Pendahuluan

Gambar 1: Kanker adalah proses proliferasi sel normal yang tidak terkendali akibat pengaruh faktor lingkungan dan mutasi genetik. (Sc: Cancer Development Mechanisms)

Kanker merupakan penyakit yang kompleks karena tidak hanya melibatkan pertumbuhan sel yang tidak terkendali, tetapi juga interaksi antara sel tumor, sistem imun, pembuluh darah, dan lingkungan mikro di sekitarnya. Kompleksitas tersebut menjadi salah satu alasan mengapa penelitian kanker tidak cukup dilakukan hanya menggunakan kultur sel. Model hewan diperlukan untuk melihat bagaimana tumor berkembang dalam suatu organisme secara lebih menyeluruh.

Dalam penelitian kanker, model hewan digunakan untuk mempelajari proses pembentukan tumor, perkembangan dan metastasis, mekanisme penyakit, hingga pengujian kandidat obat. Namun, tidak ada satu model yang mampu menggambarkan seluruh karakteristik kanker manusia. Oleh karena itu, berbagai metode telah dikembangkan, mulai dari induksi menggunakan karsinogen kimia hingga teknologi modern seperti patient-derived xenograft (PDX), genetically engineered mouse models (GEMM), organoid, dan humanized mouse.

Perkembangan tersebut menunjukkan bahwa penelitian kanker saat ini tidak hanya berfokus pada bagaimana menghasilkan tumor pada hewan, tetapi juga bagaimana membuat model tersebut semirip mungkin dengan kondisi kanker manusia.

Dari Karsinogen Kimia hingga Model Genetik

Salah satu metode paling klasik untuk menghasilkan kanker pada hewan adalah induksi menggunakan karsinogen kimia. Senyawa tertentu dapat menyebabkan kerusakan DNA dan perubahan seluler yang kemudian berkembang menjadi tumor. Model ini berguna untuk mempelajari proses karsinogenesis dan perkembangan tumor secara bertahap.

Keunggulan metode induksi kimia adalah hewan tetap memiliki jaringan dan sistem imun yang relatif utuh. Namun, pembentukan tumor dapat membutuhkan waktu cukup lama dan respons terhadap induksi dapat bervariasi. Selain itu, karakteristik tumor yang terbentuk tidak selalu sama dengan kanker manusia.

Tabel 1. Produk terkait Karsinogen Kimia

Metode lain yang lebih sederhana adalah xenograft, yaitu transplantasi sel kanker ke hewan. Salah satu bentuk yang paling umum adalah cell-line-derived xenograft (CDX). Model ini banyak digunakan dalam pengembangan obat karena pertumbuhan tumornya relatif cepat dan hasilnya cukup reproducible.

Kelemahannya, sel kanker yang digunakan biasanya berasal dari cell line yang telah lama dikultur sehingga tidak selalu mempertahankan seluruh karakteristik tumor pasien. Selain itu, penggunaan hewan dengan sistem imun yang ditekan membuat interaksi antara tumor dan sistem imun tidak dapat dipelajari secara optimal.

Ingin mencari informasi cell line untuk sel kanker bisa cek artikel berikut : Referensi Cell Line untuk Studi Kanker? Cek Artikel ini!

Model yang Lebih Mendekati Kanker Manusia

Keterbatasan xenograft konvensional mendorong berkembangnya patient-derived xenograft (PDX). Berbeda dengan CDX yang menggunakan cell line, PDX menggunakan jaringan tumor yang berasal langsung dari pasien.

PDX memiliki keunggulan karena dapat mempertahankan sebagian karakteristik dan heterogenitas tumor pasien. Hal ini menjadikannya menarik untuk penelitian precision medicine, khususnya dalam mempelajari respons tumor terhadap berbagai terapi. Namun, karena PDX umumnya menggunakan hewan dengan sistem imun yang terganggu, interaksi antara tumor manusia dan sistem imun manusia masih belum dapat direpresentasikan secara sempurna. PDX juga membutuhkan biaya dan waktu yang lebih besar.

Pendekatan lain adalah genetically engineered mouse models (GEMM). Pada model ini, perubahan genetik tertentu dibuat pada hewan untuk menghasilkan tumor. Keunggulannya adalah tumor dapat berkembang secara de novo dalam jaringan atau organ tertentu dengan sistem imun yang tetap tersedia. GEMM sangat bermanfaat untuk memahami hubungan antara mutasi genetik dan perkembangan kanker.

Namun, GEMM juga memiliki keterbatasan. Pembuatan dan pemeliharaannya relatif kompleks, serta perubahan genetik pada hewan tidak selalu dapat menggambarkan seluruh keragaman genetik kanker manusia.

Sistem Imun Menjadi Fokus

Perkembangan terapi kanker modern semakin menekankan pentingnya sistem imun. Hal tersebut mendorong penggunaan syngeneic models, yaitu model yang menggunakan sel tumor yang kompatibel secara genetik dengan hewan sehingga sistem imun tetap berfungsi.

Model syngeneic sangat berguna untuk penelitian imunoterapi, karena peneliti dapat mengamati bagaimana sistem imun berinteraksi dengan tumor dan bagaimana terapi memengaruhi interaksi tersebut. Kelemahannya adalah tumor yang digunakan berasal dari hewan, sehingga tidak sepenuhnya mewakili karakteristik kanker manusia.

Untuk mengatasi keterbatasan tersebut, dikembangkan humanized mouse models. Model ini memungkinkan komponen sistem imun manusia direkonstruksi dalam hewan sehingga interaksi antara tumor manusia dan sistem imun manusia dapat dipelajari.

Pendekatan ini memiliki potensi besar untuk penelitian imunoterapi, tetapi masih menghadapi tantangan berupa kompleksitas, biaya, dan keterbatasan dalam merekonstruksi sistem imun manusia secara sempurna.

Organoid Menjadi Jembatan antara Kultur Sel dan Hewan

Salah satu perkembangan yang menarik dalam penelitian kanker adalah penggunaan organoid. Organoid merupakan struktur tiga dimensi yang dikembangkan dari sel dan dapat mempertahankan beberapa karakteristik jaringan asal.

Dalam penelitian kanker, organoid yang berasal dari tumor pasien dapat digunakan untuk mempelajari respons terhadap obat. Organoid juga dapat dikombinasikan dengan model hewan melalui pendekatan organoid-derived xenograft.

Keunggulan pendekatan ini adalah kemampuannya mempertahankan karakteristik tertentu dari tumor dalam sistem tiga dimensi. Hal tersebut dapat memberikan informasi yang lebih relevan dibandingkan kultur sel dua dimensi. Namun, organoid belum mampu mempertahankan seluruh komponen lingkungan mikro tumor, seperti sistem imun dan pembuluh darah. Karena itu, organoid tidak selalu dimaksudkan untuk menggantikan model hewan, tetapi dapat menjadi pelengkap yang menghubungkan penelitian in vitro dengan in vivo.

Baca juga artikel berikut mengenai kultur organoid : Mengenal Organoid Culture dan Diferensiasi Sel dalam 3D Culture

Model yang Tepat untuk Kanker yang Berbeda

Tidak semua kanker membutuhkan model yang sama. Untuk kanker payudara, misalnya, CDX, PDX, GEMM, dan model ortotopik dapat digunakan sesuai tujuan penelitian. PDX lebih sesuai untuk penelitian yang berorientasi pada karakteristik tumor pasien, sedangkan GEMM dapat digunakan untuk mempelajari mekanisme genetik.

Pada kanker kolorektal, induksi kimia dapat digunakan untuk mempelajari proses pembentukan tumor, sementara PDX dan organoid dapat membantu penelitian mengenai respons terapi. Untuk kanker paru-paru, GEMM dapat digunakan untuk mempelajari peran perubahan genetik tertentu, sedangkan xenograft dan PDX dapat digunakan untuk pengujian kandidat obat. Sementara itu, kanker pankreas memiliki lingkungan mikro tumor yang sangat kompleks sehingga PDX, GEMM, dan organoid menjadi pendekatan yang menarik untuk mempelajari interaksi antara tumor dan lingkungannya.

Hal tersebut menunjukkan bahwa pemilihan model sebaiknya tidak hanya didasarkan pada kemudahan penggunaannya, tetapi juga pada pertanyaan biologis yang ingin dijawab.

Tabel 2. Rangkuman Kelebihan dan Keterbatasan Berbagai Model

Meskipun teknologi pemodelan kanker terus berkembang, tantangan utama masih sama, yaitu bagaimana menghasilkan model yang benar-benar dapat memprediksi kondisi manusia. Perbedaan spesies, heterogenitas tumor, lingkungan mikro, dan sistem imun menjadi faktor yang dapat menyebabkan hasil penelitian hewan tidak selalu diterjemahkan secara langsung ke pasien.

Masa depan penelitian kanker kemungkinan akan mengarah pada kombinasi berbagai model, bukan bergantung pada satu model saja. Organoid dapat digunakan untuk screening awal, PDX untuk mempertahankan karakteristik tumor pasien, sedangkan model imunokompeten dapat digunakan untuk mempelajari respons imun. Integrasi model-model tersebut dengan data genomik dan teknologi omics berpotensi menghasilkan pendekatan yang lebih personal dan prediktif.

Selain itu, pengembangan model kanker juga perlu memperhatikan prinsip 3R (Replacement, Reduction, dan Refinement) untuk mengurangi penggunaan hewan dan meningkatkan kesejahteraan hewan penelitian.

Untuk pertanyaan produk dan stock lebih lanjut dapat menghubungi kami PT. Indogen melalui email sales.indogen@gmail.com atau melalui WhatsApp pada link berikut https://wa.me/6281293185185

Referensi :

1. Application of Animal Models in Cancer Research: Recent Progress and Future Prospects
2. Cancer Development Mechanisms
3. Mammalian models of chemically induced primary malignancies exploitable for imaging-based preclinical theragnostic research