Apa itu sel punca, dan apa fungsinya?
Sel di dalam tubuh memiliki tujuan tertentu, tetapi sel punca adalah sel yang belum memiliki peran khusus dan dapat menjadi hampir semua sel yang dibutuhkan.
Sel induk adalah sel yang tidak berdiferensiasi yang dapat berubah menjadi sel tertentu, sesuai kebutuhan tubuh.
Ilmuwan dan dokter tertarik pada sel punca karena mereka membantu menjelaskan bagaimana beberapa fungsi tubuh bekerja, dan bagaimana mereka terkadang salah.
Sel induk juga menjanjikan untuk mengobati beberapa penyakit yang saat ini belum ada obatnya.
Sumber sel induk
Sel induk berasal dari dua sumber utama: jaringan tubuh orang dewasa dan embrio. Para ilmuwan juga sedang mencari cara untuk mengembangkan sel punca dari sel lain, menggunakan teknik "pemrograman ulang" genetik.
Sel induk dewasa
Sel induk dapat berubah menjadi semua jenis sel sebelum berdiferensiasi.
Tubuh seseorang mengandung sel punca sepanjang hidupnya. Tubuh dapat menggunakan sel induk ini kapan pun dibutuhkan.
Juga disebut sel punca spesifik jaringan atau somatik, sel punca dewasa ada di seluruh tubuh sejak embrio berkembang.
Sel berada dalam keadaan non-spesifik, tetapi lebih terspesialisasi daripada sel induk embrionik. Mereka tetap dalam keadaan ini sampai tubuh membutuhkannya untuk tujuan tertentu, katakanlah, sebagai sel kulit atau otot.
Kehidupan sehari-hari berarti tubuh terus memperbarui jaringannya. Di beberapa bagian tubuh, seperti usus dan sumsum tulang, sel punca secara teratur membelah untuk menghasilkan jaringan tubuh baru untuk pemeliharaan dan perbaikan.
Sel induk ada di dalam berbagai jenis jaringan. Para ilmuwan telah menemukan sel punca di jaringan, termasuk:
- otak
- sumsum tulang
- darah dan pembuluh darah
- otot rangka
- kulit
- hati
Namun, sel punca bisa jadi sulit ditemukan. Mereka dapat tetap tidak membelah dan tidak spesifik selama bertahun-tahun sampai tubuh memanggil mereka untuk memperbaiki atau menumbuhkan jaringan baru.
Sel induk dewasa dapat membelah atau memperbarui diri tanpa batas. Artinya, mereka dapat menghasilkan berbagai jenis sel dari organ asalnya atau bahkan meregenerasi organ aslinya, seluruhnya.
Pembagian dan regenerasi ini adalah bagaimana luka kulit sembuh, atau bagaimana organ seperti hati, misalnya, dapat memperbaiki dirinya sendiri setelah rusak.
Di masa lalu, para ilmuwan percaya bahwa sel induk dewasa hanya dapat berdiferensiasi berdasarkan jaringan asalnya. Namun, beberapa bukti sekarang menunjukkan bahwa mereka juga dapat berdiferensiasi menjadi tipe sel lain.
Sel induk embrio
Sejak tahap paling awal kehamilan, setelah sperma membuahi sel telur, embrio terbentuk.
Sekitar 3–5 hari setelah sperma membuahi sel telur, embrio berbentuk blastokista atau bola sel.
Blastokista mengandung sel punca dan nantinya akan ditanamkan di dalam rahim. Sel induk embrionik berasal dari blastokista yang berumur 4–5 hari.
Ketika para ilmuwan mengambil sel induk dari embrio, ini biasanya embrio ekstra yang dihasilkan dari fertilisasi in vitro (IVF).
Di klinik IVF, para dokter membuahi beberapa sel telur di dalam tabung reaksi, untuk memastikan setidaknya ada satu yang bertahan hidup. Mereka kemudian akan menanamkan sejumlah telur untuk memulai kehamilan.
Ketika sperma membuahi sel telur, sel-sel ini bergabung untuk membentuk satu sel yang disebut zigot.
Zigot bersel tunggal ini kemudian mulai membelah, membentuk 2, 4, 8, 16 sel, dan seterusnya. Sekarang ini adalah embrio.
Segera, dan sebelum embrio ditanamkan ke dalam rahim, massa sekitar 150-200 sel ini disebut blastokista. Blastokista terdiri dari dua bagian:
- massa sel luar yang menjadi bagian dari plasenta
- massa sel bagian dalam yang akan berkembang menjadi tubuh manusia
Massa sel bagian dalam adalah tempat sel induk embrionik ditemukan. Ilmuwan menyebut sel totipoten ini. Istilah totipoten mengacu pada fakta bahwa mereka memiliki potensi total untuk berkembang menjadi sel mana pun di dalam tubuh.
Dengan stimulasi yang tepat, sel-sel tersebut dapat menjadi sel darah, sel kulit, dan semua jenis sel lain yang dibutuhkan tubuh.
Pada awal kehamilan, tahap blastokista berlanjut selama sekitar 5 hari sebelum embrio ditanamkan di rahim, atau rahim. Pada tahap ini, sel induk mulai berdiferensiasi.
Sel induk embrionik dapat berdiferensiasi menjadi lebih banyak jenis sel daripada sel induk dewasa.
Sel induk mesenkim (MSC)
MSC berasal dari jaringan ikat atau stroma yang mengelilingi organ tubuh dan jaringan lain.
Para ilmuwan telah menggunakan MSC untuk membuat jaringan tubuh baru, seperti tulang, tulang rawan, dan sel lemak. Mereka suatu hari nanti dapat berperan dalam memecahkan berbagai macam masalah kesehatan.
Induced Pluripotent Stem Cell (iPS)
Para ilmuwan membuat ini di laboratorium, menggunakan sel kulit dan sel spesifik jaringan lainnya. Sel-sel ini berperilaku mirip dengan sel induk embrionik, sehingga dapat berguna untuk mengembangkan berbagai terapi.
Namun, diperlukan lebih banyak penelitian dan pengembangan.
Untuk menumbuhkan sel induk, para ilmuwan pertama-tama mengekstrak sampel dari jaringan dewasa atau embrio. Mereka kemudian menempatkan sel-sel ini dalam kultur terkontrol di mana mereka akan membelah dan bereproduksi tetapi tidak berspesialisasi lebih lanjut.
Sel induk yang membelah dan bereproduksi dalam kultur terkontrol disebut garis sel induk.
Peneliti mengelola dan berbagi garis sel induk untuk tujuan yang berbeda. Mereka dapat merangsang sel induk untuk berspesialisasi dengan cara tertentu. Proses ini dikenal sebagai diferensiasi terarah.
Hingga saat ini, lebih mudah menumbuhkan sejumlah besar sel induk embrionik daripada sel induk dewasa. Namun, para ilmuwan membuat kemajuan dengan kedua jenis sel tersebut.
Jenis sel induk
Peneliti mengkategorikan sel punca, menurut potensinya untuk berdiferensiasi menjadi jenis sel lain.
Sel induk embrionik adalah yang paling kuat, karena tugasnya adalah menjadi setiap jenis sel di dalam tubuh.
Klasifikasi lengkapnya meliputi:
Totipotensi: Sel induk ini dapat berdiferensiasi menjadi semua jenis sel yang mungkin. Beberapa sel pertama yang muncul saat zigot mulai membelah bersifat totipoten.
Pluripoten: Sel-sel ini dapat berubah menjadi hampir semua sel. Sel dari embrio awal bersifat pluripoten.
Multipoten: Sel-sel ini dapat berdiferensiasi menjadi keluarga sel yang terkait erat. Sel induk hematopoietik dewasa, misalnya, bisa menjadi sel darah merah dan putih atau trombosit.
Oligopoten: Ini dapat berdiferensiasi menjadi beberapa jenis sel yang berbeda. Sel induk limfoid atau myeloid dewasa dapat melakukan ini.
Unipoten: Ini hanya dapat menghasilkan sel dari satu jenis, yang merupakan tipenya sendiri. Namun, mereka tetap sel punca karena mereka dapat memperbaharui diri. Contohnya termasuk sel induk otot dewasa.
Sel induk embrionik dianggap pluripoten daripada totipoten karena mereka tidak dapat menjadi bagian dari membran ekstra-embrionik atau plasenta.
Kegunaan
Sel induk itu sendiri tidak memiliki tujuan tunggal tetapi penting karena beberapa alasan.
Pertama, dengan stimulasi yang tepat, banyak sel punca dapat berperan sebagai jenis sel apa pun, dan mereka dapat meregenerasi jaringan yang rusak, dalam kondisi yang tepat.
Potensi ini dapat menyelamatkan nyawa atau memperbaiki luka dan kerusakan jaringan pada orang setelah sakit atau cedera. Para ilmuwan melihat banyak kemungkinan kegunaan sel punca.
Regenerasi jaringan
Regenerasi jaringan mungkin merupakan penggunaan sel punca yang paling penting.
Hingga saat ini, seseorang yang membutuhkan ginjal baru, misalnya, harus menunggu donor kemudian menjalani transplantasi.
Ada kekurangan organ donor, tetapi dengan menginstruksikan sel punca untuk berdiferensiasi dengan cara tertentu, para ilmuwan dapat menggunakannya untuk menumbuhkan jenis jaringan atau organ tertentu.
Sebagai contoh, dokter telah menggunakan sel induk tepat di bawah permukaan kulit untuk membuat jaringan kulit baru. Mereka kemudian dapat memperbaiki luka bakar yang parah atau cedera lain dengan mencangkokkan jaringan ini ke kulit yang rusak, dan kulit baru akan tumbuh kembali.
Pengobatan penyakit kardiovaskular
Pada 2013, tim peneliti dari Rumah Sakit Umum Massachusetts melaporkan PNAS Edisi Awal bahwa mereka telah menciptakan pembuluh darah pada tikus laboratorium, menggunakan sel punca manusia.
Dalam waktu 2 minggu setelah penanaman sel induk, jaringan pembuluh darah yang perfusi telah terbentuk. Kualitas pembuluh darah baru ini sama baiknya dengan pembuluh darah alami terdekat.
Penulis berharap bahwa jenis teknik ini pada akhirnya dapat membantu mengobati orang dengan penyakit kardiovaskular dan pembuluh darah.
Pengobatan penyakit otak
Dokter suatu hari mungkin dapat menggunakan sel dan jaringan pengganti untuk mengobati penyakit otak, seperti Parkinson dan Alzheimer.
Pada penyakit Parkinson, misalnya, kerusakan sel otak menyebabkan pergerakan otot yang tidak terkontrol. Ilmuwan dapat menggunakan sel punca untuk mengisi kembali jaringan otak yang rusak. Ini bisa mengembalikan sel-sel otak khusus yang menghentikan gerakan otot yang tidak terkendali.
Para peneliti telah mencoba membedakan sel induk embrionik menjadi jenis sel ini, jadi perawatannya menjanjikan.
Terapi defisiensi sel
Para ilmuwan berharap suatu hari dapat mengembangkan sel jantung yang sehat di laboratorium yang dapat ditransplantasikan ke penderita penyakit jantung.
Sel-sel baru ini dapat memperbaiki kerusakan jantung dengan mengisi kembali jantung dengan jaringan yang sehat.
Demikian pula, penderita diabetes tipe I dapat menerima sel pankreas untuk menggantikan sel penghasil insulin yang telah hilang atau dihancurkan oleh sistem kekebalan mereka sendiri.
Satu-satunya terapi saat ini adalah transplantasi pankreas, dan sangat sedikit pankreas yang tersedia untuk transplantasi.
Perawatan penyakit darah
Dokter sekarang secara rutin menggunakan sel induk hematopoietik dewasa untuk mengobati penyakit, seperti leukemia, anemia sel sabit, dan masalah defisiensi imun lainnya.
Sel induk hematopoietik terjadi dalam darah dan sumsum tulang dan dapat menghasilkan semua jenis sel darah, termasuk sel darah merah yang membawa oksigen dan sel darah putih yang melawan penyakit.
Mendonasikan atau memanen sel induk
Orang dapat menyumbangkan sel punca untuk membantu orang yang dicintai, atau mungkin untuk digunakan sendiri di masa depan.
Donasi dapat berasal dari sumber-sumber berikut:
Sumsum tulang: Sel-sel ini diambil dengan anestesi umum, biasanya dari tulang pinggul atau panggul. Teknisi kemudian mengisolasi sel induk dari sumsum tulang untuk disimpan atau disumbangkan.
Sel induk perifer: Seseorang menerima beberapa suntikan yang menyebabkan sumsum tulangnya melepaskan sel induk ke dalam darah. Selanjutnya, darah dikeluarkan dari tubuh, mesin memisahkan sel induk, dan dokter mengembalikan darah ke tubuh.
Darah tali pusat: Sel induk dapat diambil dari tali pusat setelah melahirkan, tanpa membahayakan bayi. Beberapa orang mendonorkan darah tali pusat, dan yang lainnya menyimpannya.
Pemanenan sel punca ini bisa mahal, tetapi keuntungannya untuk kebutuhan masa depan meliputi:
- sel induk mudah diakses
- kecil kemungkinan jaringan yang ditransplantasikan ditolak jika berasal dari tubuh penerima sendiri
Penelitian dan penemuan ilmiah
Sel induk berguna tidak hanya sebagai terapi potensial tetapi juga untuk tujuan penelitian.
Misalnya, para ilmuwan telah menemukan bahwa mengaktifkan atau menonaktifkan gen tertentu dapat menyebabkannya berdiferensiasi. Mengetahui hal ini membantu mereka menyelidiki gen dan mutasi mana yang menyebabkan efek tertentu.
Berbekal pengetahuan ini, mereka mungkin dapat menemukan apa yang menyebabkan berbagai macam penyakit dan kondisi, beberapa di antaranya belum ada obatnya.
Pembelahan dan diferensiasi sel yang tidak normal bertanggung jawab atas kondisi yang mencakup kanker dan cacat bawaan sejak lahir. Mengetahui apa yang menyebabkan sel membelah dengan cara yang salah dapat menghasilkan penyembuhan.
Sel induk juga dapat membantu dalam pengembangan obat baru. Alih-alih menguji obat pada sukarelawan manusia, para ilmuwan dapat menilai bagaimana obat memengaruhi jaringan normal dan sehat dengan mengujinya pada jaringan yang tumbuh dari sel induk.
Video: Apa itu sel induk?
Tonton videonya untuk mengetahui lebih lanjut tentang sel induk.
Kontroversi
Ada beberapa kontroversi tentang penelitian sel punca. Ini terutama berkaitan dengan pekerjaan pada sel induk embrionik.
Penggunaan embrio untuk sel induk
Argumen yang menentang penggunaan sel induk embrionik adalah bahwa hal itu menghancurkan blastokista manusia, dan sel telur yang telah dibuahi tidak dapat berkembang menjadi seseorang.
Saat ini, para peneliti sedang mencari cara untuk membuat atau menggunakan sel induk yang tidak melibatkan embrio.
Mencampur manusia dan hewan
Penelitian sel induk sering kali melibatkan penyisipan sel manusia ke dalam hewan, seperti tikus atau tikus. Beberapa orang berpendapat bahwa ini bisa menciptakan organisme yang merupakan bagian dari manusia.
Di beberapa negara, memproduksi garis sel induk embrionik adalah ilegal. Di Amerika Serikat, para ilmuwan dapat membuat atau bekerja dengan garis sel induk embrionik, tetapi menggunakan dana federal untuk meneliti garis sel induk yang dibuat setelah Agustus 2001 adalah ilegal.
Terapi sel induk dan regulasi FDA
Beberapa orang sudah menawarkan "terapi sel induk" untuk berbagai tujuan, seperti perawatan anti-penuaan.
Namun, sebagian besar penggunaan ini tidak mendapat persetujuan dari Badan Pengawas Obat dan Makanan AS (FDA). Beberapa di antaranya mungkin ilegal, dan beberapa bisa berbahaya.
Siapapun yang sedang mempertimbangkan pengobatan sel punca harus memeriksa dengan penyedia atau dengan FDA bahwa produk tersebut telah disetujui, dan dibuat dengan cara yang memenuhi standar FDA untuk keamanan dan efektivitas.
