA guide to discovery – http://www.csa.com/discovery guide/stem cell//overview.php
6. Liu S, Qu Y, Stewart TJ et al. Embryonic stem cells differentiate into oligodendrocyts and myelinated in culture and after spinal cord transplantation. PNAS 2000: 97(11):6126-6131
7. Li Y, Chen J, Chen XG, et al. Human marrow stromal cell therapy for stroke in rat: neurotrophins and functional recovery Neurology 2002;59:514 –523
8. Zhao LR, Duan WM, Reyes M, et al. Human bone marrow stem cells exhibit neural phenotypes and ameliorate neurological deficits after grafting into the ischemic brain of rats. ExpNeurol 2002;174:11–20)
9. Bartinek J, Vanderheyden M, Vandekerchove B et al., Intracoronary injection of CD133-positive enriched bone marrow progenitor cells promotes cardiac recovery after recent myocardial infarction. Circulation 2005; 112 (9 suppl): 78-83
10. Stem cells transplantation in myocard infarction: A status report- Ann Intern. Med. 2004 May: 140(9): 729-737
