Sejak penemuannya pada tahun 1981, sel punca telah berkembang dan digunakan dalam berbagai aplikasi terapeutik yang menjanjikan. Stem cell mampu bertahan sebagai topik media kesehatan dan dengan banyak upaya penelitian yang menjaga mendapatkan momentumnya hingga lebih dari 40 tahun kemudian.

Apa itu Stem Cell?

Sifat utama yang teridentifikasi dari stem cell (SC) adalah kemampuan dalam pembaharuan diri, mempertahankan keadaan non-diferensiasi setelah banyak siklus pembelahan sel. Meskipun kemampuan untuk membelah diri tanpa batas terbagi merata antara SC dan cell line immortal, perbedaan utamanya adalah SC merupakan bagian normal dari perkembangan organisme multisel, sedangkan cell line immortal berproliferasi tanpa batas karena mutasi. Karakteristik kunci kedua dari SC terletak pada potensinya atau kapasitasnya untuk berdiferensiasi menjadi sel-sel spesifik dalam kondisi tertentu. Secara umum, potensi SC menjadi lebih terbatas saat mereka mengalami diferensiasi dalam kondisi tertentu selama perkembangan organisme.

Stem Cell Berasal dari Manakah?

Salah satu kesalahpahaman mengenai stem cell yang sering terjadi adalah bahwa semua stem cell berasal dari embrio awal yang dikenal sebagai sel punca embrionik (ESC). Tetapi, berbagai penelitian dan pengetahuan menunjukkan bahwa stem cell dapat berasal dari sumber selain ESC. Sel induk somatik (dewasa) ditemukan dalam tubuh sepanjang hidup dan diyakini hanya berdiferensiasi menjadi sel spesifik di dalam jaringan tertentu. Seiring bertambahnya usia, SC berperan penting dalam membantu mengisi pasokan sel-sel khusus tubuh yang tidak dapat bereplikasi melalui pembelahan, contohnya sel darah dan sel otot. Terdapat beberapa faktor mempengaruhi potensi diferensiasi SC pada tubuh, yaitunya jenis SC, sumber, tahap perkembangan, kondisi fisiologis/eksperimental, dan banyak faktor lainnya.

Tabel 1. Jenis-jenis stem cell

Gambar 1. Isolasi sel stromal mesenkim umbilical cord

Riset Stem Cell dan Jenis Stem Cell

Mengingat pertimbangan regulasi etis dan keterbatasan legislatif pada masing-masing negara terkait penelitian ESC menjadikan fokus terbaru lebih bertumpu pada potensi terapeutik dari SC somatik. Berbeda dengan ESC, SC somatik memiliki kemampuan terbatas untuk berdiferensiasi menjadi jenis sel spesifik dengan kemampuan multipotensi yang terbatas wilayah derivasi. Kemampuan SC somatik untuk melakukan transdiferensiasi (menghasilkan berbagai sel jenis berbeda) masih menjadi topik penelitian penting dalam ilmu kedokteran regeneratif. Beberapa contoh SC somatik antara lain, sel mammae, hematopoietik, mesenkim, endotel, saraf, olfaktori dan masih banyak lagi. ESC juga masih digunakan bersamaan SC somatik sebagai model untuk mempelajari kelainan genetik, mekanisme kontrol siklus sel, dan area lainnya dengan potensi klinis.

Stem Cell Somatik (Dewasa)

Stem cell mesenkimal (MSC)

● MSC dibedakan menjadi berbagai jenis jaringan atau sel: osteoblas, adiposit, kondroblas, hepatosit, dan banyak lagi.

● MSC dapat diisolasi dari sumsum tulang, jaringan adiposa, paru-paru, plasenta, tali pusat, dan gigi.

MSC mengamplifikasi secara cepat dan menghasilkan lingkungan mikro imunosupresif lokal yang berkontribusi pada aplikasi luas dalam rekayasa jaringan, terapi sel dan terapi gen. Sel regeneratif turunan adiposa (ADRC) yang meliputi MSC, diketahui memodulasi respons inflamasi dengan mengubah sekresi sitokin sel lain. Dengan demikian, saat ini penelitian tentang evaluasi potensi terapeutik pengaruh MSC terhadap respons imun sedang gencar dilakukan.

Stem cell hematopoietik (HSC)

● HSC berdiferensiasi menjadi semua sel darah melalui hematopoiesis.

● HSC diisolasi dari sumsum tulang dan darah tali pusat.

Sel induk saraf (NSC)

● NSC berdiferensiasi menjadi neuron, astrosit, dan oligodendrosit.

● NSC diisolasi dari berbagai bagian otak dewasa dan daerah non-neurogenik seperti sumsum tulang belakang.

NSC dapat membangun sirkuit saraf yang fungsional dan telah dipelajari untuk mengobati penyakit neurodegeneratif, penyakit SSP herediter dan cedera tulang belakang.

Sel Induk Embrionik (ESC)

Berbeda dengan SC lainnya, ESC mampu melakukan pembaharuan diri tanpa batas. Plastisitas dan potensi kapasitas tak terbatas untuk pembaharuan diri dari ESC menghasilkan usulan terapi ESC untuk pengobatan regeneratif dan penggantian jaringan. Untuk memvisualisasikan studi tersebut, penggunaan ESC dengan GFP/RFP yang diekspresikan secara konstitutif merupakan alat berharga untuk pelacakan sel dan penelitian sel induk embrionik in vitro dan in vivo.

Modeling Penyakit dan Studi Stem Cell

Stem cell memberikan berbagai tujuan dan hasil di seluruh proses penelitian, mulai dari studi perkembangan dan diagnostik biologis, hingga validasi target untuk pengembangan obat dan terapi penggantian sel.

Studi Perkembangan

● SC dengan tag fluorescent (contohnya GFP/RFP) dapat digunakan sebagai marker untuk studi pengembangan dan diferensiasi.

● Studi kanker sering menggunakan SC untuk mempelajari faktor genetik & molekuler yang mempengaruhi kontrol siklus sel.

Studi penyakit untuk Pengembangan Obat

● Dalam studi model penyakit, SC dengan ekspresi genetik alami (mis. diturunkan dari pasien) atau rekayasa dari keadaan penyakit.

● Dalam studi skrining obat kandidat, yaitu dengan menggunakan model SC khusus pasien yang relevan.

Terapi Penggantian Sel

Transplantasi sumsum tulang adalah bentuk paling umum dari terapi berbasis SC yang telah digunakan selama puluhan tahun untuk membantu mengobati kanker darah seperti leukemia. SC dapat menyediakan sumber sel terbarukan untuk mengobati penyakit seperti Parkinson, stroke, penyakit jantung, diabetes, dan penyakit lainnya.

Terapi SC untuk Pengobatan Kerusakan Jantung

SC mampu menawarkan cara untuk memperbaiki dan/atau mengganti jaringan jantung yang rusak dan juga berpotensi mengobati kerusakan akibat infark miokard akut (serangan jantung) dan gagal jantung kongestif. Jantung manusia terdiri dari beberapa jenis sel, tetapi fokus utama terletak pada tiga jenis sel jantung yang rusak: kardiomiosit, cardiac pacemaker dan sel endotel.

Kardiomiosit dapat ditumbuhkan di laboratorium dari ESC. Selain dari ESC, studi tambahan juga menunjukkan bahwa kardiomiosit dapat berasal dari pluripoten SC yang dapat menggantikan jaringan rusak dan melepaskan sinyal untuk meningkatkan fungsi jantung setelah serangan jantung.

Protein meflin merupakan protein membran glikosilfosfatidilinositol (GPI) telah diidentifikasi sebagai marker spesifik MSC. Studi pada tahun 2019 menunjukkan bahwa meflin terlibat dalam perbaikan jaringan jantung setelah cedera serta memiliki peran inhibisi diferensiasi myofibroblast sel fibroblastik jantung dan perkembangan fibrosis jantung.

Kebutuhan Produk Riset Stem Cell

Indogen menawarkan konsultasi Q&A khusus dan komprehensif lini produk stem cell dengan membantu menyediakan kebutuhan dan informasi seputar stem cell. Kami juga menyediakan berbagai suplemen kultur dan media diferensiasi untuk mendukung pertumbuhan dan pemeliharaan SC tersebut.

Berikut kami tawarkan beberapa produk dari Cyagen.

Tabel 2. Produk stem cell dari Cyagen

Tabel 2. Produk media kultur stem cell dari Cyagen

Tabel 3. Produk media diferensiasi stem cell dari Cyagen

Tabel 2. Produk media kriopreservasi sel mamalia dari Cyagen

Referensi:

1. A Closer Look At Stem Cells. Heart Disease – An Overview. ISSCR.
2. Hara A, Kobayashi H, Asai N, Saito S, Higuchi T, Kato K, Okumura T, Bando YK, Takefuji M, Mizutani Y, Miyai Y, Saito S, Maruyama S, Maeda K, Ouchi N, Nagasaka A, Miyata T, Mii S, Kioka N, Worthley DL, Murohara T, Takahashi M, Enomoto A. 2019. Roles of the Mesenchymal Stromal/Stem Cell Marker Meflin in Cardiac Tissue Repair and the Development of Diastolic Dysfunction. Circ Res. 2019 Aug 2;125(4):414-430.

Artikel terkait:

1. Introduksi Flow Cytometer dan Prinsip Kerjanya [Link]
2. Bagaimana Memilih Antibodi untuk Flow Cytometry [Link]
3. Aplikasi Metode Flow Cytometry dan Perkembangan Jenis Assay [Link]
4. Prosedur Flow Cytometry dan Seleksi Jenis Antibodi Flow Cytometry [Link]
5. Introduksi Teknik Imunofluoresensi dengan Immunofluorescence Kit [Link]
6. Mengenal Praktek dan Prosedur Teknik Imunofluoresensi (IF) [Link]