Ringkasan Buku “Stem Cells” oleh Jonathan Slack

Menua dan akhirnya meninggal dunia adalah hal yang tak bisa kita hindari dalam hidup. Namun bukankah akan lebih baik jika kita, sebagai manusia, dapat menghindari sebanyak mungkin penyakit dan disabilitas selama kita hidup? Kita tahu bahwa kondisi medis seperti penyakit Alzheimer atau stroke dapat mengubah jalan hidup dari seseorang. Wajar sekali jika kita berharap agar terdapat obat ajaib yang mampu menyembuhkan penyakit tersebut jika saja orang yang kita cintai menderita karenanya. Kabar baiknya adalah stem cell therapy sepertinya bisa menjadi obat dari penyakit-penyakit mematikan itu. Bahkan, terdapat banyak sekali penelitian dan uang yang diinvestasikan untuk mempelajari tentang stem cell. Untuk melihat potensi dari stem cell, ayo baca lebih lanjut.

Stem Cells

Terdapat beberapa hal dasar yang perlu diketahui sebelum kita melangkah lebih jauh. Sel, yang berdiameter tidak lebih dari 0.02 mm ini, merupakan bahan utama pembentuk tubuh (building blocks) dari seluruh mahluk hidup, baik itu tumbuhan, hewan maupun manusia. Tubuh manusia mempunyai sekitar 200 jenis sel yang berbeda secara visual. Sebagian besar dari sel manusia dikenal dengan differentiated cells; nama ini menunjukkan bahwa sel-sel tersebut mempunyai fungsi yang spesifik dan dapat diidentifikasi dengan jelas dari penampakan mereka saat dilihat melalui mikroskop. Contoh dari differentiated cells meliputi sel-sel di bagian hati, sel-sel otak dan sel otot jantung.

Kemudian ada yang disebut dengan undifferentiated cells; sel-sel ini mempunyai penampilan dan fungsi yang lebih umum (have a more generic appearance). Namun hanya melihhat penampilannya saja dapat menipu karena beberapa dari mereka mampu berspesialisasi untuk melakasanakan fungsi tertentu. Contohnya, undifferentiated cells dapat ditemukan pada embrio dan berkembang menjadi differentiated cells saat embrio tersebut terus berkembang. Sayangnya undifferentiated cells juga ditemukan pada beberapa jenis kanker yang mana pertumbuhannya yang tak terbatas dapat mendatangkan berita buruk.

Beberapa dari undifferentiated cells yang diketahui dapat dikategorikan sebagai stem cells. Karakteristik utama yang mendefinisikan stem cells adalah mereka mampu mereproduksi diri mereka sendiri dan menciptakan keturunan yang bisa berubah menjadi differentiated cells. Stem cells selalu ada dan hidup di dalam sebuah organisme selama masa hidupnya, mendiami tempat-tempat seperti kulit, darah dan lapisan usus.

Coba kita teliti lebih dalam kulit kita. Lapisan teratas dari kulit, yang biasa disebut epidermis, terbuat dari sel yang bernama keratinocytes. Seiring dengan berjalannya hari, keratinocytes akan memudar. Maka dari itu, untuk menjaga ketahanan kulitmu, sel-sel baru akan selalu dibuat oleh stem cells yang ditemukan pada lapisan dasar kulit (basal layer). Beberapa dari sel- sel ini akan menjadi stem cells baru; sementara beberapa lainnya akan menjadi dewasa dan berkembang menjadi keratinocytes baru untuk menggantikan sel yang tua, terluka atau mati. Epidermis juga disebut dengan jaringan pembaruan (renewal tissue) karena ia terus menerus diperbarui. Tanpa stem cells yang bersifat spesifik terhadap jaringan tertentu ini (tissue specific stem cells) maka proses pembaruan itu tak mungkin terjadi. Satu hal lagi yang perlu diingat, tissue specific stem cells hanya mampu untuk memproduksi sel-sel dari jaringan di mana stem cells tersebut berasal.

Stem cells yang paling dikenal masyarakat luas untuk saat ini adalah embryonic stem cells, atau ES cells. Stem cells ini sering mengakibatkan perdebatan. Namun pada kenyataannya, ES cells tak benar-benar disediakan oleh alam. Mereka diciptakan oleh ilmuwan dalam bentuk kultur jaringan yang disimpan di laboratorium. ES cells diproduksi dengan menggunakan sel-sel yang ditemukan pada embrio muda. Setelah terbentuk, ES cells mampu membagi dirinya tanpa batas dan mampu juga menghasilkan segala jenis differentiated cells yang ditemukan pada tubuh (pluripotent). Ya, mereka sangat serbaguna. Namun tak semua sel yang ada pada embryo merupakan stem cells. Saat sebuah embryo sudah dewasa, sel-selnya tak bisa lagi dikategorikan lagi sebagai stem cells karena sel-sel tersebut telah berkembang menjadi sel-sel jenis lain hanya dalam beberapa hari saja.

Embryonic Stem Cells

Mungkin kalian tahu bahwa embryonic stem cells ini sudah mendatangkan banyak perdebatan dari sisi etika maupun politik, terutama ES Cells yang berasal dari manusia.

Penentang dari penelitian stem cell berpendapat bahwa embrio yang berada pada tahap pra-implantasi (tahap sebelum embrio melekat pada dinding rahim) seharusnya sudah memiliki hak penuh sebagai manusia; dan menggunakan mereka sebagai bahan dari ES Cells sama halnya dengan pembunuhan. Biasanya alasan ini didasarkan pada hukum-hukum agama. Menurut penulis, agama Katolik modern percaya bahwa hidup manusia dimulai saat proses pembuahan (bercampurnya inti sel jantan dan inti sel betina) terjadi. Menariknya, pemahaman mengenai kapan awal dari kehidupan manusia tak selalu begini. Pada abad pertengahan, Gereja Katolik menyatakan bahwa nyawa/ruh masuk ke dalam janin saat sang ibu pertama kali merasakan janin bergerak dalam rahimnya; ini biasanya terjadi pada minggu ke-18 hingga 24 dari kehamilan. Agama Buddha mempunyai pandangan yang sama dengan Katolik Modern. Sementara menurut Agama Hindu, kehidupan dimulai tergantung dari kapan reinkarnasi terjadi, yakni di antara proses pembuahan hingga janin berusia 7 bulan. Kami mungkin sekali salah, jadi mohon lakukan penelitian masing-masing terkait definisi mulainya kehidupan dari janin menurut agama masing-masing.

Pandangan dari ilmuwan biomedis berbeda dalam banyak aspek. Tetapi secara umum mereka setuju bahwa embrio yang berada pada tahap pra-implantasi bukanlah manusia; embrio pra- implantasi lebih seperti kultur sel atau sampel jaringan. Martin Evans dan Matthew Kaufman dari Cambridge University, dan Gail Martin dari University of California, pertama kali mengisolasi ES cells dari tikus di tahun 1981. Isolasi dari ES cells manusia terjadi tujuh tahun setelahnya ketika James Thomson menumbuhkan ES cells dari embrio manusia di University of Wisconsin. Tetapi percaya atau tidak, sebenarnya ES cells dari tikuslah yang membawa banyak pengetahun baru sejauh ini.

ES cells tikus ini dapat disuntikkan ke dalam blastocysts (tahap awal dari embrio yang mengandung gumpalan undifferentiated cells) dari tikus. Kemudian ES cells ini akan terintegrasi dengan embrio inang (host embryo); dari situ hasil keturunannya akan membawa varian gen yang disuntikkan pada tahap blastocyst tadi. Hasilnya adalah sederet anak tikus yang dimodifikasi secara gen. Sejak 35 tahun terakhir, puluhan ribu penelitian terhadap tikus yang sudah dimodifikasi secara gen dilakukan menggunakan teknik yang sama. Tanpa tikus-tikus ini, banyak penelitian tentang penyakit manusia, investigasi mendalam terhadap fungsi gen normal, dan pengujian tentang efek dari obat-obat baru tidak akan mungkin.

Kita sekarang tahu bahwa terdapat dua keadaan (states) pada stem cells pluripotent yang disebut dengan naïve dan primed. ES cells tikus mempunyai jenis naïve, sementara ES cells manusia berjenis primed. Peneliti belum menemukan penjelasan dari fenomena ini. Akan tetapi, perbedaan state ini menghasilkan perbedaan pada ekspresi gen, penampakan, dan perilaku sel. Hanya naïve ES cells yang dapat terintegrasi dengan embrio inang, sementara hanya primed ES cells saja yang dapat melaksanakan proses diferensiasi menjadi differentiated cells. Jadi untuk apa ES cells manusia digunakan? Para peneliti menggunakan ES cells manusia untuk penelitian pada 3 bidang utama, yakni perkembangan manusia normal, patologi seluler penyakit genetik, dan skrining obat.

Pluripotent Cell dan Terapi-Terapi Potensialnya

Di tahun 1997, Ian Wilmut bekerja di Roslin Institute yang terletak di dekat Edinburgh Skotlandia. Dia mengambil nukleus dari sebuah sel kultur jaringan domba dan kemudian mencangkoknya (transplant) ke dalam sebuah oosit (sel yang telah berkembang menjadi ovum reproduktif) yang telah di-enukleasi (atau dihilangkan inti selnya) dari seekor domba betina. Ian kemudian mentransfer embrio yang dihasilkan ke dalam Rahim dari domba lain; domba ini seakan menjadi ibu pengganti (surrogate mother). 22 minggu kemudian, lahirlah seekor domba yang merupakan hewan mamalia pertama yang berhasil diklonakan. Domba ini sering dikenal dengan domba Dolly. Untuk melihat bagaimana proses kultur sel berjalan, silahkan klik tautan ini kawan. Sebenarnya proses cloning sudah dikenal jauh sebelum Dolly berhasil. Pada akhir abad ke-19, para ilmuwan sudah mampu untuk mengklonakan katak dan bulu babi.

Mengklonakan (cloning) sesuatu berarti membuat salinan genetik yang identik. Di saat ini, cloning merupakan sebuah prosedur yang cukup umum dan terjadi hampir setiap hari di laboratorium biomedis yang ada di seluruh dunia. Tetapi jenis cloning yang kita bicarakan ini bukanlah cloning yang bersifat dramatis seperti cloning seekor hewan secara penuh. Cloning yang umum dilakukan adalah cloning untuk menumbuhkan sebuah koloni atau kelompok sel-sel yang mana setiap selnya itu identik secara gen dengan founder (sel indukan) nya.

Sebagian besar orang setuju bahwa mengklonakan manusia merupakan ide yang buruk. Tetapi dengan menggunakan teknik somatic cell nuclear transplantation, proses yang digunakan untuk memproduksi embrio yang kemudian menjadi domba Dolly, sangat mungkin untuk membentuk deretan ES cell yang dapat dimanfaatkan untuk therapeutic cloning. Ini tidaklah mudah untuk dilakukan. Salah satu masalahnya terletak pada cara untuk mendapatkan oosit manusia; wanita yang menjadi sukarelawan harus melalui proses operasi, yang mana ini cukup tidak nyaman dan berisiko. Lebih dari itu, hanya minoritas kecil dari telur-telur yang telah di-rekonstitusi saja yang dapat dikembangkan menjadi deretan ES cell yang berhasil.

Di tahun 2006, Shinya Yamanaka dari Kyoto University menemukan sebuah metodologi baru yang membuatnya lebih mudah untuk memproduksi sel-sel yang mirip dengan ES cells yang disebut dengan induced pluripotent stem (iPS) cells. Satu tahun kemudian, iPS cells dari manusia pun dibuat. Hari ini, iPS cells dapat diproduksi menggunakan sel-sel darah putih yang diekstraksi dari sampel darah sederhana. iPS cells bersifat spesifik terhadap pasien: seseorang hanya bisa menerima iPS cells jika sel-sel pasien cocok secara imunologi dengan donor. Jika memang cocok, maka pada saat iPS cells dicangkokkan ke sang pasien, tubuh tak akan menganggap sel-sel iPS tersebut sebagai benda asing yang dapat mengancam kesehatan tubuh sehingga tidak diperlukan obat-obatan immunosuppressive (obat-obatan yang mencegah atau menghambat aktivitas sistem imun). Untuk saat ini, biaya produksi sel-sel iPS untuk perawatan masih terlalu tinggi. Maka dari itu dibuatlah bank sel-sel iPS dengan harapan bahwa masyarakat dapat menemukan sel yang cocok untuk dicangkokkan dan hanya membutuhkan immunosuppression dalam jumlah yang kecil.

Dari semua terapi yang memanfaatkan pluripotent stem cells, treatment degenasi retina lah yang memiliki banyak kesuksesan dan harapan untuk masa depan. Kira-kira, 10% dari manusia yang berusia lebih dari 65 tahun mengalami apa yang disebut dengan age-related macular degeneration (ARMD) pada pusat retina mata. Gejala-gejala dari beberapa kasus yang parah dapat berupa berkurangnya kemampuan penglihatan utama yang mengakibatkan ketidakmampuan untuk membaca atau menyadari wajah dari seseorang. Uji klinis yang dilaksanakan di beberapa negara sejak tahun 2011 telah membuktikan bahwa pencangkokan di bawah retina mempunyai sedikit efek samping dan memerlukan sedikit immunosuppression. Sebagian besar perawatan telah menghasilkan peningkatan pada ketajaman visual dari sang pasien. Terapi pluripotent cell yang sejenis juga sedang diteliti untuk menyembuhkan diabetes type 1, penyakit Parkinson’s, penyakit jantung, dan bahkan cedera tulang belakang. Namun sejauh ini penelitian menunjukkan hasil yang beragam.

Stem Cells yang Bersifat Spesifik terhadap Jaringan Tertentu dan Terapi-Terapi Potensialnya

Tubuh kita secara terus menerus mengganti sel nya: sel lama mati dan kemudian yang baru menggantikannya. Namun tak semua sel melakukannya dengan cara yang sama. Sel dalam kategori post-mitotic cells tidak membelah dirinya lagi. Yang termasuk dalam kelompok ini di antaranya adalah neuron (sel saraf) dan serat otot.

Sel jenis lainnya dikenal dengan expanding cells yang hanya membelah diri di saat kita masih berada di masa kanak-kanak dan berhenti membelah diri saat fisik kita berhenti tumbuh. Yang termasuk kedalam kelompok ini di antaranya adalah sel-sel pada jaringan ikat (connective tissues) dan pada organ-organ tubuh seperti hati, ginjal, dan tiroid.

Kemudian terdapat sel yang termasuk dalam kategori renewal cells: mereka membuat sel-sel baru tepat di saat sel-sel yang tua mati. Renewal cells akan tetap terus bertahan hidup selama organisme yang menjadi tempat tinggalnya hidup. Pada manusia, mereka ditemukan di epidermis, usus, testis, dan di sistem hematopoietic dari sumsum tulang yang bertugas untuk menghasilkan sel-sel darah dan sel-sel untuk sistem imun kita.

Setiap tahunnya, terdapat lebih dari 50.000 hematopoietic stem cell transplants (HSTCs) yang dilaksanakan di seluruh dunia. HSTCs lebih sering dikenal dengan sebutan “bone marrow transplantation” (tranplantasi sumsum tulang). HSCT berfungsi untuk menyembuhkan penyakit seperti leukimia (kanker darah akibat tubuh terlalu banyak memproduksi sel darah putih abnormal) dan lymphoma (kanker sistem limfatik yang merupakan bagian dari jaringan penangkal kuman). HSCT juga telah digunakan untuk menyembuhkan penyakit darah genetik termasuk sickle cell anemia (gangguan yang menyebabkan sel darah merah mempunyai bentuk yang tak normal dan rusak) dan penyakit homoglobin.

Terapi lainnya yang masih berhubungan dengan tissue-specific stem cells adalah digunakannya kultur epidermis untuk menyembuhkan luka bakar atau menggunakan stem cells dari kornea untuk menyembuhkan penyakit mata.

Jadi masih banyak sekali yang harus diteliti mengenai stem cells dan potensi penggunaannya demi meraih pengobatan yang aman, menyembuhkan dan terjangkau. Semoga pemerintah negara-negara di dunia dapat membuat kebijakan dan peraturan yang menguntungkan berbagai pihak yang terlibat dalam penelitian stem cells kedepannya.

Terima kasih telah menyempatkan waktu kalian untuk membaca ini kawan!