Refrat Stem Sel

Bab I

Pendahuluan

Transplantasi stem cell adalah suatu tehnik untuk memperbaiki fungsi sumsum tulang

pada pasien yang mengalami kerusakan berat pada sumsum tulangnya. Kerusakan tersebut dapat

terjadi karena kegagalan primer pada sumsum tulang, penghancuran sumsum tulang oleh

penyakit atau akibat terpapar bahan kimia/radiasi secara intensif. Pada awalnya sumber

transpalantasi adalah sumsum dari donor sehat yang memiliki type jaringan (human leukocyte

antigen [HLA]) yang sama dengan pasien. Biasanya pendonor adalah saudara kandung pasien.

Saat ini sedang di kembangkan program untuk mendapatkan donor yang tidak memiliki

hubungan kekerabatan dengan pasien namun memiliki type jaringan yang cocok, pendekatan ini

memerlukan pemeriksaan puluhan ribu orang dalam rangka menemukan donor yang tepat. 1

Saat ini banyak penelitian stem sel yang sedang dikembangkan dengan harapan untuk

mencapai terobosan medis baru. Para ilmuwan sedang berusaha untuk menciptakan suatu terapi

baru untuk membangun kembali atau menggantikan sel yang rusak dengan jaringan baru yang

dibiakkan dari stem sel dan memberikan harapan pada pasien penderita kanker, diabetes,

penyakit kardiovaskuler, cedera medula spinalis, dan berbagai jenis kelainan lain. Stem sel

dewasa maupun embrionik juga dapat memberikan merode baru bagi para ilmuwan untuk

mengembangkan metode baru untuk menemukan dan menguji obat baru. Stem sel juga

merupakan alat yang sangat bermanfaat untuk penelitian yang dilakukan guna memahami dasar

biologi tubuh manusia. Dengan turut mengajak para ilmuwan ahli, dokter, ahli bioetik, dan

lainnya, Akademi Nasional telah memeriksa potensi teknik stem sel untuk pengobatan dan

menyediakan suatu forum untuk membahas pengaruh etik dan dilema moral dari penelitian stem

sel.

Bab II

Definisi , klasifikasi dan sumber Stem sel

A. Definisi Stem Sel

Stem sel merupakan sel yang belum memiliki spesialisasi tertentu di dalam tubuh

manusia yang dapat berkembang menjadi sel jaringan tubuh, yang masing-masing

memiliki fungsi sel baru yang berbeda-beda. Contoh terbaik dari stem sel adalah sel

sumsum tulang yang masih belum memiliki spesialisasi tertentu dan dapat berubah menjadi

sel-sel jaringan tubuh seperti sel darah, misalnya sel darah merah dan sel darah putih,

dimana beberapa jenis sel baru ini nampak memiliki fungsi khusus, seperti dapat

menghasilkan antibodi, berfungsi untuk melawan infeksi dan transportasi gas. Ini berarti

bahwa terdapat satu jenis sel yang berasal dari jenis sel lain sehingga kemudian disebut

dengan istilah “stem sel.” Pada dasarnya, stem sel akan tetap tidak terikat sampai dia

memperoleh sinyal untuk berkembang menjadi suatu sel jaringan tubuh.

Stem sel memiliki sifat yang sangat luar biasa dan dapat berkembang menjadi

berbagai jenis sel dalam tubuh manusia. Stem sel berfungsi sebagai suatu sistem perbaikan

karena dapat terus membelah tanpa batas guna menggantikan sel lain. Saat stem sel akan

membelah, tiap sel baru berpotensi untuk tetap menjadi stem sel atau berkembang menjadi

jenis sel lain dengan fungsi khusus yang baru, seperti sel darah, sel otak, dll.

Sebagian besar proses perbaikan jaringan pada mamalia nampak tidak bergantung

pada proses dediferensiasi dan dipicu oleh aktivasi dari stem sel atau sel progenitor yang

sudah ada sebelumnya. Menurut definisinya, posisi sel progenitor adalah antara suatu stem

sel dan sel yang sudah berdiferensiasi sempurna. Namun, beberapa vertebrata seperti

salamander akan melakukan regenerasi dari bagian tubuhnya yang hilang melalui suatu

proses dediferensiasi dari sel jaringan tubuh menjadi sel prekursor. Sel yang mengalami

dediferensiasi ini kemudian akan berproliferasi dan akan membentuk sel jaringan tubuh

baru penyusun organ yang mengalami regenerasi. Beberapa avertebrata seperti cacing

pipih Planaria dan hydra akan melakukan regenerasi jaringan dengan sangat cepat dan

tepat. Istilah “stem” sebenarnya berasal dari monografi botani lama dari terminologi yang

sama dengan stem pada tanaman, dimana stem sel ditemukan pada akar bagian apikal dan

meristem tunas yang menyebabkan tanaman dapat beregenerasi. Saat ini, stem sel sudah

diisolasi dari embrio preimplantasi, fetus, dewasa serta tali pusat dan pada kondisi tertentu,

beberapa sel yang belum berdiferensiasi ini dapat bersifat pluripoten (dapat menghasilkan

sel dari ketiga lapisan germinal, yaitu ektoderm, mesoderm dan endoderm) atau multipoten

(dapat menghasilkan beberapa jenis sel jaringan tubuh lain).

BAB III

Sumber dan usaha untuk mendapatkan Stem Cell

Klasifikasi dan Sumber dari Stem Sel

Berdasarkan asalnya, stem sel dapat diklasifikasikan menjadi empat kelompok besar, yaitu stem

sel yang berasal dari embrio; stem sel dari fetus; stem sel dari tali pusat; dan stem sel dari

manusia dewasa. Tiap kelompok besar ini dapat dibagi menjadi beberapa kelompok kecil

(Gambar 1). Beberapa meyakini bahwa stem sel dewasa dan fetal berkembang dari stem sel

embrionik dan sedikit stem sel yang ditemukan pada organ manusia dewasa merupakan sisa dari

stem sel embrionik asli yang gagal berdiferensiasi menjadi organ sempurna atau tersisa di dalam

organ yang nantinya akan dipanggil untuk melakukan perbaikan saat terjadi cedera jaringan.

Stem sel embrionik

Pada mamalia, oosit yang sudah dibuahi, zigot, 2-sel, 4-sel, 8-sel dan morula yang dihasilkan

dari pembelahan awal embrio merupakan contoh dari sel totipoten (memiliki kemampuan untuk

membentuk suatu organisme sempurna). Bukti bahwa beberapa sel ini memang bersifat totipoten

berasal dari fakta bahwa kita dapat menghasilkan kembar identik pada binatang peliharaan

dengan melakukan pembelahan embrio secara in vitro menggunakan teknik mikromanipulasi.

Namun, oosit yang sudah dibuahi dan blastomer tidak dapat disebut dengan “stem sel” karena

produksi kedua sel ini nampak terbatas pada awal proses pembelahan. Sehingga kedua sel ini

tidak dapat memperbarui diri walaupun berpotensi untuk membentuk suatu organisme sempurna.

Massa sel internal (ICM) pada blastosit manusia yang berusia 5 sampai 6 hari merupakan

sumber dari stem sel embrionik pluripoten (hESC). Selama masa perkembangan embrionik, ICM

akan berkembang menjadi dua lapisan sel yang berbeda, epiblas dan hipoblas. Hipoblas akan

membentuk yolk sac yang nantinya akan nampak berjumlah sangat banyak pada manusia, dan

epiblas akan berdiferensiasi menjadi tiga lapisan germinal primordial (ektoderm, mesoderm dan

endoderm). Sel endoderm embrionik menunjukkan keterbatasan pada jalur perkambangannya.

Sekelompok kecil populasi sel multipoten, yang disebut dengan endoderm definitif, akan

menghasilkan semua organ yang berasal dari endoderm pada manusia dewasa. Endoderm

definitif akan terpisah dari ICM pluripoten pada proses gastrulasi segera setelah implantasi.

Endoderm definitif terdiri atas lapisan epitel yang tersusun oleh sekitar 600 sel yang menutupi

permukaan ventral dari embrio. Lapisan ini kemudian akan membentuk fore dan hind gut. Fore

gut kemudian akan membentuk paru, hepar, lambung dan pankreas, sementara bagian

posteriornya akan menghasilkan usus (mid-gut) dan kloaka. Hind gut menghasilkan rektum dan

usus besar. Memahami hal yang menggerakkan jalur perkembangan ini nampak sangat penting

untuk memahami berbagai faktor dan kejadian yang menyebabkan terjadinya diferensiasi stem

sel embrionik menjadi jaringan yang diinginkan seperti pankreas. Stem sel embrionik pluripoten

dapat menghasilkan berbagai jenis sel secara in vitro, termasuk sel yang spesifik untuk jaringan

endodermal. Semakin luasnya pemahaman mengenai proses diferensiasi sel embrionik dapat

memberikan jawaban untuk masalah pemrograman ulang dari stem sel pada jaringan dewasa.

Sel germinal embrionik

Sel germinal primorgial atau prekursor sel germinal diploid dapat ditemukan untuk sementara

waktu pada embrio sebelum mereka berikatan erat dengan sel somatik pada gonad dan kemudian

menetap sebagai sel germinal. Sel germinal embrionik manusia (hEGC) yang juga merupakan

stem sel, berasal dari sel germinal primordial dari gonadal ridge fetus berusia 5 sampai 9

minggu. hEGC telah berhasil diisolasi dan dipelajari. Stem sel ini bersifat pluripoten dan dapat

menghasilkan semua jenis sel dari ketiga lapisan germinal.

Stem sel fetus

Stem sel fetus merupakan jenis sel primitif yang ditemukan pada organ fetus. Stem sel krista

neuralis, stem sel hematopoietik fetus dan progrenitor islet pankreas telah diisolasi pada abortus.

Stem sel neural fetus yang ditemukan pada otak fetus terbukti dapat berdiferensiasi baik menjadi

neuron maupun sel glia. Darah fetus, plasenta dan tali pusat merupakan sumber yang kaya dari

stem sel hematopoietik fetus.

Stem sel dari tali pusat

Darah tali pusat berisi stem sel dalam sirkulasi dan kandungan seluler dari darah tali pusat

nampak cukup berbeda dari sumsum tulang dan darah perifer pada dewasa. Karakteristik stem

sel hematopoietik pada darah tali pusat baru-baru ini sudah dapat dijelaskan. Frekuensi stem sel

hematopoietik dalam darah tali pusat nampak setara atau lebih tinggi dari sumsum tulang dan

stem sel hematopoietik diketahui dapat menghasilkan koloni yang besar secara in vitro, memiliki

kebutuhan faktor pertumbuhan yang berbeda, memiliki telomer yang panjang dan dapat

dikembangkan dalam kultur jangka panjang. Darah tali pusat menunjukkan reaksi graft versus

host yang lebih rendah dibandingkan dengan sumsum tulang, kemungkinan akibat tingginya

kadar interleukin-10 yang dihasilkan oleh sel dan/atau berkurangnya ekspresi beta-2-

mikroglobulin. Stem sel dari darah tali pusat terbukti bersifat multipoten karena dapat

berdiferensiasi menjadi neuron dan sel hepar.

Walaupun sebagian besar perhatian saat ini diarahkan pada stem sel dari darah tali pusat

dan secara spesifik pada proses penyimpanannya agar dapat digunakan di kemudian hari, juga

terdapat laporan bahwa matriks sel dari tali pusat mengandung stem sel yang berpotensi untuk

dimanfaatkan. Matriks yang disebut dengan Wharton’s jelly ini telah menjadi sumber isolasi

stem sel mesenkim. Beberapa sel ini akan menghasilkan penanda stem sel yang khas, seperti c-

kit dan aktivitas telomerase yang tinggi; telah banyak dikembangkan karena waktu penggandaan

populasi yang panjang; dan dapat diinduksi untuk berdiferensiasi menjadi neuron secara in vitro.

Stem sel dewasa

Stem sel hematopoietik (sumsum tulang dan darah perifer)

Sumsum tulang memiliki stem sel hematopoietik dan mesenkim. Hematopoiesis merupakan

proses produksi dan pemeliharaan stem sel darah serta proliferasi dan diferensiasinya menjadi sel

darah perifer. Stem sel hematopoietik terbentuk pada awal proses embriogenesis dari mesoderm

dan tersimpan pada lokasi hematopoietik yang sangat spesifik di dalam embrio. Lokasi ini

meliputi sumsum tulang, hepar, dan yolk sac. Stem sel hematopoietik dapat dipurifikasi

menggunakan antibodi monoklonal, dan baru-baru ini, beberapa sel progenitor limfoid dan

progenitor mieloid-eritroid yang sama juga telah telah diisolasi dan dipelajari. Stem sel dari

sumsum tulang dapat bersifat lebih mudah dibentuk dan lebih mudah beradaptasi dari yang

diperkirakan karena stem sel ini bersifat multipoten dan dapat berdiferensiasi menjadi berbagai

jenis sel baik secara in vitro maupun in vivo.

Stem sel mesenkim (stroma sumsum tulang)

Stem sel mesenkim (MSC) ditemukan postnatal pada stroma sumsum tulang non-hematopoietik.

Jaringan stroma sumsum tulang tersusun atas populasi sel yang heterogen, yang meliputi sel

retikuler, adiposit, sel osteogenik, sel otot polos, sel endotel dan makrofag. Pada kondisi stabil

atau sebagai respon terhadap cedera, proses pergantian dan perbaikan jaringan stroma akan

terjadi melalui partisipasi dari populasi stem sel yang ditemukan pada jaringan stroma. Selain

stroma sumsum tulang, MSC juga dapat berasal dari periosteum, lemak dan kulit. MSC

merupakan sel multipoten yang dapat berdiferensiasi menjadi tulang rawan, tulang, otot, tendo,

ligamen dan lemak. Terdapat beberapa bukti terbaru yang menunjukkan bahwa terdapat suatu sel

langka pada kultur MSC yang bersifat pluripoten dan dapat menghasilkan bukan hanya jaringan

mesodermal tetapi juga jaringan endodermal. Penulis menyebutnya sebagai Sel Progenitor

Multipoten Dewasa.

Stem sel usus

Lapisan epitel gastrointestinal terus menjalani proses perbaruan berkelanjutan dan cepat semasa

hidupnya. Sehingga daoat ditemukan adanya suatu program diferensiasi pada daerah khusus dari

saluran ini. Perbaruan epitel terjadi terus menerus dengan adanya populasi stem sel multipoten

yang terletak pada lokasi anatomis tertentu dan diatur oleh lingkungan mikronya. Tantangan

utama yang dihadapi adalah dalam mengidentifikasi beberapa lingkungan mikro ini, sifat dari

stem sel serta mekanisme molekuler yang medasari dibuatnya keputusan yang tepat pada jalur

perkembangan yang sesuai. Beberapa jawaban ini akan memberikan petunjuk mengapa beberapa

pasien yang terinfeksi oleh Helicobacter pylori nampak berisiko mengalami adenokarsinoma

lambung. Banyak pasien yang memiliki H. pylori di dalam lambungnya, namun hanya sebagian

yang kemudian mengalami patologi ini.

Perbaruan sel epitel usus dapat terjadi terus menerus karena adanya stem sel multipoten

yang terletak pada kripte Lieberhahn. Pada usus halus, sel epitel yang berasal dari enterosit,

goblet dan enteroendokrin akan berdiferensiasi saat bermigrasi dari kripte ke vili didekatnya dan

akan meninggalkan usus saat sudah mencapai ujung vili. Pada kolon dapat ditemukan proses

yang berbeda. Sel epitel akan bermigrasi dari kripte menuju lingkar permukaan datar yang

mengelilingi pintu masuknya. Hierarki stem sel di usus dan fakta bahwa stem sel dan

progenitornya terletak pada lokasi unit anatomis khusus membuat usus menjadi model in vivo

yang ideal untuk penelitian stem sel.

Stem sel hepar

Mamalia dikatakan dapat bertahan hidup setelah menjalani operasi pengangkatan dari

sekurangnya 75% heparnya melalui proses regenerasi. Jaringan awal dapat dikembalikan dalam

waktu 2–3 minggu. Hal ini berbeda dengan sebagian besar organ lain seperti ginjal atau

pankreas. Bukti terbaru menunjukkan bahwa terdapat beberapa jenis sel dan mekanisme yang

berbeda yang bertanggung jawab untuk proses rekonstitusi organ, bergantung pada jenis cedera

hepar. Pada hepar, regenerasi harus dapat dibedakan dari transplantasi (repopulasi) menggunakan

sel donor.

Stem sel tulang dan kartilago

Stem sel mesenkim pada sumsum tulang dapat berdiferensiasi menjadi tulang dan tulang rawan

pada kondisi yang sesuai. Namun, bila tulang atau tulang rawan mengalami cedera, apakah ada

stem sel khusus pada tulang atau tulang rawan yang akan turut berpartisipasi pada proses

perbaikannya? Tulang sendiri terbukti memiliki stem sel biasa maupun sel osteoprogenitor

khusus. Selain itu, saat tulang mengalami fraktur, sumsum tulang akan terpapar dan terjadi

perdarahan dalam jumlah besar disertai dengan pembentukan hematom di ruang sumsum tulang,

yang menghasilkan adanya potensi perbaikan yang baik. Secara in vivo, tulang rawan sendi

memiliki kapasitas yang terbatas untuk menjalani perbaikan bila mengalami cedera. Saat ini

masih belum jelas apakah ada sel progenitor kondrosit khusus yang terletak di dalam tulang

rawan. Saat terjadi cedera pada tulang rawan, stem sel akan turut berpartisipasi pada proses

perbaikannya. Namun, jumlahnya hanya sedikit dan faktor regulatornya nampak terbatas.

Diperkirakan bahwa beberapa sel ini dapat berasal dari jaringan di sekitarnya seperti otot, tulang

atau berbagai jaringan non-tulang rawan lain.

Stem sel epidermal (kulit dan rambut)

Kulit manusia tersusun atas epidermis di bagian luar dan dermis di bawahnya. Rambut dan

kelenjar sebasea juga dapat ditemukan pada epidermis. Jenis sel yang paling penting pada

epidermis adalah keratinosit yang merupakan suatu sel epitelial yang mengalami pembelahan

dan terletak di lapisan basalis epidermis. Saat sel keratinosit akan meninggalkan lapisan basalis,

mereka akan menjalani proses diferensiasi terminal yang menghasilkan sel jaringan tubuh yang

disebut dengan skuama yang pada akhirnya akan membentuk tangkai rambut atau sebosit berisi

lipid yang membentuk lapisan kulit luar antara lingkungan luar dengan sel kulit hidup di

bawahnya. Epidermis memiliki stem sel pada dasar folikel rambut dan sifat perbaruan diri-nya

memungkinkan terjadinya pertumbuhan kembali dari sel rambut dan kulit secara berkelanjutan.

Keratinosit baru dihasilkan secara terus menerus selama masa dewasa untuk menggantikan

skuama yang dilepaskan dari lapisan kulit luar dan rambut yang rontok. Stem sel akan

berdiferensiasi menjadi sel perantara yang disebut dengan “transient amplifying cells” yang akan

menghasilkan beberapa jenis sel yang lebih terdiferensiasi termasuk keratinosit dan sebosit.

Stem sel neuronal

Diperkirakan bahwa terjadi pergantian neurogenik berkelanjutan pada beberapa daerah tertentu

dari sistem saraf pusat (SSP). Dua daerah neurogenik pada SSP mamalia dewasa yang

diperkirakan turut terlibat pada proses ini: zona subventrikel (SVZ) dari otak depan dan gyrus

dentatus dari hipokampus, yang dianggap sebagai penampung untuk sel neural baru. Sehingga,

stem sel neural (NSC) diketahui tersimpan pada kedua daerah ini dan secara konsisten akan terus

menghasilkan neuron baru. Secara in vivo, NSC endogen nampak dapat menghasilkan hanya

neuron saja, sementara satu NSC in vitro danpak cukup kompeten untuk menghasilkan neuron,

astrosit dan oligodendrosit. NSC merupakan sel progenitor multipoten yang memiliki aktivitas

perbaruan-diri. Walaupun saat ini sudah nampak jelas bahwa NSC yang dianggap cukup baik

adalah sel B di zona subventrikel, sedang dilakukan berbagai usaha pencarian terhadap NSC

multipoten lain yang dapat memperbarui-diri, dan literatur yang ada masih menunjukkan

informasi yang saling bertentangan. Belum ada data yang menunjukkan bahwa NSC SVZ

merupakan suatu sel ependim, sementara ada peneliti yang menunjukkan bahwa astrosit SVZ

merupakan NSC. Juga ditemukan bahwa sel ependim bersifat unipoten dan hanya dapat

menghasilkan sel glia, sementara astrosit SVZ dapat menghasilkan naurosfer multipoten yang

menghasilkan baik neurons maupun glia. Nasib akhir dari NSC masih dalam kendali lingkungan

yang ketat dan telah dipostulasikan adanya suatu lingkungan mikro stem sel untuk otak mamalia

dewasa.

Stem sel pankreas

Masih terdapat kontroversi mengenai apakah pankreas memiliki stem sel yang sesungguhnya.

Dilaporkan bahwa sel endokrin dari pulau langerhans pankreas mencit, termasuk sel beta yang

menghasilkan insulin, akan mengalami pergantian tiap 40–50 hari melalui proses apoptosis dan

proliferasi serta diferensiasi sel islet baru (neogensis) dari sel epitel progenitor yang terletak pada

duktus pankreatikus. Pemberian glukosa dan peptida glukagon pada mencit menghasilkan

bertambahnya massa islet sampai dua kali lipat, yang menunjukkan bahwa sel progenitor islet

dapat berada di dalam islet sendiri. Penulis yang sama menunjukkan bahwa sel islet pankreas

pada mencit dan manusia berisi suatu populasi sel yang belum dikenali yang dapat menghasilkan

penanda spesifik dari stem sel neural-nestin. Sel dengan nestin positif ini nampak berbeda dari

epitel duktus. Sel nestin positif ini, setelah diisolasi, menunjukkan adanya kapasitas proliferasi

yang sangat besar secara in vitro, dapat diklon secara berulang dan nampak bersifat multipoten.

Mereka dapat berdiferensiasi secara in vitro menjadi sel yang menghasilkan penanda hepar dan

eksokrin pankreas. Penulis menyatakan bahwa sel progenitor yang berasal dari islet nestin-positif

ini merupakan suatu populasi sel khusus yang berada di dalam islet pankreas dan turut

berpartisipasi pada proses neogenesis sel endokrin islet.

Namun, baru-baru ini, dalam usahanya untuk mencari sumber sel b baru, Dor dkk.

mendesain suatu mencit transgenik dimana sel penghasil insulin diminta untuk memproduksi

HPAP yang dapat terdeteksi oleh adanya pengecatan biru. Saat mencit berusia 6–8 minggu, gen

HPAP akan diaktifkan. Saat gen HPAP sudah aktif, sel b diharapkan akan diturunkan secara

genetik pada sel anakannya. Bila sel b baru berasal dari stem sel, maka mereka tidak akan tercat.

Setelah 12 bulan, prosentase sel biru nampak lebih tinggi dibandingkan dengan mencit berusia 6

minggu, yang menunjukkan bahwa sel b akan bereplikasi sendiri dan kecil kemungkinan bahwa

pankreas memiliki stem sel yang dapat menghasilkan sejumlah besar sel b baru. Kemudian,

Seaberg dkk. menanam sel pankreas pada media kultur yag memicu pertumbuhan stem sel

neural. Satu dari tiap 5000 sel akan dengan cepat bermultiplikasi menjadi sekelompok sel.

Penulis menyatakan bahwa pengelompokan ini nampak khas pada stem sel. Selain itu, penulis

menunjukkan terbentuknya berbagai jenis sel dari kelompok sel ini saat media kultur diubah

untuk memicu terjadinya diferensiasi pada kelompok sel. Milieu sel terdiri atas neuron dan sel

pankreas yang termasuk dalam jenis sel b berdasarkan hasil pemeriksaan profil gen. Sel b akan

mensekresi insulin dan saat gula ditambahkan pada media kultur, sel b akan menghasilkan

insulin dengan jumlah lebih dari dua kali lipat. Namun, kepastian adanya stem sel di dalam

pankreas masih belum dapat dibuktikan.

Stem sel pada mata

Stem sel telah ditemukan pada mata mencit dewasa. Sel tepi silier berpigmen terbukti memiliki

sifat klonal ploriferatif secara in vitro dan mampu membentuk koloni sel yang dapat

berdiferensiasi menjadi jenis sel spesifik-retina, termasuk sel batang fotoreseptor, neuron bipolar

dan glia Muller. Stem sel retina dewasa terletak pada tepi silier berpigmen dan tidak pada bagian

tengah dan perifer dari epitel berpigmen retina.

Sumber dan usaha untuk mendapatkan sel induk bervariasi dan beragam dari waktu

kewaktu.samapi dengan saat ini ada 3 sumber stem sel yang sering digunakan yaitu, sumsum

tulang, granulocyte-colony stimulating factors (G-CSF) yang di mobilisasi dari darah tepi, dan

darah tali pusat. Setiap sumber ini menghasilkan respon klinis yang hampir serupa, meskipun

penggunannya bervariasi sesuai dengan umur donor dan resipien, indikasi dan tergantung dari

senter dan donor yg ada. Biasanya pengumpulan dari sumsum tulang lebih terpilih pada anak-

anak, sedangkan pada orang dewasa dapat berasal dari sumsum tulang, darah tepi atau tali pusat

tergantung pada ketersediaan unit cocok di bank dan tidak adanya donor HLA identik.

Sel induk hemopoetik (Hematopoietic stem cells/ HSCS)

sel induk hematopoietik atau HSCS adalah sel induk immatur yang dapat berkembang menjadi

salah satu dari tiga jenis sel darah (sel darah merah, sel darah putih, atau platelet). Sumsum

tulang digunakan untuk transplantasi stem cell karena berisi sejumlah HSCS relatif besar. Darah

juga mengandung HSCS, tetapi biasanya dalam jumlah lebih kecil, sehingga tidak dapat

dihitung atau diidentifikasi dengan tes darah biasa. Namun, telah dikembangkan suatu prosedur

menggunakan sel darah tertentu merangsang faktor-faktor pendorong sel-sel induk untuk

meninggalkan sumsum dan masukkan darah. Sel induk dari darah tepi kemudian dapat

dikumpulkan (Dipanen) dari darah dan digunakan untuk transplantasi.

A. penggunaan sumber sumber Stem Cell di Eropa

Pada tahun 2005 survey yang dilakukan EBMT untuk transpalantasi sel induk

melaporkan bahwa 24.168 transplantasi stemsel pertama dilakukan di Eropa oleh 597 center.

Diantara transpalantasi tersebut 15.278 autolog, dan 8.890 alogenik. Dari pasien yang mendapat

transpalantasi alogenik, 4,702 mendapat donor saudara kandung dengan HLA identik, 514 donor

dari keluarga dengan HLA yang cocok, dan 57 dari kembar homozigot (syngenik) .

3671 orang pasien mendapatkan unrelated donor (41%). Indikasi untuk transplantasi

antaralain leukemia, penyakit limfiproliferatif, tumor solid, dan nonmalignant disesase. Jumlah

transplantasi stem sel alogenik meningkat 20% dari tahun 2004-2005, sementara jumlah

transplantasi autogenic tetap stabil.

B.1 Stem Cell yang berasal dari darah tepi

Darah tepi merupakan salah satu sumber Stem Cell yang sering digunakan saat ini. Stem

cell darah tepi (Peripheral blood stem cells /PBSCs) adalah sel yang akan membentuk darah.

Pada keadaan normal sumsum tulang hanya akan melepaskan sejumlah kecil Stem cell ke

sirkulasi. Untuk memperoleh jumlah stem sel darah tepi yang cukup untuk transpalantasi, donor

diberikan stem-cell releasing cytokines seperti granulocyte-colony stimulating factor (G-CSF)

yang akan mendorong lebih banyak Stem cell dikeluarkan ke sirkulasi oleh sumsum tulang. Jika

sel yang digunakan berasal dari pasien sendiri, pada sebagian besar kasus sel-sel tersebut

dimobilisasi dengan kombinasi kemoterapi untuk terapi penyakit dasar dan GSCF. Sebelum sel

dikumpulkan, dilakukan tes terhadap virus hepatitis, HIV, dan penyakit infeksi lainnya.

Sel-sel dikumpulkan dengan proses apheresis atau hemapheresis, dimana darah dari

donor atau pasien (jika transplantasi autolog), akan dipompa melaui mesin apheresis, yang akan

memisahkan darah menjadi 4 komponen yaitu, darah merah, plasma, darah putih, dan trombosit.

Darah putih dan trombosit dikumpulkan karena merupakan bagian dari stem sel,

sedangka darah merah dan plasma dikembalikan ketubuh donor. Jika setelah 3-4 kali prosedur

pheresis tidak terkumpul jumlah sel yang adekuat, sebaiknya prosedur dihentikan dan dipikirkan

upaya lain untuk mendapatkan sel induk.

B.2 Stem cell yang berasal dari Sumsum tulang

Memperoleh Stem cell dari sumsum tulang memerlukan pemeriksaan kesehatan donor

yang lengkap dan menyeluruh, termasuk EKG, rontgen thorax, laboratorium kimia darah, dan

jumlah darah normal, pemeriksaan hepatitis virus, HIV, dan penyakit infeksi lain. Penggunaan

sumsum tulang sebagai sumber sel memerlukan prosedur bedah.

Stem cell banyak terdapat di sumsum tulang, dimana mereka akan mengadakan

pembelahan dan menghasilkan sel sel darah baru. Sel darah yang matang meninggalkan

sumsum tulang dan memasuki sirkulasi. Sejumlah kecil sel induk juga akan memasuki sirkulasi.

Sl-sel ini disebut Stem cell darah tepi (peripheral blood stem cells).

B.3 Stem cell yang bersala dari tali pusat

Transplantasi Stem cell dari darah tali pusat pertama yang berhasil dilakukan adalah

tahun 1988 di Paris, Perancis. Pasiennya adalah seorang anak dengan sindrom Fanconi, masih

hidup dan sehat. Transplantasi Stem cell dari darah talu pusat kini telah berhasil diberikan

kepada pasien (kebanyakan anak-anak) dengan beberapa jenis penyakit, termasuk leukemia

limfositik akut (ALL), leukemia myelogenous akut (AML), myelodysplasia, kronis myelogenous

leukemia (CML), leukemia myelogenous remaja kronis (JCML), limfositik kronis leukemia

(CLL), limfoma Hodgkin dan non-Hodgkin, neuroblastoma, Thalassemia, severe combined

immune deficiency (SCID), Wiskott-Aldrich syndrome, penyakit metabolik seperti

adrenoleukodystrophy dan Hurler sindrom, dan anemia aplastik berat.

Pengumpulan darah dari tali pusat cukup sederhana, segera setelah bayi lahir, tali pusat

dijepit. Plasenta dan sisa umbilikus (afterbirth) kemudian dipindahkan ke sebuah laboratorium

yang berdekatan. Plasenta ditempatkan dalam rangka penunjang. Permukaan tali pusat

dibersihkan dengan povidone-iodine (Betadine) dan alkohol, kemudian jarum dimasukkan ke

dalam vena umbilikalis. Darah tali mengalir melalui jarum ke dalam kantong darah yang berisi

cairan untuk mencegah darah membeku (Antikoagulan), prosedur ini menghasilkan rata-rata 60-

120 mililiter (ml). Metode kedua pengumpulan darah tali pusat setelah melahirkan bayi, dan

plasenta masih dalam rahim ibu. Metode ini secara teoritis menguntungkan karena dua alasan.

Pertama, pengumpulan dimulai lebih awal, sebelum darah memiliki kesempatan untuk

membeku. Kedua, menggunakan kontraksi dari rahim untuk meningkatkan drainase darah di

samping gravitasi. Di sisi lain, teknik ini lebih dan memiliki potensi untuk mengganggu

perawatan setelah melahirkan bagi ibu dan bayi. Metode ini mungkin lebih disukai jika

pengambilan darah ditujukan untuk saudara kandung yang membutuhkan transplantasi untuk

memperkecil risiko kehilangan kesempatan karena alasan pembekuan darah atau lainnya. Darah

tali pusat yang dikumpulkan dari plasenta tunggal disebut unit darah tali pusat . Unit darah tali

pusat diangkut ke fasilitas untuk dilakukan pengujian, pembekuan dan penyimpanan jangka

panjang. Prosedur Pengujian meliputi type HLA untuk menentukan tingkat kecocokan pada

resipien yang potensial, hitung jumlah sel dan pengujian untuk penyakit menular seperti HIV,

cytomegalovirus, dan virus hepatitis. Selanjutnya, darah beku dan disimpan di suhu yang sangat

rendah, biasanya dalam nitrogen cair, untuk penggunaan masa depan. Jika diperlukan untuk

transplantasi, unit darah umbilikus dapat dikirimkan langsung ke pusat transplantasi di mana ia

akan dicairkan dan dimasukkan ke pasien melalui pembuluh darah.

B.4 Stem cell yang berasal dari sel adiposa

Meskipun sumsum tulang masih menjadi pilihan yang layak untuk mendapatkan

populasi sel induk untuk transplantasi, namun tedapat kelemahan dalam mendapatkannya.

Pengumpulan sel induk dari sumsum tulang adalah sebuah prosedur yang menyakitkan dan

dapat meningkatkan angka morbiditas donor. Selain itu meskipun stem sel dapat tumbuh baik di

bawah kondisi kultur jaringan standar, ekspansi secara ex vivo sangat dibutuhkan karena

jumlah sel induk yang di panen dari sumsum tulang relatif rendah. Oleh sebab itu, jaringan

adiposa telah menjadi pilihan yang menarik dan merupakan alternatif sumber sel induk . Jaringan

adiposa subkutan mudah didapatkan dan berlimpah, sehingga merupakan potensi sumber sel

induk pada individu dewasa. Secara historis, jaringan adiposa telah dianggap sebagai reservoir

metabolik untuk mengemas, menyimpan, dan melepaskan substrat energi tinggi dalam bentuk

trigliserida dan kolesterol serta vitamin yang larut dalam lemak. Pada pertengahan 1980-an,

konsep itu diubah ketika jaringan itu ditemukan terlibat dalam metabolisme steroid seks seperti

estrogen.

Saat ini, jaringan adiposa telah dikenal sebagai adalah suatu kompartemen yang memiliki

sumber sel induk yang melimpah. Jaringan adiposa terdiri dari sel lemak dan populasi sel

heterogen yang mengelilingi dan menyokongnya, yang pada isolasi diistilahkan sebagai

stroma vascular fraction (SVF) (Gbr. 1). SVF termasuk sel-sel stroma dan sel induk adiposa,

memiliki kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi beberapa garis keturunan sel, seperti sel

lemak, osteoblast, kondrosit, miosit, endotel sel, sel-sel hematopoietik, hepatosit dan sel neuronal

dan lain-lain , SVF juga mengandung sel-sel yang membentuk mikro vaskuler, seperti sel-sel

endotel vaskular, sel-sel otot pembuluh darah halus dan juga sel-sel dengan aktivitas progenitor

hematopoietik. Juga hadir di SVF adalah leukosit yang mungkin berada pada parenkim jaringan

adiposa. Meskipun fakta bahwa SVF merupakan populasi sel yang heterogen, namun derivat sel

lemak yang diturunkan merupakan populasi sel yang relatif homogen.

Gbr 1. Gambaran skematik komponen jaringan adipose.

Seperti di banyak bidang yang mengalami perkembangan pesat, berbagai nama telah

digunakan untuk menggambarkan populasi sel yang diisolasi dari jaringan adiposa, misalnya

lipoblast, pericyte, preadipocyte, processed lipoaspirate (PLA) cells, adipose derived

stem/stromal cells (ASCs), adipose-derived adult stem (ADAS) cells, adipose-derived adult

stromal cells, adipose-derived stromal cells (ADSCs), adipose stromal cells (ASCs), multipotent

adipose-derived stem cells (hMADS) and adipose mesenchymal stem cells (AdMSCs).

Untuk mengatasi masalah tersebut, persatuan aplikasi teknologi lemak internasional

(International Fat Applied Technology Society, IFATS ) mengusulkan tata nama standar. Selama

tahun 2004 IFATS dalam pertemuan di Pittsburgh menggunakan istilah sel induk derivat adipose

(adipose derived stem cells, ASCs) untuk mengidentifikasi kumpulan sel yang mudah dibentuk

dari populasi sel multipoten ini.

Terjemahan Inggris ke Bahasa IndonesiaIsolasi Stem Sel adiposaPada manusia, ASCs dapat diisolasi dari limbah jaringan lemakdihasilkan dari operasi plastik, liposuction yaitu aspirasi dandari operasi rekonstruksi, melalui reseksi besarfragmen jaringan [60]. Ketika bahan awal diperolehdari prosedur sedot lemak, metode isolasidisederhanakan, sebagai prosedur akan menghasilkan jaringan cincang halusfragmen yang lebih homogen, sehingga lebihefisien enzimatik pencernaan. Ketika bekerja dengan seluruhjaringan buah sebagai bahan awal, jaringan yang cincangmanual, membutuhkan lebih banyak waktu dan usaha untuk menyeluruhpencernaan enzimatis [55].Selanjutnya, prosedur isolasi dapat dipercepat olehatas bangku komersial sistem tertutup untuk mengisolasi tidak dikembangkanASCs langsung untuk terapi sel, seperti Cytori'sCelution sistem ™ [61-64] dan Tissue Genesis TGI1000 platform ™ [65]. The Cytori's Celution ™ adalah sistemteknologi medis CE-ditandai dan juga telahdisetujui oleh FDA Amerika Serikat sebagai perangkat medis [66], bahwamemungkinkan dokter untuk menghasilkan hasil yang tinggi, sel tunggalsuspensi batang dan sel-sel regenerasi di samping tempat tidur untukaplikasi langsung, yang dapat langsung ditambahkandalam pengaturan prosedural yang sama. The Celution sistemtelah dilaporkan digunakan dalam studi klinis untuk pengobatanstres inkontinensia urin [63] dengan hasil yang menjanjikan.Kejadian Tissue 'TGI 1000 platform ™ sejauh ini tidakmenerima persetujuan oleh FDA.Selain itu, efek terhadap proliferasi hasil dan sel menggunakanteknik panen yang berbeda dan situs panen telahjuga telah diteliti, dan laporan bertentangan telahditerbitkan. Dalam sebuah laporan oleh Fraser dan rekan kerja [67] yangHasil penelitian menunjukkan bahwa baik lokasi maupun panen

source stem cell transplantation

pemanenan (sedot lemak, jarum suntik berbasis pumpassisted)mempengaruhi jumlah ASCs diperoleh. Namun demikian,jumlah sel clonogenic bervariasi denganpemanenan situs. Oedayrajsingh-Varma dan rekan kerja dipelajaripanen tiga teknik (reseksi, tumescentUSG liposuction liposuction dan bantuan) danHasil penelitian menunjukkan bahwa teknik panen mempengaruhipemulihan ASCs, dengan bantuan USG liposuctionmenghasilkan jumlah terendah ASCs proliferasi [68].Kemudian, kelompok yang sama juga menyimpulkan bahwa situs panenjuga mempengaruhi hasil ASCs [69]. Selanjutnya, vonHeimburg dan rekan kerja melaporkan bahwa reseksi dihasilkanjumlah terendah antara nenek moyang layak dibandingkanaspirasi liposuction [70]. Namun, karena keciljumlah laporan yang diterbitkan dan variasi dalamprotokol yang digunakan, sulit untuk menyimpulkan yang optimalpemanenan, situs isolasi panen dan optimalprosedur.Pada tahun 1964, Martin Rodbell adalah yang pertama untuk memberikanMetode isolasi in vitro dari adipocytes matang dannenek moyang tikus adipogenic dari jaringan lemak [71]. Dalam karyanyaprotokol, jaringan itu cincang menjadi fragmen kecil,dicerna pada 37 ° C dengan tipe I kolagenase, dan selularkomponen yang dipisahkan dengan sentrifugasi. Berikutsentrifugasi, supernatan mengandung matangadipocytes, yang melayang karena kadar lemak tinggi,dan pelet yang terkandung komponen SVF, termasuksel-sel progenitor yang diduga adipocyte di sampingsel dari garis keturunan darah. Katz, Zuk dan rekan kerjapertama kali untuk menunjukkan bahwa fraksi SVF terisolasidari lipoaspirates manusia pada kenyataannya terdapat sel-sel denganmultilineage potensi dan disebut sel-sel ini diproseslipoaspirate (PLA) sel [12, 13, 72]. Mereka mengisolasiadipose sel induk dari aspirasi liposuction menggunakankolagenase pencernaan metode, dan selanjutnya memungkinkanyang ASCs untuk mematuhi permukaan plastik kultur jaringantermos, yang masih dasar metode yang paling banyak digunakan untuktanggal. Sejak itu, beberapa kelompok bekerja secara independenmemiliki prosedur dikembangkan dan disempurnakan dari mengisolasi dankarakteristik lemak sel induk [2, 73-76]. Untukgambaran jaringan, enzim sumber dan aplikasi yang digunakan,lihat [55].Stem Cell Rev dan Rep

Isolation of Adipose Stem CellsIn humans, ASCs can be isolated from fat tissue wastesresulting from plastic surgery, i.e. liposuction aspirates and

from reconstructive surgeries, through resection of a largetissue fragment [60]. When the starting material is obtainedfrom liposuction procedures, the isolation method issimplified, as the procedure generates finely minced tissuefragments that are more homogeneous, allowing a moreefficient enzymatic digestion. When working with wholetissue pieces as starting material, the tissue is mincedmanually, requiring more time and effort for thoroughenzymatic digestion [55].Furthermore, the isolation procedure may be sped up bycommercial bench top closed systems for isolating unexpandedASCs directly for cell therapy, such as Cytori’sCelution™ system [61–64] and Tissue Genesis’ TGI1000™ platform [65]. The Cytori’s Celution™ system isa CE-marked medical technology and has also beenapproved by the U.S. FDA as a medical device [66], thatallows the clinician to generate a high yield, single cellsuspension of stem and regenerative cells at the bedside forimmediate application, which can be directly appendedwithin the same procedural setting. The Celution systemhas been reported used in a clinical study for the treatmentof stress urinary incontinence [63] with promising results.The Tissue Genesis’ TGI 1000™ platform has so far notreceived approval by the FDA.Also, the effects on yield and cell proliferation usingdifferent harvesting techniques and harvesting sites havealso been investigated, and contradictory reports have beenpublished. In a report by Fraser and co-workers [67] theresults showed that neither the site of harvest nor theharvesting technique (liposuction, syringe-based and pumpassisted)affected the number of ASCs obtained. Nevertheless,the number of clonogenic cells varied with theharvesting site. Oedayrajsingh-Varma and co-workers studiedthree harvesting techniques (resection, tumescentliposuction and ultrasound-assisted liposuction) and theresults suggested that the harvesting technique affected therecovery of ASCs, with ultrasound-assisted liposuctionyielding the lowest number of proliferative ASCs [68].Later, the same group also concluded that the site of harvestalso affected the yield of ASCs [69]. Furthermore, vonHeimburg and co-workers reported that resection yieldedlower numbers of viable progenitors as compared toliposuction aspirates [70]. However, due to the smallnumber of reports published and the variations in theprotocols used, it is difficult to conclude the optimalharvesting technique, site of harvest and optimal isolationprocedure.In 1964, Martin Rodbell was the first to present amethod for in vitro isolation of mature adipocytes andadipogenic progenitors from rat fat tissue [71]. In hisprotocol, the tissue was minced into small fragments,digested at 37°C with type I collagenase, and the cellularcomponents were separated by centrifugation. Followingcentrifugation, the supernatant contained the matureadipocytes, which floated due to their high lipid content,

and the pellet contained the SVF components, includingthe presumptive adipocyte progenitor cells in addition tocells of the hematopoietic lineages. Katz, Zuk and coworkerswere first to show that the SVF fraction isolatedfrom human lipoaspirates in fact contained cells withmultilineage potential and termed these cells processedlipoaspirate (PLA) cells [12, 13, 72]. They isolated theadipose stem cells from liposuction aspirates using thecollagenase digestion method, and subsequently allowingthe ASCs to adhere to the plastic surface of tissue cultureflasks, which is still the basis of most methods used todate. Since then, several groups working independentlyhave developed and refined procedures of isolating andcharacterizing adipose stem cells [2, 73–76]. For anoverview of tissue sources, enzyme and applications used,see [55].

Stem Cell Rev and Rep

BAB III

Pemilihan sumber sel induk

Seperti telah disebutkan sebelumnya, pada awalnya sel induk dikumpulkan (dipanen)

dari crista iliaca menggunakan anastesi general. Pada perkembangan selanjutnya pengumpulan

sel induk dari darah tepi semakin sering digunakan baik untuk transplantasi sel induk auto

maupon alogenik untuk bisa mendapatkan jumlah sel yang cukup dari darah tepi secara klasik

dapat diberikan faktor pertumbuhan (growth factor) seperti G-SCF, pada transplantasi alogenik

dan atau pemberian kemoterapi myelosuppresive untuk transpalntasi autolog. Pada tahun 1990

an, sel tali pusat yang telah dimanipulasi dikumpulkan dan diawetkan secara cryo

(cryopreserved), pada saat kelahiran untuk digunakan pada transplantasi alogenik pada anak-

anak dan dewasa.

Dari 15.278 transplantasi di tahun 2005, sumber sel induk untuk transplantasi autolog

98% berasal dari darah tepi sedangkan sisanya berasal dari sumsum tulang. Dalam transplantasi

alogenik sumsum tulang digunakan pada 2.331 dari 8.890 transplantasi (21%) dan darah tepi

74%, hal ini menunjukkan adanya peningkatan penggunaan sumber stem sel ini. Darah tali pusat

(cord blood, CB) penggunannya telah meningkat pada transplantasi alogenik, yaitu 281 pada

tahun 2004 menjadi 395 ditahun 2005. Ada beberapa perbedaaan baik secara kualitatif maupun

kuantitatif dari masing masing sumber sel induk. Beberapa perbedaan utama bisa dilihat pada

tabel 1.

GCSF yang memobilisasi stem sel dari darah tepi

Pengumpulan mudah Tidak membutuhkan anastesi general Efek samping G-CSF Jumlah sel tinggi Median number of nucleated cells 9x108/kg Median number of CD43+ 7x106/kg Median number of T-cells 27x107/kg

Sumsum tulang Pengumpulan dibawah anastesi general

Jumlah stem sel tebatas Median number of nucleated cells

2x108/kg Median number of CD43+ 2,8x106/kg Median number of T-cells 2,2x 107/kg

Darah tali pusat Pengumpulannya mudah dan tidak berbahaya Ketersediaanya dapat segera melalui pengawetan cryo dan

resiko penularan penyakit lebih rendah. Dapat menerima ketidakcocokan HLA yang parsial Jumlah sel merupakan faktor pembatas Median number of nucleated cells 0,3x108/kg Median number of CD43+ 0,2 x106/kg Median number of T-cells 0,4 x 107/kg

C. Persiapan Donor

Resiko untuk donor yang sehat harus diminimalkan. Pemeriksaan yang cermat harus

dilakukan sebelum dilakukan donasi. Disarankan agar pemeriksaan donor dilakukan oleh dua

dokter secara terpisah sebelum dilakukan prosedur. Pemberian informasi secara terperinci dan

pendonor dan orang tua (jika donor belum cukup umur;) harus menandai akta persetujuan

(informed consent). Dieropa jika donor berusia kurang dari 16 tahun, selain orang tua informed

consent harus ditandatangani juga oleh hakim, baik anak maupun orang tua harus ditemui oleh

sebuah komite yang terdiri dari 3 pakar independen.

Adanya resiko yang dapat timbul dari anastesi general untuk aspirasi sumsum tulang atau

dari penyakit jantung pada pengumpulan stem sel dari darah tepi, merupakan kontra indikasi

absolute untuk donasi. Keadaanya tentu saja sangat berbeda untuk donor tali pusat, yang kurang

berbahaya dan sumber stem sel mudah untuk di akses tanpa adanya resiko bagi donor.

Tabel 1. Penularan penyakit yang potensial dari donor ke resipient

Yang ditularkan Penyakit donor

Penyakit infeksi virus HIV/ hep. B dan C/ HTLV-1/ CMV/EBV/ Parvovirus

B 19/ west nile virus

Bakteri Kontaminan (a)/ bruselosis

Parasit Toxoplasmosis/ malaria/ leishmania/ babesia

Jamur Candida/ aspergilus

Prions Penyakit Creutzfeld-jakob (b)

Kelainan congenital defisiensi enzim Penyakit gaucher

Haemoglobinophaties Thalassemia/ sickle cell anemia

Kelainan yang didapat Penyakit autoimun Myasthemia gravis/ atopi/ SLE/ tirotoksikosis/ DM

type 1/ sarkoidosis/ penyakit celiac/

trombositopeni autoimun

Keganasan hematologi AML/ CML/ T-cell lymphoma

Keganasan non hematologi (c) Small lung cancer dari transplantasi ginjal/

glioblastoma multiforme dari transplantasi hati.

(a) rata-rata kontaminasi 1 pada setiap 3000 unit pada trombosit konsentrat. Tidak ada informasi pada

transplantasi sumsum tulang. (b) belum diketahui kasusnya pada transplantasi sumsum tulang dan transfuse

darah. (c) tidak dilaporkan pada transplantasi sumsum tulang.

A. darah