Pendahuluan

Perkembangan teknologi kultur sel selama beberapa dekade terakhir telah merevolusi cara kita mempelajari biologi dan penyakit manusia. Kultur dua dimensi (2D) yang umum digunakan membantu penelitian dengan kemudahan pengamatan dan manipulasi, namun memiliki keterbatasan besar dalam mereplikasi lingkungan jaringan asli yang kompleks dan dinamis. Oleh karena itu, muncul kultur tiga dimensi (3D) yang lebih mampu meniru struktur dan fungsi jaringan secara nyata sehingga memungkinkan pemodelan biologi yang lebih akurat (Clevers, 2016).

Model kultur 3D seperti organoid culture memberikan kesempatan bagi para peneliti untuk memahami interaksi antar sel dalam ruang yang menyerupai kondisi in vivo. Dengan demikian, respons biologis yang diperoleh dari kultur ini cenderung lebih realistis dan relevan untuk penelitian dasar maupun terapan. Hal ini menjadi sangat penting dalam pengembangan obat, terapi regeneratif, dan studi penyakit yang menuntut pemahaman mendalam mengenai jalur sinyal dan dinamika seluler (Lancaster & Knoblich, 2014).

Selain itu, kultur 3D juga membuka peluang dalam bidang personalized medicine. Dengan menumbuhkan organoid dari sel pasien, para peneliti dapat menguji respons obat secara individual, sehingga terapi dapat disesuaikan dengan kondisi spesifik pasien tersebut. Pendekatan ini meningkatkan kemungkinan keberhasilan terapi dan mengurangi efek samping, sebuah terobosan yang membawa pengobatan menuju era yang lebih personal dan efektif (Huch & Koo, 2015).

Definisi dan Karakteristik Utama Organoid Culture

Organoid culture merupakan teknik inovatif di mana sel-sel punca ditumbuhkan dalam lingkungan 3D yang mendukung diferensiasi dan organisasi menyerupai organ asli. Organoid adalah struktur miniatur yang terdiri dari berbagai tipe sel yang berinteraksi dan tersusun secara terorganisir sehingga mampu meniru arsitektur dan fungsi biologis dari organ yang diwakilinya (Clevers, 2016).

Salah satu keunggulan utama organoid adalah kemampuannya mempertahankan heterogenitas seluler. Hal ini berarti organoid berisi berbagai jenis sel spesifik yang ada dalam jaringan asli. Hal ini menjadikan organoid sebagai model yang lebih representatif dibandingkan kultur 2D yang biasanya hanya terdiri dari satu jenis sel. Organisasi ini memungkinkan studi yang lebih akurat tentang interaksi sel, pengaruh lingkungan mikro, serta respons terhadap stimulus dan terapi (Lancaster & Knoblich, 2014).

Organoid dapat dihasilkan dari berbagai jenis sel punca, termasuk sel punca embrionik, sel punca pluripoten terinduksi (iPSCs), maupun sel jaringan dewasa yang diisolasi secara langsung. Fleksibilitas ini memungkinkan pengembangan model organoid untuk berbagai organ seperti otak, hati, usus, dan paru-paru, serta berbagai aplikasi penelitian penyakit genetik, kanker, dan toksikologi (Huch & Koo, 2015).

Berikut adalah contoh perkembangan sampel organoid dari Rutgers Cancer Institute.

Gambar 1a. Kultur Organoid Tumor Hati

Gambar 1b. Kultur Organoid Tumor Paru

Gambar 1c. Kultur Organoid Tumor Kolon

Teknik Dasar dalam Membuat Organoid Culture

Pembuatan organoid dimulai dengan isolasi dan pemurnian sel punca yang memiliki potensi diferensiasi. Sel punca ini selanjutnya ditempatkan dalam matriks ekstraseluler sintetis atau alami, seperti Matrigel, yang mendukung pertumbuhan 3D dan interaksi seluler. Kemudian, media kultur diperkaya dengan berbagai faktor pertumbuhan, hormon, dan molekul pengatur yang disesuaikan dengan jenis organ yang ingin direplikasi. Faktor-faktor ini mengarahkan diferensiasi dan proliferasi sel menuju pembentukan struktur organoid yang fungsional.

Proses kultur organoid biasanya memerlukan waktu beberapa minggu hingga struktur yang diinginkan terbentuk dan menunjukkan fungsi biologis yang stabil. Selama proses ini, lingkungan mikro diatur secara ketat untuk meniru kondisi fisiologis, termasuk pH, oksigen, dan nutrisi.

Sebagai contoh, berikut adalah gambaran protokol pembentukan organoid serial menggunakan jaringan kanker kolorektal primer. Pada protokol di bawah ini, kegiatan dimulai dengan mengambil sel dari jaringan kanker usus besar pasien. Kemudian dipilih sel-sel yang bersifat sel punca kanker seperti para rangkaian kegiatan pertama (Tumor Dissociation and Cell Isolation). Sel-sel ini ditanam dalam gel khusus (Matrigel) sehingga bisa tumbuh menjadi organoid pertama.

Pada bagian selanjutnya, setelah organoid terbentuk, sel-sel dipecah menjadi sel tunggal dan ditanam lagi untuk membuat organoid kedua dan seterusnya, untuk melihat seberapa baik sel punca kanker bisa berkembang dan memperbanyak diri. Selama proses ini, peneliti juga memeriksa perubahan bentuk organoid dan tanda-tanda khusus pada sel punca kanker, serta bisa mencoba memberikan obat untuk melihat bagaimana pengaruhnya terhadap pertumbuhan organoid.

Gambar 2 Protokol untuk Uji Pembentukan Organoid Serial Menggunakan Jaringan Kanker Kolorektal Primer
(Masibag dkk., 2022)

Diferensiasi Sel dalam 3D Culture

Diferensiasi sel adalah proses di mana sel punca berubah menjadi sel dengan bentuk dan fungsi tertentu, misalnya sel hati, sel usus, atau sel saraf. Dalam kultur 3D, lingkungan di sekitar sel dibuat menyerupai kondisi alami di tubuh, sehingga proses diferensiasi bisa terjadi lebih mirip dengan cara alami.

Salah satu faktor penting adalah matriks ekstraseluler, yaitu jaringan penopang di sekitar sel. Matriks ini tidak hanya memberikan bentuk dan dukungan bagi sel, tetapi juga menyampaikan sinyal kimia yang membantu sel “mengerti” kapan dan bagaimana mereka harus berubah. Sel punca memiliki reseptor di permukaannya yang merasakan sinyal dari matriks, kemudian menyalurkan pesan itu ke dalam inti sel untuk mengaktifkan gen-gen yang diperlukan agar sel berkembang menjadi tipe tertentu.

Selain itu, interaksi antar sel dalam kultur 3D juga sangat penting. Sel-sel bisa saling berkomunikasi melalui sambungan langsung atau melepaskan faktor kimia yang memengaruhi sel tetangganya. Komunikasi ini membantu diferensiasi berjalan secara lebih terkoordinasi, sehingga sel tidak hanya berubah bentuk, tetapi juga berfungsi dengan baik, lebih mirip dengan jaringan asli di tubuh manusia. Dengan kata lain, kultur 3D memungkinkan sel tumbuh dan berkembang dalam “mini-tubuh” yang sederhana, sehingga peneliti bisa mempelajari proses diferensiasi dan fungsi jaringan dengan lebih akurat dibandingkan kultur 2D tradisional.

Aplikasi Organoid Culture dalam Penelitian Penyakit dan Pengembangan Obat

Organoid telah menjadi model penting dalam studi penyakit karena kemampuannya meniru kondisi jaringan asli. Dengan mengembangkan organoid dari sel pasien yang memiliki mutasi genetik tertentu, para ilmuwan dapat mengamati patogenesis penyakit secara lebih mendalam. Misalnya model organoid kanker memungkinkan analisis respons terhadap berbagai obat kemoterapi sehingga mempermudah penemuan terapi yang lebih efektif dan personal. Selain itu, organoid juga digunakan dalam studi penyakit infeksi, seperti infeksi virus SARS-CoV-2, untuk memahami mekanisme masuk dan replikasi virus.

Dalam pengembangan obat, organoid culture menyediakan platform uji yang lebih akurat dan cepat dibandingkan model hewan. Hal ini juga mengurangi ketergantungan pada percobaan in vivo yang lebih mahal dan kompleks.

Produk Kultur Organoid

Sino Biological Inc. merupakan perusahaan bioteknologi global yang menyediakan berbagai produk berkualitas tinggi untuk penelitian organoid, termasuk cytokines, growth factors, dan antibodi penanda organoid. Produk-produk ini mendukung pembentukan dan diferensiasi berbagai jenis organoid, seperti paru, otak, hati, ginjal, usus, jantung, hingga retina. Selain itu, Sino Biological juga menawarkan solusi penelitian tumor organoid serta panduan lengkap seperti Organoid Culture and Characterization Guide dan Organoid-Immune Co-culture for Cancer Immunotherapy Research. Dengan menyediakan komponen esensial seperti EGF, NOG, dan RSPO1, Sino Biological membantu peneliti menciptakan lingkungan kultur yang optimal. Secara keseluruhan, perusahaan ini berperan penting dalam pengembangan riset organoid 3D untuk studi biologi, penyakit, dan terapi regeneratif.

Untuk pertanyaan produk dan stock lebih lanjut Bapak/Ibu dapat menghubungi kami PT. Indogen melalui email sales.indogen@gmail.com atau melalui WhatsApp berikut untuk fast respon WhatsApp Indogen.

Referensi :

Clevers, H. (2016). Modeling development and disease with organoids. Cell, 165(7), 1586–1597. https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.05.082

Huch, M., & Koo, B. K. (2015). Modeling mouse and human development using organoid cultures. Development, 142(18), 3113–3125. https://doi.org/10.1242/dev.118570

Lancaster, M. A., & Knoblich, J. A. (2014). Organogenesis in a dish: Modeling development and disease using organoid technologies. Science, 345(6194), 1247125. https://doi.org/10.1126/science.1247125

Masibag, R. R., Bergin, C. J., & Benoit, Y. D. (2022). Protocol for serial organoid formation assay using primary colorectal cancer tissues to evaluate cancer stem cell activity. STAR Protocols, 3(1), 101218. https://doi.org/10.1016/j.xpro.2022.101218

Rutgers Cancer Institute. (n.d.). Organoid sample images. Rutgers Cancer Institute. Diakses pada 24 Oktober 2025, dari https://cinj.org/research/organoid-sample-images

Artikel Terkait

1. https://indogen.id/mengenal-alat-alat-yang-wajib-ada-di-laboratorium-sel-kultur/
2. https://indogen.id/mengenal-prinsip-dasar-crispr-dan-cloning-tools-studi-kasus-origene-dan-cyagen/
3. https://indogen.id/crispr-gene-editing-standard-crrna-chemical-modified-hup-crrna-chemical-modified-tracrrna-chemical-modified-grna-cas9-mrna-cas9-protein-t7e1-protein-3-in-1-package/
4. https://indogen.id/prosedur-cloning-cdna-dan-viral-gene-delivery-dari-brand-origene/
5. https://indogen.id/general-protein-expression-e-coli-yeast-insect-baculovirus-mammalian-cells-cell-free/