Survey
* Your assessment is very important for improving the workof artificial intelligence, which forms the content of this project
* Your assessment is very important for improving the workof artificial intelligence, which forms the content of this project
Pendahuluan • Stem cell adalah sel yang tidak/belum terspesialisasi yang mempunyai 2 sifat : – Kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi sel lain (differentiate). Dalam hal ini stem cell mampu berkembang menjadi berbagai jenis sel matang, misalnya sel saraf, sel otot jantung, sel otot rangka, sel pankreas, dan lain-lain. – Kemampuan untuk memperbaharui atau meregenerasi dirinya sendiri (self-regenerate/self-renew). Dalam hal ini stem cell dapat membuat salinan sel yang persis sama dengan dirinya melalui pembelahan sel. Stem cell berdasarkan sumbernya • Zygote yaitu pada tahap sesaat setelah sperma bertemu dengan sel telur • Embryonic stem cell diambil dari inner cell mass dari suatu blastocyst (embrio yang terdiri dari 50 150 sel, kira-kira hari ke-5 pasca pembuahan). Embryonic stem cell biasanya didapatkan dari sisa embrio yang tidak dipakai pada IVF (in vitro fertilization). Tapi saat ini telah dikembangkan teknik pengambilanembrionic stem cell yang tidak membahayakan embrio tersebut, sehingga dapat terus hidup dan bertumbuh. Cont,,,, • Fetus dapat diperoleh dari klinik aborsi • Stem cell darah tali pusat diambil dari darah plasenta dan tali pusat segera setelah bayi lahir. Stem cell darah tali pusat merupakan jenis hematopoietic stem cell, dan ada yang menggolongkan jenis stem sel ini ke dalam adult stem cell. • Adult stem cell diambil dari jaringan dewasa, yaitu : sumsum tulang. EMBRYONIC STEM CELL Kegunaan embrionik stem cell pada penelitian dan terapi • Keuntungan utama dari embrionik stem cell adalah kemampuannya untuk berkembang menjadi semua tipe sel fungsional dewasa • Metode kultur yang telah dikembangkan adalah perkembangan embrionik stem cell pada otak, jantung, sel otot, pembuluh darah, kulit dan sel tulang Cont , , • Penelitian telah menunjukkan bahwa embrionik stem cell akan membantu untuk menemukan faktor penting untuk regenerasi dan perbaikan jaringan. Hasil penelitian menunjukkan embrionik stem cell dapat memproduksi sel dan jaringan untuk terapi penggantian pada pengobatan penyakit parkinson, serangan jantung dan diabetes • Embryonic stem cell mempunyai kemampuan untuk berproliferasi secara terus menerus dalam kultur optimal dan dalam keadaan tertentu mampu berdiferensiasi menjadi berbagai tipe sel jaringan, seperti otot polos, kardiomisit, neuron, sel beta pankreas, khondrosit, dsb. • Embryonic stem cell termasuk pluripotent yaitu dapat berdiferensiasi menjadi 3 lapisan germinal : ektoderm, mesoderm, dan endoderm, tapi tidak dapat menjadi jaringan ekstraembryonik seperti plasenta dan tali pusat. VIDEO Pengembangan embryonic stem cell di laboratorium • Pertumbuhan embryonic stem cell di laboratorium dikenal sebagai kultur sel. • Embryonic stem cell diisolasi dengan mentransfer inner cell mass ke dalam cawan petri yang telah berisi medium (nutrient broth) Identify drug targets and test potential therapeutics Study cell differentiation Understanding prevention and treatment of birth defects Toxicity testing Ectoderm Blood cells Neuron Endoderm Mesoderm Liver Cell Tissues/Cells for Transplantation Traditional Human Embryonic Stem Cell (hESC) Line Generation • Dikembangkan oleh Ariff Bongso, James Thomson di University of Wisconsin menghasilkan hESC pertama kali menggunakan jaringan dari embrio yang dibuahi secara in vitro • Metode ini menggunakan embrio yang dihasilkan untuk fertilisasi in vitro (IVF) yang tidak diperlukan lagi untuk tujuan reproduksi Cont,,, • Untuk menghasilkan hESC, dimulai dengan embrio pada tahap blastokista, kira-kira 5 hari setelah IVF. • Blastokista terdiri dari 150-200 sel yang membentuk bola berongga, lapisan luar yang disebut trophectoderm. • Dalam perkembangan normal, trofoblas menjadi plasenta dan tali pusat. • Pada satu kutup berongga , 30-50 sel membentuk cluster yang disebut inner cell mass (ICM), yang akan berkembang menjadi janin. • Sel-sel ICM adalah pluripotent, yang mempunyai kemampuan untuk berkembang menjadi salah satu dari beberapa jenis sel khusus pada manusia, kecuali plasenta dan tali pusat. Cont,,,, • Sel ICM dipindahkan ke medium khusus, dan garis hESC mulai tumbuh • Stem cell tumbuh sedemikian rupa, dan diarahkan berdiferensiasi menjadi berbagai jenis keturunan, termasuk precursor sel saraf, kardiomisit, dan hematopoietic Traditional derivation of hESCs Strict hESC culture conditions Sperm Oocyte hESC line 8-cell stage Blastocyst Inner cell mass OR Blastomere Implantation hESC Lines from Human Primordial Germ Cells • Dipublikasikan pada tahun 1998 oleh John Gearhart di The Johns Hopkins Medical School. • Mengisolasi sel-sel khusus yang dikenal sebagai primordial germ cells (PGCs) dari embrio 5-7 minggu dan dipindahkan/ditempatkan pada kultur. • PGCs menjadi sel oosit atau sperma, tergantung jenis kelamin embrio yang berkembang. • Garis sel disebut embryonic germ cell lines Embryonic Germ Cells (EGCs) Magnified view of the genital ridge Strict hESC culture conditions Genital ridge 6 week embryo Primordial Germ Cell – the future sperm or egg cell Embryonic Germ Cell line hESC Lines from Dead Embryos • Tahun 2006, peneliti dari University of New Castle, UK mengembangkan hESC dari embrio yang telah berhenti membelah. Peneliti menggunakan metoda yang sama seperti yang dijelaskan pada traditional “hESC line generation”. Kecuali bahwa mereka menggunakan bahan baku yang disebut dengan “dead” untuk embrionya. Cont,,, • hESC didapatkan dari embrio yang telah berhenti membelah secara in vitro pada perempuan yang menjalani pengobatan pada masa kehamilan. • Embrio ini bisa mengalami dua perlakuan yaitu : – Dibekukan untuk penggunaan pada masa yang akan datang – Dibuang sebagai sisa pengobatan Cont,,, • hESC dibuat menggunakan teknik yang diberlakukan seperti pluripotent stem cell. Bisa digunakan untuk memproduksi sel dari ketiga lapisan germinal. • Berdasarkan defenisi tersebut bahwa embrio yang telah “mati” melalui penyebab alami yang tidak bisa berkembang menjadi manusia, secara teori menghasilkan sumber bahan pembentukan ES cell tanpa membahayakan kehidupan embrio. “Dead” Embryos Strict hESC culture conditions So-called irreversible arrest of cell division hESC line X “Dead” embryo Embryo presumed to be incapable of establishing a viable pregnancy hESC Lines from Genetically Abnormal Embryos • Pasangan yang telah menyadari bahwa mereka membawa kelainan genetik, kadangkala menggunakan PGD (pre implantation genetic diagnosis) dan IVF untuk mengetahui bahwa anak mereka tidak akan membawa kelainan tersebut • PGD menyarankan peneliti untuk menghilangkan satu sel dari IVF terbaru yang kemudian akan di tes untuk penyakit-penyakit yang diketahui dibawa oleh pasangan tersebut Cont,,,, • Normalnya, embrio yang telah teridentifikasi mengalami kelainan genetik akan dibuang sebagai hasil buangan pengobatan. • Dr. Yuri Verlinsky dkk memanfaatkan embrio tersebut untuk lebih memahami penyakit yang dibawanya dengan cara membuat hESC dari embrio yang mengalami kelainan genetik tersebut. Cont,,, • Stem cell tersebut bisa juga digunakan peneliti untuk memahami penyakit tergantung-genetis seperti : – – – – – muscular distrophy, huntington’s disease, thalasemia, fanconi’s anemia, marfan syndrome, dll Genetically Abnormal Embryos PGD identifies genetic defect Remove blastomere, presumably without harming the embryo Disease-bearing hESC line OR X Embryo not used to establish pregnancy to avoid generating offspring with genetic defect hESC Lines from Single Cell Embryo Biopsy • Pada tahun 2006, Dr. Robert Lanza dkk menjelaskan bahwa ada kemungkinan untuk mengabil satu sel dari pra implantasi embrio mencit dan kemudian dikembangkan menjadi embryonic stem cell mencit. • Hasil kerja ini didasarkan pada pengalaman mereka mempelajari tahap perkembangan embrio mencit Cont,,,, • Pada tahun yang sama Dr. Lanza’s laboratory mengumumkan bahwa mereka telah sukses mengembangkan hESC dari sel tunggal yang diambil dari pre implantasi embrio manusia • Stem cell manusia dibuat menggunakan teknik yang diberlakukan seperti stem cell pluripotent yang dapat menghasilkan sel dari ketiga lapisan germinal. Cont,,, • Para peneliti harus memastikan bahwa pengambilan sel tunggal dari embrio manusia untuk membuat hESC tidak membahayakan perkembangan embrio tersebut • Bagaimanapun belum ada kepastian bahwa single cell yang digunakan untuk perkembangan pluripotent stem cell memiliki kapasitas untuk menjadi manusia Single-Cell Embryo Biopsy Method hESC line Remove blastomere, presumably without harming the embryo AND hESC Lines Created via Parthenogenesis • Parthenogenesis adalah perkembangan embrio tanpa pembuahan sel telur oleh sperma, artinya bahwa tidak ada keikutsertaan kontribusi genetik speerma • Untuk mendapatkan hasil ini, para peneliti “menyiasati” sel telur dianggap telah dibuahi dan sel telur tersebut mulai membelah dan membentuk blastosit Cont,,, • Tahun 2007 Dr. E. S. Revazova dkk melaporkan bahwa mereka telah sukses membentuk hESC melalui metoda parthenogenesis. • Stem cell ini dibentuk dan ditumbuhkan dari lapisan sel telur donor yang membawa informasi genetik dan menunjukkan karakteristik pluripotent. Cont , , • Teknik ini memiliki kemampuan untuk mengembangkan kecocokan sel- jaringan untuk tranplantasi • Metoda ini juga memberikan alternatif untuk kecocokan – jaringan hESC yang tidak membahayakan pembuahan embrio Parthenogenesis Strict hESC hESC line culture conditions Parthenogenetic Activation (Trick the egg into behaving as if it’s fertilized) OR X Embryo not capable of establishing a viable pregnancy STRATEGIES TO “REPROGRAM” NON-PLURIPOTENTCELLS TO BECOME PLURIPOTENTCELLS SCNT, atau somatic cell nuclear transfer • Merupakan teknik untuk menghasilkan klon sel stem embrionik yang seratus persen sama seperti donor nukleusnya. • Bilamana oosit manusia dikeluarkan nukleusnya (enukleasi) kemudian pada oosit tersebut dimasukkan nukleus somatik dari seorang donor dan kemudian pada oosit tersebut diberi aliran listrik, maka oosit mengalami “reprogramming” DNA, sehingga berkembang biak menjadi embrio. Cont,,, • Keberhasilan SCNT masih sangat rendah dan embrio yang dihasilkan banyak mengalami kelainan kongenital. • Tetapi bilamana berhasil maka embrio ini akan merupakan klon dari donor nukleus, sehingga DNA donor nukleus dan embrio seratus persen sama, sehingga jika dilakukan transplantasi tidak akan terjadi penolakan terhadap transplan • Teknik SCNT teoretis dapat dipergunakan untuk transplantasi berbagai organ dan jaringan tubuh manusia. Somatic Cell Nuclear Transfer (SCNT) Nucleus from a somatic cell Strict hESC culture conditions Artificially activate the egg SCNT pluripotent stem-cell line OR Enucleated oocyte (egg with its own nucleus removed) Not known whether ? theSCNT-embryo (in humans) could give rise to a viable pregnancy SCNT Using an Embryo at Mitosis Strict hESC ESC line culture conditions Zygote arrested at mitosis using drug treatment and injected into enucleated zygote Skin cell chromosomes removed Chromosomes removed OR Not known I f embryo (in humans) ? could give rise to a viable pregnancy Daftar Pustaka • Battey, James F, dkk. Alternate Methods for preparing pluripotentStem Cells. • Mollard, Richard. Embryonic Stem Cells. ISSCR. Monash University in Australia. • Setiawan, Boenjamin. Aplikasi Terapeutik Sel Stem Embrionik pada Berbagai Penyakit Degeneratif. • Saputra, Virgi. Dasar-dasar Stem Cell dan Potensi Aplikasinya dalam Ilmu Kedokteran .