Sel induk baru dapat 'ditransplantasikan secara universal'
Transplantasi sering kali menjadi titik krisis, karena secara global terdapat kekurangan organ yang disumbangkan, tetapi juga karena ada risiko tinggi bahwa tubuh penerima akan menolak organ yang disumbangkan atau jaringan yang ditransplantasikan. Jenis baru dari sel punca “universal” dapat memecahkan beberapa masalah ini.
Upaya baru-baru ini dari tim University of California (UC), San Francisco, para peneliti telah berfokus pada rekayasa genetika sel induk berpotensi majemuk yang akan mampu melewati respons kekebalan tubuh dan, dengan demikian, mencegah penolakan.
Sejauh ini, untuk mengatasi masalah kekurangan jaringan yang disumbangkan, para ilmuwan telah menciptakan sel punca dari sel yang matang dan berkembang sepenuhnya yang mereka kumpulkan dari orang yang sama yang membutuhkan transplantasi. Mereka menyebutnya "sel induk berpotensi majemuk terinduksi" (iPSCs).
Dengan iPSC, para ilmuwan berharap untuk meminimalkan kemungkinan tubuh menolak sel-sel ini - yang nantinya akan mengkhususkan diri dan melangkah ke peran baru mereka - karena sistem kekebalan penerima cenderung untuk "melabeli" jaringan donor sebagai patogen potensial, dan bertindak melawannya.
Namun, jalur ini pun telah dipenuhi dengan banyak rintangan dan, yang mengejutkan, bahkan sel punca yang direkayasa oleh spesialis dari sel seseorang secara teratur menghadapi penolakan.
Selain itu, proses iPSC sulit dilakukan, dan lebih sulit lagi untuk mereproduksi upaya yang berhasil.
“Ada banyak masalah dengan teknologi iPSC, tetapi rintangan terbesar adalah kontrol kualitas dan reproduktifitas. Kami tidak tahu apa yang membuat beberapa sel dapat menerima pemrograman ulang, tetapi sebagian besar ilmuwan setuju bahwa hal itu belum dapat dilakukan dengan andal, "catat Dr. Tobias Deuse, penulis utama makalah studi baru yang muncul di jurnal Bioteknologi Alam.
“Sebagian besar pendekatan untuk terapi iPSC individual telah ditinggalkan karena ini,” Dr. Deuse menunjukkan.
Sekarang, untuk pertama kalinya, ilmuwan UC San Francisco percaya bahwa mereka mungkin telah menemukan solusi dengan mengambil pendekatan berbeda yang menciptakan sel punca "universal" baru yang berpotensi majemuk. Ini berarti mereka dapat berdiferensiasi menjadi sel khusus yang diberikan - dan mereka tidak akan memicu respon imun dari tubuh penerima.
Merancang sel induk yang sempurna
“Para ilmuwan sering memuji potensi terapeutik dari sel induk berpotensi majemuk, yang dapat matang menjadi jaringan dewasa mana pun, tetapi sistem kekebalan telah menjadi penghalang utama untuk terapi sel induk yang aman dan efektif,” jelas Dr. Deuse.
Selain itu, sebagai penulis senior Dr. Sonja Schrepfer menambahkan, meskipun "[w] e dapat memberikan obat yang menekan aktivitas kekebalan dan membuat penolakan lebih kecil kemungkinannya, [...] imunosupresan ini membuat pasien lebih rentan terhadap infeksi dan kanker."
Untuk mencoba dan mengatasi kekurangan ini, tim UC San Francisco menggunakan teknik penyuntingan gen yang mereka sebut CRISPR-Cas9, dan mereka memodifikasi aktivitas sedikitnya tiga gen untuk "melindungi" sel induk baru dari sistem kekebalan, dan memungkinkan tubuh agar lebih mudah menerimanya.
Para peneliti menguji sel induk yang baru diubah ini pada model tikus yang mereka rekayasa untuk mensimulasikan tubuh penerima dengan kecenderungan untuk menolak transplantasi - karakteristik yang mereka sebut "ketidakcocokan histokompatibilitas" - dan dengan sistem kekebalan yang berfungsi penuh.
“Ini adalah pertama kalinya seseorang merekayasa sel yang dapat ditransplantasikan secara universal dan dapat bertahan pada penerima imunokompeten tanpa menimbulkan respons imun,” kata Dr. Deuse.
Lebih khusus lagi, tim tersebut memulai proses rekayasa sel punca dengan menghapus dua gen yang mengontrol aktivitas sekumpulan protein - major histocompatibility complex (MHC) kelas I dan II - yang mengirimkan sinyal ke sistem kekebalan dan dapat memicu kekebalan. tanggapan.
Langkah pertama ini intuitif - sel tanpa gen yang menyandikan protein MHC tidak dapat memancarkan sinyal yang "melabeli" mereka sebagai "agen asing" ke sistem kekebalan.
Namun, sel-sel tersebut kemudian tidak mendapatkan "izin masuk". Sebaliknya, mereka menjadi target sejenis sel kekebalan khusus yang oleh para ilmuwan disebut sel pembunuh alami (NK).
'Produk yang dapat diterapkan secara universal'
Ketika para peneliti mencari cara untuk memblokir sel NK agar tidak menyerang sel induk, mereka menemukan bahwa protein permukaan sel lain - CD47 - yang biasanya menahan sel kekebalan lain, juga dapat menghambat NK.
Pekerjaan laboratorium dan in vivo memastikan bahwa CD47 memegang jawaban untuk mengusir sel NK. Didorong oleh keberhasilan ini, tim peneliti kemudian mentransplantasikan sel induk baru - dengan dua gen yang dibungkam dan satu gen yang ditingkatkan - ke tikus yang direkayasa secara khusus yang memiliki elemen sistem kekebalan manusia untuk mensimulasikan tanggapan kekebalan pada manusia. Transplantasi ini berhasil, dan tubuh hewan pengerat tidak menolak sel-sel baru.
Akhirnya, tim melangkah lebih jauh, membujuk sel induk berpotensi majemuk baru untuk mengkhususkan diri sebagai jenis sel jantung yang berbeda. Sekali lagi, mereka mentransplantasikan sel yang dihasilkan ke tikus dengan sistem kekebalan mirip manusia.
Para peneliti melaporkan bahwa eksperimen ini juga berhasil, karena sel-sel jantung baru bertahan lama, dan mereka terbentuk menjadi pembuluh darah sederhana dan jaringan otot jantung.
Semua temuan ini, tim berpendapat, menunjukkan bahwa dokter dapat menggunakan sel punca tersebut pada akhirnya ketika merawat orang.
“Teknik kami memecahkan masalah penolakan sel punca dan jaringan yang diturunkan dari sel punca, dan mewakili kemajuan besar dalam bidang terapi sel punca,” Dr. Deuse menekankan.
“Teknik kami dapat menguntungkan lebih banyak orang dengan biaya produksi yang jauh lebih rendah daripada pendekatan individual. Kami hanya perlu membuat sel satu kali, dan kami memiliki produk yang dapat diterapkan secara universal. "
Dr. Tobias Deuse
