Deskripsi sel punca
(stem = batang; cell = sel), stem cell yaitu sel yang
menjadi awal mula dari pertumbuhan sel lain yang menyusun keseluruhan tubuh organisme, termasuk
manusia. Seperti batang pohon yang menjadi tumpuan bagi pertumbuhan ranting d
an daunnya, stem
cell juga merupakan awal dari pembentukan berbagai jenis sel penyusun tubuh ,
Stem cell merupakan sel dari embrio, fetus, atau sel dewasa yang mampu
memperbanyak diri sendiri dalam jangka waktu yang lama, belum mempunyai fungsi spesifik, mampu berdiferensasi menjadi tipe sel tertentu yang membangun sistem jaringan dan organ dalam
tubuh,
terapi sel punca sebagai pilihan pengobatan bagi penyakit kelainan
hematologi maupun penyakit degeneratif, Jenis sel punca yaitu sel embrionik dan sel punca dewasa yang banyak terdapat dalam
sumsum tulang, ternyata sel punca dapat
diisolasi dari pulpa gigi, jaringan lemak limbah buangan sisa operasi liposucction,darah tali pusat, darah perifer, hepar atau kulit,
Karakteristik sel punca yaitu belum berdiferensiasi (undifferentiated),
mampu memperbanyak diri-sendiri (self renewal), dan dapat berdiferensiasi menjadi lebih dari 1
jenis sel (multipoten/pluripoten)
dapat berdiferensiasi menjadi lebih dari satu jenis sel
sel punca mampu untuk
membentuk sel yang terspesialisasi, walaupun kebanyakan sel dalam tubuh seperti jantung maupun
hati telah terbentuk khusus untuk memenuhi fungsi tertentu, sel punca selalu berada dalam keadaan
tidak terdiferensiasi sampai ada sinyal tertentu yang mengarahkannya berdiferensiasi menjadi sel jenis
tertentu. kemampuan untuk berproliferasi bersamaan dengan kemampuan berdiferensiasi
menjadi jenis sel tertentu inilah yang unik. keberadaan sel punca sebagai sel yang belum
berdiferensiasi dimaksudkan untuk menjaga kontinuitas regenerasi populasi sel yang
menyusun jaringan dan organ tubuh, ini dilakukan dengan kemampuan sel punca untuk
berdiferensiasi menjadi sel-sel tubuh yang dibutuhkan, sel punca mampu berdiferensiasi menjadi lebih dari satu jenis sel tubuh, ini berarti sel
punca bersifat oligopoten,totipoten, pluripoten atau multipoten, tergantung dari jenis sel punca itu
sendiri.
sel punca bersifat multipoten jika
mampu berdiferensiasi menjadi beberapa jenis sel yang masih berada dalam satu golongan serupa, misalnya sel-sel sistem hematopoietik, ataupun sel saraf,
sel punca bersifat oligopoten jika mampu
berdiferensiasi menjadi beberapa jenis sel tertentu saja, seperti sel punca limfoid dan mieloid
sel punca bersifat totipoten jika mampu berdiferensiasi menjadi tipe sel embrionik. sel
jenis ini mampu untuk membangun sistem organisme yang lengkap,
sel punca bersifat pluripoten
yaitu turunan dari sel totipoten yang dapat berdiferensiasi menjadi sel tubuh yang berasal dari
ketiga lapisan embrional (endoderm, ektoderm.dan mesoderm,
Belum Berdiferensiasi
karakter dasar yang dimiliki oleh sel punca yaitu tidak memiliki struktur jaringan
yang spesifik untuk melakukan fungsi tertentu, contoh, sel punca tidak dapat bekerja dengan
jaringan didekatnya untuk melakukan fungsi memompa darah ke seluruh tubuh (seperti sel otot
jantung),dan tidak dapat mengangkut molekul oksigen melalui aliran darah (seperti sel darah merah).
namun sel punca yang belum terdiferensiasi memiliki kemampuan untuk berdiferensiasi
menjadi tipe sel spesifik, seperti sel-sel otak, sel-sel otot jantung, sel-sel darah,
memperbanyak diri sendiri
sel punca mampu melakukan replikasi (proliferasi) dan menghasikan sel-sel berkarakteristik sama
dengan sel induknya. kemampuan memperbanyak diri dan menghasilkan sel-sel yang sama seperti
induknya ini tidak dimiliki oleh sel-sel tubuh lainnya seperti sel pankreas,sel jantung, selotak,
sehingga jika jaringan dalam jantung, otak, maupun pankreas mengalami kerusakan, maka
kerusakan tersebut bersifat irreversible,
kemampuan sel punca
untuk memperbanyak dapat berlangsung berulang kali. sel punca yang
berproliferasi dalam jangka waktu lama dapat menghasilkan jutaan sel. bila sel yang dihasilkan tetap
dalam kondisi yang belum terspesialisasi, maka dikatakan sel mempunyai kemampuan long-term self renewal, yaitu kemampuan sel punca mereplikasi diri dengan melakukan pembelahan menjadi tipe sel
yang belum terspesialisasi dalam jangka waktu yang lama tergantung dari tipe spesifik dari sel
puncanya ,
foto hirarki sel punca
Keterangan: Tahap dari zigot dan awal pembelahan sel hingga ke tahap morula merupakan sel
punca yang bersifat totipoten, karena dapat berdiferensiasi menjadi organisme yang kompleks. Pada
tahap blastosis, hanya sel pada innercell mass (ICM) yang dapat untuk berdiferensiasi menjadi ke
tiga lapisan embrional (ektoderm ,endoderm, mesoderm) sebagaimana primordial germcells
(PGC), yang merupakan sel penggagas gamet jantan dan betina. Pada jaringan dewasa, sel multipoten
dan progenitor terdapat pada jaringan dan organ untuk menggantikan sel yang hilang atau terluka.
sel punca dewasa juga dapat berdiferensiasi menjadi sel dari
golongan lain (garis terputus). Sel punca embrionik (embryonic stem cell/ ECS) yang didapat dari
ICM, mampu untuk berdiferensiasi secara in vitro menjadi semua sel somatik,
Sel punca dibagi menjadi 2 jenis, yaitu sel punca
dewasa (adult stem cell) dan sel punca embrionik (embryonic stem cell)
Sel Punca Dewasa
Sel punca dewasa yaitu sel punca yang terdapat pada bagian tubuh yang memiliki sifat
berbeda-beda tergantung dari mana sel itu berasal, Sel punca dewasa terdapat pada beberapa
jaringan yang berbeda, termasuk otak , sumsum tulang dan darah , sel punca dewasa
hanya mampu untuk berdiferensiasi menjadi beberapa jenis sel yang terbatas, sesuai dengan jaringan
dimana sel punca ini berasal, Kemampuan diferensiasi sel punca dewasa tergolong
multipoten, yaitu hanya mampu berdiferensiasi menjadi beberapa jenis sel yang
segolongan. Kemampuan diferensiasi ini lebih rendah dibandingkan sel punca embrionik, kelemahan
sel punca dewasa yaitu konsentrasinya yang tergolong jauh lebih rendah dalam perbandingannya
dengan sel-sel yang telah berdiferensiasi pada jaringan dewasa. contoh sel
punca jaringan hematopoietik yang terdapat dalam sumsum tulang hanya berjumlah 1 : 104 hingga 1 :
105 jumlah total sel yang ada. sehingga membuat tahap isolasi menjadi lebih sulit bila
dibandingkan dengan isolasi sel punca embrionik,
Keuntungan dari sel punca dewasa yaitu sel sudah terspesialisasi sehingga induksi
menjadi lebih sederhana, sel punca dewasa dapat langsung
diambil dari sel pasien sendiri sehingga menghindari penolakan imun,
Alur defirensiasi dari sel punca dewasa yaitu :
- Sel punca mesenkimal, sel punca yang mampu berdiferensiasi
menjadi adiposit,osteosit, kondrosit dan beberapa jenis sel penyusun jaringan ikat,
- Sel punca
jantung, sel punca mampu berdiferensiasi menjadi sel punca utama penyusun organ jantung yaitu
sel otot polos endotel, kardiomiosit
- Sel punca hematopoietik, mampu
berdiferensiasi menjadi seluruh sel darah seperti limfosit B, limfosit T ,natural killer cell ,sel darah merah, trombosit, monosit (makrofag),
neutrofil, basofil, eosinofil,
- Sel punca jaringan
syaraf (neural), sel punca mampu berdiferensiasi menjadi 3 golongan utama syaraf yaitu neuron,astrosit,
oligodendrosit dan kelompok sel syaraf yang mempunyai aktivitas dopamigernik, sehingga
dapat digunakan untuk terapi Parkinson;
- Sel punca jaringan kulit, sel punca banyak ditemukan di
stratum basalis epidermis kulit dasar folikel rambut, mampu berdeferensiasi menjadi keratinosit, sel
penyusun lapisan epidermis kulit;
Sel Punca Embrionik
sel punca embrionik didapat dari embrio atau dari ICM blastosis yang
merupakan tahap awal dari perkembangan embrio, Embrio manusia mencapai tahap blastosis pada
hari ke 4-5 sesudah terjadinya fertilisasi, yang pada saat itu terdapat kurang lebih 50-150 sel ,
Sel punca embrionik didapatkan dari sisa embrio yang tidak dipakai pada IVF (invitro fertilization)
, Sel punca embrionik merupakan awal dari seluruh jenis sel
dalam tubuh manusia yang memiliki sifat pluripoten, jumlahnya banyak, dan mudah dikembangkan
menjadi berbagai macam jaringan sel, seperti fibroblast,neuron, kardiomiosit, osteoblast dan
sebagainya sebagai keistimewaan dari sel punca embrionik yang sulit disaingi oleh jenis sel punca yang
lain
sel punca embrionik
bersifat berumur panjang dan mampu berproliferasi beratus-ratus kali lipat pada kultur
,namun penggunaan sel punca embrionik sebagai terapi
masih menjadi bahan perdebatan dari segi moral dan etika karena diambil dari embrio manusia yang
berarti harus membunuh manusia,
SEL PUNCA
TRANSPLANTASI SEL PUNCA DARAH TALI PUSAT
darah tali pusat merupakan limbah setelah proses kelahiran. dalam
trasplantasi, sel punca darah tali pusat mempunyai kelebihan karena tingkat sistem kekebalan tubuh ogenisitasnya yang rendah, sel punca darah tali pusat tergolong immature dan mempunyai sifat .antigen yang belum berkembang secara matang, kelebihan penggunaan darah tali pusat yaitu rendahnya risiko terjadi rejeksi sekalipun tanpa adanya kecocokan HLA secara lengkap
Keberhasilan transplantasi darah tali pusat dengan HLA matched terjadi
pada penyakit thalassemia , sickle cell anemia dan fanconi anemia,
keberhasilan transplantasi darah tali pusat dengan 1-2 kecocokkan HLA
pada, pengobatan penyakit hurler’s syndrome,,acute lymphoblastic leukemia
juvenile myelomonocytic leukemia, acute myelogenous leukemia, chronic myelogenous leukemia, refractory anemia with myelodysplastic syndrome,
sel punca didapat dari darah tali pusat ,sumsum tulang atau darah tepi, terapi sel punca mengatasi penyakit yang disebabkan degeneratif infark jantung, iskemia tungkai kritis, atau kelainan hematologi ,
dalam proses transplantasi diperlukan kecocokan antara pendonor dan pasien penerima penerima, serologi terhadap CMV dan herpes,riwayat kesehatan pendonor, golongan darah,
molekul yang bertanggung jawab terhadap proses pengenalan antigen yaitu
human leukocyte antigen (HLA). HLA berperan dalam transplantasi, terutama transplantasi yang dilakukan secara allogeneic, transplantasi secara allogeneic dilakukan dengan menggunakan sel atau jaringan yang berasal dari pendonor yang berbeda dengan pasien penerima penerimanya. pada transplantasi secara autologous, pasien penerima menggunakan sel yang berasal dari dirinya sendiri sehingga tidak dikhawatirkan adanya reaksi penolakan ,
pengenalan antigen melalui sistem HLA agar pemilihan terapi dapat berjalan dengan baik dan aman, human leukocyte antigen molekul human leukocyte antigen (HLA) merupakan major histocompatibility complex (MHC) yang
ada pada manusia. molekul ini pada mulanya ditemukan sebagai suatu
faktor yang menyebabkan munculnya penolakan pada transplantasi allogeneic. Sistem HLA dikode oleh sekumpulan gen yang ada dekat dengan
sentromer pada lengan pendek kromosom nomor 6 dan terdiri dari kelas I dan kelas II.
peranan HLA dalam transplantasi sel punca molekul HLA kelas i dan kelas ii
mempunyai peranan penting pada proses transplantasi sel punca. sel punca
yang digunakan dalam transplantasi dapat diisolasi dari beberapa sumber,
antara lain darah tali pusat, lipoaspirate hasil liposucction,sumsum tulang, darah perifer,
masing-masing sumber sel punca mempunyai karakteristik tersendiri, termasuk pula dalam ekspresi HLA-nya. sel punca tali pusat mempunyai ekspresi HLA kelas I lebih sedikit dibandingkan sel punca darah tepi atau sumsum tulangSel punca yang bersumber dari sumsum tulang mempunyai kemiripan ekspresi HLA dengan sel punca darah tepi,
sel punca yang berasal dari lipoaspirate tidak mempunyai ekpresi HLA kelas I dan hanya sedikit sel dengan HLA kelas II.
Perbedaan struktur pada molekul HLA kelas I dan kelas II yang ditunjukan oleh pendonor dan pasien penerima penerima pada saat transplantasi sebagai faktor penyebab penolakan ,
Molekul HLA kelas I mempunyai lokus A, B, dan C,
molekul HLA kelas II mempunyai lokus DR,DP dan DQ,
Masing masing kelas menunjukan antigen kepada tipe sel T yang berbeda. Struktur HLA Kelas I dan HLA Kelas II, Molekul HLA kelas I dan kelas II
merupakan molekul glikoprotein ekstrasel yang tersusun membentuk
struktur heterodimer.
Molekul HLA kelas I pada permukaan membran sel tersusun atas molekul glikoprotein rantai berat berukuran sekitar 45 kDa yang membentuk ikatan non-kovalen dengan struktur 2-microglobulin berukuran 12 kDa ,
Molekul rantai berat HLA kelas I terdiri atas 3 buah domain, yaitu 1, 2, dan 3. Bagian 1 dan 2 merupakan bagian polimorfik yang berikatan dengan peptida antigen untuk kemudian dipresentasikan kepada sel T (CD8+). Struktur 2- microglobulin yang dikode oleh gen dalam kromosom 12, merupakan
struktur yang non-polymorphic dan dapat berinteraksi dengan molekul lain antara lain dengan produk dari gen CD1 dan dengan molekul FcRn.
Molekul HLA kelas II terdiri atas rantai α dan β yang masing-masing terdiri dari struktur 1, 2, dan 1, 2. rantai β berukuran antara 26-28 kDa dan Rantai α berukuran sekitar 30-35 kDa ,
Pada molekul ini, bagian polimorfik yang berikatan dengan peptida ada pada domain 1 dan 1., Karakteristik molekul HLA ada pada tingkat polimorfismenya yang tinggi. Sesuai dengan fungsi molekul HLA dalam
proses presentasi antigen kepada sel T, sifat polimorfisme ini berguna
dalam fungsinya untuk mempresentasikan antigen.8
Peran molekul HLA kelas I dan HLA kelas II dalam mempresentasikan antigen yaitu melalui ikatan antara peptida yang merupakan fragmen antigen dengan reseptor sel T. Peptida yang dipresentasikan akan dikenali oleh reseptor sel T, jika peptida ini dianggap sebagai antigen asing, maka sel T akan mengalami aktivasi. Aktivasi sel T ditandai dengan munculnya proliferasi dan diluncurkan beberapa mediator inflamasi antara lain interferon-.
Perbedaan sekuen asam amino HLA akan mempengaruhi bentuk dari ’celah’ yang akan berikatan dengan peptida antigen dan akan menentukan kemampuan molekul HLA dalam mempresentasikan antigen tertentu. ini yang menentukan kemampuan pengenalan antigen antara self dan non-self. Oleh karena itu, beberapa tipe HLA mempunyai hubungan yang erat dengan predisposisi terkenanya ,penyakit autosistem kekebalan tubuh tertentu (HLA-DR2 dengan penyakit lupus dan multiple sclerosis, HLA-DR4 dengan penyakit
diabetes melitus tipe 1 dan rheumatoid arthritis)
Molekul HLA kelas I berpasangan dengan reseptor sel T cytotoxic/TC (CD8+) mengakibatkan munculnya aktivasi TC yang dapat langsung membunuh sel�sel yang terinfeksi virus dan patogen intraselular. Molekul HLA kelas II
berpasangan dengan reseptor yang ada pada sel TH (CD4+). Sel T helper
(TH) akan menstimulasi respons sel-sel, terutama sel B sehingga mengalami
maturasi menjadi sel plasma yang akan menghasilkan antibodi spesifik. Sel lain yang ikut terstimulasi dengan diluncurkan mediator inflamasi,
antara lain yaitu neutrofil,monosit, makrofag, dan juga sel T cytotoxic.
Adanya polimorfisme genetik yang sangat luas dan kompleks
membuat peneliti mengekspresikan kombinasi alel kelas I dan kelas II yang
berbeda,jumlah alel HLA kelas I dan II mencapai di atas 2.000 allel
Ketika transplantasi dilakukan antar pasien penerima yang mempunyai tipe HLA yang berbeda, akan mengakibatkan sel efektor pasien penerima penerima sel NK,sel T, dan sel B, mengenali sel atau jaringan yang ditransplantasikan sebagai non-self antigen (antigen asing) sehingga mengakibatkan munculnya rejeksi sel/jaringan.,
Penolakan sistem kekebalan tubuh dapat berbentuk kerusakan sel atau
jaringan transplan dan kerusakan dapat berlangsung cepat dan sangat kuat
(penolakan akut) ataupun kerusakan berada dalam taraf lebih ringan, namun
berlangsung dalam waktu lebih lama (penolakan kronik)
Penolakan hiperakut pada transplantasi solid organ terjadi karena keberadaan antibodi dalam sirkulasi darah pasien penerima penerima yang menyerang antigen HLA kelas I atau antigen ABO pada organ yang ditransplan, Penolakan hiperakut dapat mengakibatkan nekrosis pada organ transplan , terhambatnya suplai darah dan munculnya iskemi sehingga organ yang ditransplantasikan tidak berfungsi. Pencegahan terhadap penolakan hiperakut dilakukan dengan mendeteksi adanya anti-HLA dari sel/jaringan yang akan ditransplantasikan.
ini dapat diatasi dengan dilakukannya uji cross match untuk melihat kemampuan reaktivitas dari serum pasien penerima penerima terhadap sel darah pendonor,
Penolakan akut terjadi akibat adanya respons sistem kekebalan tubuh primer oleh pasien penerima penerima terhadap molekul HLA yang ditunjukan oleh organ transplan.Penolakan ini akan mulai terlihat dalam beberapa hari hingga
beberapa minggu setelah organ mulai berfungsi. adanya penolakan akut
mengakibatkan inflamasi dan kematian sel atau jaringan, ditandai dengan adanya kerusakan pada lapisan endotel dari pembuluh darah,
Kerusakan jaringan akibat adanya penolakan akut terutama terjadi pada
jaringan liver dan ginjal yang mengandung banyak pembuluh darah,
usaha usaha pemilihan pendonor dengan tipe HLA semirip mungkin dengan pasien penerima penerima, pencegahan munculnya penolakan akut dilakukan dengan pemberian obat sistem kekebalan tubuhosupresan. namun efek
samping sistem kekebalan tubuhosupresan perlu menjadi pertimbangan dalam prosedur ini, terutama karena meningkatnya risiko munculnya penyakit kardiovaskular,,meningkatnya risiko infeksi dan osteoporosis,
obat sistem kekebalan tubuhosupresan memicu adanya keganasan karena
obat sistem kekebalan tubuhosupresan menekan sistem sistem kekebalan tubuh yang sedianya berguna untuk melindungi tubuh dari adanya kanker,
penolakan kronik terjadi beberapa bulan sampai beberapa tahun setelah
dilakukan transplantasi, ini dapat dilihat pada biopsi jaringan, dengan
ditemukannya bentuk patologis berbentuk munculnya penebalan dinding pembuluh darah pada area yang mendapat transplan. belum ada penjelasan mekanisme munculnya penolakan kronik. namun, diperkirakan mekanisme ini dipicu oleh antibodi dibandingkan sel T ,
Pemeriksaan HLA secara serologi dan molekuler sebelum transplantasi dilakukan, penentuan tipe HLA harus dilakukan untuk menentukan pendonor yang tepat dengan tingkat kecocokan tipe HLA yang semirip mungkin antara pasien penerima penerima dan penpendonor. Pemeriksaan HLA dapat dilakukan baik dengan cara molekular (dengan amplifikasi DNA) atau serologi , pemeriksaan HLA berdasar amplifikasi materi genetik (Deoxyribo Nucleic Acid/DNA) menggantikan pemeriksaan dengan cara serologi, Pemeriksaan tipe HLA
berdasar amplifikasi DNA memberikan tingkat akurasi tinggi sehingga memungkinkan untuk didapatkannya penentuan tipe HLA pendonor dan pasien penerima yang lebih akurat, ini memicu keberhasilan transplantasi melalui survival transplan,mencegah kronik graft versus host disease
(GvHD). Pemeriksaan HLA konvensional yaitu dengan menggunakan metode serologi, Pemeriksaan HLA dari terasaki melalui microlymphotoxicity assay,yang membutuhkan preparasi sel limfosit sebagai target pemeriksaan dan
antisera spesifik. reaksi menjadu positif jika terjadi pengikatan antara antigen
pada limfosit dengan antibodi ,pengaktifan protein komplemen memusnahkan membran sel sehingga muncul lubang-lubang kecil yang memicu sitoplasma keluar dari sel dan mengakibatkan munculnya perubahan pada morfologi sel dan kematian sel,kemudian , perubahan morfologi dan kematian sel ini dilihat denganmikroskop,kekurangan dari metode serologi yaitu penelitian dengan mikroskop dilakukan secara subjektif,pada saat preparasi sel membutuhkan tingkat viabilitas sel yang tinggi mencapai 80%, rendahnya ekspresi antigen pada sel darah tali pusat, mempersulit terbentuknya kompleks antigen dan
antibodi sehingga menghasilkan ketidak akuratan . ini mempersulit penentuan tipe HLA pada sampel darah tali pusat.
Dengan metode Sequence Specific Primer (SSP) PCR, keberadaaan antigen HLA ditentukan dari teramplifikasinya gen itu menggunakan primer spesifik.
Pemeriksaan berbasis DNA mendeteksi perbedaan nukleotida spesifik ,
sehingga mampu membedakan alel-alel pada satu lokus gen, Kemampuan
membedakan suatu alel sampai tingkat lokus tergantung pada primer yang digunakan dan metodenya ,
pemeriksaan HLA secara molekuler mementingkan pada gen yang mengatur ekspresi antigen itu, pemeriksaan HLA dengan metode serologi mementingkan perbedaan struktur antigen,
br 3. Pengenalan Antigen oleh Reseptor Sel T3
gbr 2. Struktur HLA Kelas I dan HLA Kelas II2
gbr 1. Skema Gen HLA yang ada pada Manusia3
Keterangan : sekumpulan gen ini menyandikan penanda permukaan sel, molekul penyandi antigen, dan beberapa protein lainnya yang terlibat di dalam sistem sistem kekebalan tubuh
Keterangan : sekumpulan gen ini menyandikan penanda permukaan sel, molekul penyandi antigen, dan beberapa protein lainnya yang terlibat di dalam sistem sistem kekebalan tubuh
