Bab IPendahuluan 1.1   Latar Belakang PenelitianPenyebab kematian paling tinggi di dunia ialah penyakit, dimana jumlah pasien yang meninggal semakin meningkat dari tahun ke tahun. Hal tersebut tidak diimbangi dengan ketersediaan terapi pengobatan penyakit jantung. Penyakit jantung, termasuk gagal jantung dan infarksi miokardium, biasanya diobati dengan terapi medis, implantasi dan tindakan operasi (Yamakawa, 2016). Keterbatasan donor implantasi janttung masih menjadi permasalahan yang harus dihadapi dalam dunia medis.

  Terapi regenerative jantung saat ini dilihat sebagai alternative terapi dalam mengatasi tansplantasi jantung. Terapi medis jantung, seperti tindakan bypass, walaupun dapat meningkatkan revaskularisasi namun kondisi iskemik dapat muncul kembali beberapa tahun setelah tindakan dan mengakibatkan gagal jantung (Fisher et al., 2015). Masalah utama yang dihadapi pada penyakit jantung pada umumnya ialah berkurangnya sel kardiomiosit sehat, yang secara dinamis berkontribusi pada kontraktilitas dan relaksasi ventrikel jantung sehingga akan menurunkan kinerja jantung (Sun et al.

, 2016). Telah disepakati secara umum bahwa kapasitas regenerasi miokardium manusia sangat terbatas untuk mengkompensasi kehilangan berat otot jantung yang dipicu oleh infark miokardium yang dahsyat atau penyakit miokardium lainnya. Proliferasi kardiomiosit berperan dalam regenerasi jantung pada beberapa vertebrata, namun kapasitas proliferasi sel ini terbatas pada jantung mamalia dewasa (Segers and Lee, 2008). Berbeda dengan organ hati,  jantung tidak memiliki kemampuan untuk beregenerasi secara spontan saat mengalami kerusakan.

Pada kasus infark, umumnya manusia akan kehilangan sekitar 1 milyar sel kardiomiosit pada jantungnya (Reinecke et al., 2008). Kardiomiosit yang hilang akibat kerusakan pada jaringan jantung akan digantikan oleh fibroblas dan jaringan ikat dengan sisa kardiomiosit yang ada sehingga menjadi hipertropik yang pada akhirnya akan menyebabkan gagal jantung. Terapi tradisional tidak mengatasi masalah kehilangan kardiomiosit yang hanya dapat ditangani dengan transplantasi jantung yang masih terbatas di ketersediaan donor, kecocokan organ  dan besarnya biaya yang dikeluarkan.

Mengingat efek paliatif yang agak kuratif dari perawatan ini, telah dieksplorasi terapi alternatif baru selama lebih dari satu dekade yang meliputi terapi gen, protein dan sel induk atau stem cell (Sun et al., 2016). Secara khusus, terapi stem cell telah menjadi titik fokus baru untuk pengobatan gangguan kardiovaskular.

 Stem cell  dapat berproliferasi dengan baik dan dapat diarahkan menjadi tipe sel tertentu seperti kardiomiosit. Studi preklinis pada hewan coba menunjukkan bahwa pemberian stem cell meningkatkan fungsi perfusi serta ventrikel jantung, dan uji klinis menunjukkan kelayakan dan keamanan terapi stem cell untuk penyakit jantung (Puliafico, Penn and Silver, 2013). Jenis sel yang paling optimal untuk mengobati penyakit jantung masih terus diperdebatkan. Belum ada satu tipe sel yang ideal dan dapat digunakan secara khusus.

Tidak menutup kemungkinan bahwa jenis penyakit jantung yang berbeda memerlukan jenis sel yang berbeda pula (Puliafico, Penn and Silver, 2013). Para peneliti masih menyelidiki stem cell endogenus maupun eksogenus yang dapat berdiferensiasi menjadi sel kardiomiosit maupun menggantikan myocardium yang hilang. Hasil dari penelitian sementara menunjukkan bahwa berbagai macam stem cell dari berbagai sumber memiliki potensi kardiak, seperti stem cell embrionik dan stem cell yang berasal dari jaringan dewasa (sumsum tulang, darah perifer, jaringan lemak, dan jaringan jantung itu sendiri) (Reinecke et al., 2008).

 Mesenchymal stem cell (MSC) merupakan stem cell multipotent yang umum ditemukan pada semua jaringan sumber stem cell. Terapi penyakit jantung dengan menggunakan MSC juga sudah banyak diterapkan pada beberapa uji klinis di dunia. Selain kemampuannya yang dapat berdiferensiasi menjadi sel target untuk menggantikan sel pada jaringan yang rusak, MSC juga mempunyai efek parakrin yang dapat membantu proses perbaikan luka dan jaringan di dalam tubuh manusia. Dengan memiliki kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi kardiomiosit, potensi tersebut semakin banyak digunakan untuk meminimalisasi efek lesi iskemik-hipoksia pada organ jantung (Carvalho et al., 2012). Oleh karena itu perlu dilakukan pengembangan terapi regenerative jantung melalui MSC yang didiferensiasi menjadi sel kardiomiosit sehingga dapat menggantikan sel target yang hilang dan meningkatkan kembali kinerja jantung. Jaringan tali pusat merupakan jaringan kaya MSC yang didapatkan pada proses kelahiran bayi dan umumnya menjadi limbah rumah sakit.

Melihat potensi tersebut maka jaringan tali pusat dapat dimanfaatkan semaksimal mungkin dengan mengisolasi MSC dan didiferensiasi menjadi sel kardiomiosit yang dapat digunakan untuk pengobatan penyakit jantung. 1.2   Identifikasi Masalah Berdasarkan penjelasan dalam latar belakang masalah diatas dapat dirumuskan pertanyaan penelitian sebagai berikut:1.      Dapatkah MSC dari tali pusat didiferensiasi menjadi sel kardiomiosit yang dapat digunakan untuk pengobatan penyakit jantung?2.      Apakah sel kardiomiosit yang dihasilkan mengekspresikan marker-marker yang terdapat pada sel kardiomiosit pada tubuh manusia? 1.3   Tujuan PenelitianAdapun tujuan dari penelitian ini adalah:1.      Mengetahui metode diferensiasi MSC menjadi sel kardiomiosit2.

      Mengetahui tingkat ekspresi marker sel kardiomiosit yang dihasilkan 1.4   Kegunaan PenelitianAspek Pengembangan TeoriMenambah informasi mengenai metode diferensiasi MSC menjadi sel kardiomiosit.  Aspek AplikasiMembantu para klinisi dalam menemukan metode pengobatan terbaru untuk pengobatan penyakit jantung.

 Bab IIKajian Pustaka, Kerangka Pemikiran dan Hipotesis 2.1 Kajian PustakaSel punca adalah sel yang tidak/belum terspesialisasi yang mempunyaikemampuan untuk berdiferensiasi dan mampu memperbaharui atau meregenerasidirinya sendiri (self renewing)membentuk berbagai jaringan tubuh.Berdasarkankemampuannya berproliferasi dan berdiferensiasi sel punca dibagi menjadi empat,yaitu sel punca totipoten, sel punca pluripoten, sel punca multipoten dan selpunca unipoten. Berbagai jenis sel punca telah berhasildiisolasi dari berbagai sumber, seperti sel punca embrionik, sel punca fetus dan selpunca dewasa.

Sel punca diklasifikasikanke dalam beberapa jenis, yaitu embryonicstem cells (ESC),  dan tissue stem cells seperti mesenchynmal stem cells (MSC), dan hematopoietic stem cells (HPS). Mesenchymalstem cell (MSC) adalah sel-sel multipoten dewasa yang telahdiisolasi dari hampir seluruh tipe sel dari jaringan. Selain dapat dapat memperbaharui diri, sel punca ini dalamkondisi in vitromemiliki kapasitas untukberdiferensiasi menjadi jaringan mesodermal,endodermal, dan ektodermal dalam.

Sel punca mesenkimal telah dianggap sebagai sumber yang tepat untuk digunakandalam pengobatan sejumlah penyakit bawaan dan degeneratatif. The Messenchymal and Tissue Stem CellComitte of The International Society and Cellular Therapy menyampaikan beberapa kriteria dalam menentukan sel puncamesenkimal pada manusia. Pertama, MSC harus bersifat plastik – adherent ketika dikembangkan dengan kondisi kulturstandar. Kedua, MSC mengekspresikan CD 105, CD73, dan CD90 dan HLA klas I dan rendahnya ekspresi dari CD45, CD34,CD14 atau CD11b, CD79a atau CD 19 dan molekul permukaan HLA klas II.

Ketiga,MSC harus dapat berdiferensiasi menjadi osteoblas, adiposa dan kondroblast secara invitro  (Dominici et al., 2006). Sel punca mesenkimal pertama kalidiidentifikasi oleh Frendstein dan rekan-rekannya sebagai fibroblastlike cells dengan potensi klonogenik yang diisolasi darisumsum tulang tikus. Hingga saat ini, sumsum tulang menjadi pilihan yang utamauntuk pengembangan MSC.

Namun, pengolahan dan harvest MSC dari sumsum tulang memiliki berbagai keterbatasantertentu seperti prosedur yang sangat invasif dan menyakitkan untuk pendonordan adanya penurunan jumlah MSC pre-nukleat. Selain itu, ada risiko potensikontaminasi virus selama isolasi MSC dari sumsum tulang. Semua faktor inimembatasi penggunaan sumsum tulang sebagai sumber yang cocok dari MSC untukterapi sel.  Seiring dengankemajuan pengembangan sel punca, saat initerdapat berbagai sumber alternatif lain dari sel punca mesenkimal yaitu talipusat. Tali pusat yang terbentuk sejak awalkehamilan merupakanstruktur embrio esensial yang menyediakan nutrisi untuk fetus selamapengembangan intrauterin. Tali pusat terdiri dari dua arteri dan satu vena,dikelilingi oleh stroma jaringan ikat yang unik dan kaya akan proteoglikan dan mucopolysaccharides, yang berasal dari epiblast yang disebut wharton’s jelly. Tali pusat mengandungdua jenis sel punca dewasa, yaitu sel punca hematopetik yang terdapat padadarah tali pusat dan sel punca mesenkimal yang terdapat pada wharton’s jelly.

Sel punca mesenkimal dapat dikumpulkan dan disimpan setelahlahir untuk keperluan terapi atau tujuan bioteknologi(Nekanti et al., 2010).Pengembangan sel jantung secararegenerative dapat ditempuh melalui tiga cara, yaitu dengan melakukan repogramming penuh sel fibroblast danselanjutnya didiferensiasi menjadi sel kardiomiosit, repogramming parsial sel fiboblas menjadi sel progenitor kardiakdan selanjutnya didiferensiasi menjadi sel kariomiosit, dan repogramming langsung sel fibroblastmenjadi kardiomiosit (Yamakawa, 2016).

Penggunaan selpunca embrionik memiliki tantangan dalam hal etik dan legal. Penelitian yangdilakukan oleh Yamanaka berhasil mengembangkan sel punca pluripotent terinduksi(iPSCs) yang berasal dari sel fibroblast kulit dengan menggunakan factortranskripsi spesifik sel punca seperti Oct3/4, Sox2, c-Myc, and Klf4. Namun beberapa hal yangharus dipertimbangkan dalam penggunaan iPSCs ialah resiko rendahnya efisiensidiferensiasi kardiomiosit serta efek tumorgenitas      Gambar II.1. Tiga jalur utama pembentukan kardiomiositdalam regenerasi miokardial (Yamakawa,2016).

 (Yamakawa, 2016). Penelitian yang dilakukan oleh Yamakawa menunjukkanbahwa sel fibroblast dapat diinduksi secara langsung menjadi sel kardiomiositdengan menambahkan factor transkripsi Gata4, Mef2c,and Tbx5 (Ieda et al.,2010).

 MSC yang dipapar dengan agen metilasi DNA, seperti 5-azacytidine,menunjukkan bahwa sel tersebut mengekspresikan beberapa marker jantung sertamemiliki fungsi seperti sel miosit. Namun senyawa 5-azacytidine mempunyai efekyang tidak dapat dikatakan aman untuk penggunaan klinis pada manusia. Planat-Bérnard pada tahun 2004mengembangkan metode spontan untuk diferensiasi MSC menjadi kardiomiositmengggunakan beberapa factor pertumbuhan seperti insulin, transferrin, IL-3,IL-6, dan stem cell factor yang dikonfirmasi melalui karakterisasi terhadapmarker NKX2.5 andTNNT2/cTnT (Planat-Benard, 2004). Sel kardiomiosit yang dihasilkan, padasaat diinjeksikan ke organ jantung yang mengalami infark, sel-sel tersebutmenunjukan kontribusi pada proses remodelisasi miokardial, mengurangi ukuraninfark, pembentukan jaringan parut, reparasi vascular, angiogenesis, perekrutanfactor regenerasi, menginduksi stem cell homing, serta memfasilitasi regenerasimiosit residen.

,  2.2  Kerangka PemikiranMesenchymal Stem Cell dari sumber tali pusat akan didiferensiasi menggunakan insulin, transferrin, IL-3, IL-6, dan stem cell factor sehingga menjadi sel kardiomiosit yang positif terhadap marker yang umum terdapat di sel kardiomiosit, yaitu NKX2.5 and TNNT2/cTnT.2.3 PremisBerdasarkan kerangka pemikiran diatas, maka diperoleh premis sebagaiberikut:1.     MSC dapat didiferensiasi menjadi sel jenis lainnya2.

     MSC dapat didiferensiasi menjadi kardiomiosit3.     Sel kardiomiosit mengekspresikan marker NKX2.5 and TNNT2/cTnT4.

     SEl kardiomiosit dapat digunakan untuk terapi regenerative jantung 2.4  HipotesisHipotesis penelitian ini adalah Mesencymalstem cell yang berasal dari jaringan tali pusat dapat didiferensiasi menjadisel kardiomiosit yang mengekspesikan marker NKX2.5 and TNNT2/cTnT serta dapat digunakan untuk pengobatan penyakit jantung Bab IIIMETODOLOGI 3.

1Rancangan PenelitianPenelitian ini merupakan penelitiannalar deduktif hipotetikal dimana dari studi litreeatur yang ada dikembangkanmenjadi suatu hipotesa yang akan dilihat melalui Analisa kualitatif dankuantitatif terhadap diferensiasi MSC menjadi kardiomiosit serta ekspresimarker kardiomiosit, yaitu NKX2.5and TNNT2/cTnT. 3.2Pemilihan SampelJaringan tali pusat diambil daripasien ibu hamil yang sudah setuju untuk menandatangani informed consent,sesaat setelah proses kelahiran dengan memotong sekitar 10 cm tali pusat bayi.Jaringan tersebut disimpan sementara dalam wadah transport berisi PBS yangmengandung  antibiotic, dan disimpandalam keadaan sejuk, sebelum dibawake laboratorium R&D ProSTEM untuk diolah. 3.3MetodePrimary cultureJaringan tali pusatdibersihkan dari sisa-sisa darah tali pusat, lalu disayat, dan dipisahkan daripembuluh darah yang terdapat di dalamnya. Diambil jaringan Whartonjelly, tipis berwarna kekuningan, lalu dicacah-cacah kecil.

Hasil cacahan dicampurkan ke medium pertumbuhan untukdiamati pertumbuhan sel-sel fibroblasnyas selama 1-3 minggu ke depan  (Nekanti et al., 2010). DeteksiMarker MSCSesuai dengan standar yang telahditentukan oleh ISCT, Sel Punca mesenkimal memiliki marker positif terhadapCD73, CD90, dan CD105 serta negatif terhadap marker CD14atau 11b, CD34, CD45, CD79? atau 19, dan HLA-DR. Deteksi terhadap marker-markertersebut dilakukan dengan metode flowcytometri menggunakan BDStemflow™ hMSC Analysis Kit setelahpertumbuhan sel mencapai Passage ke 5. DiferensiasiKardiogenik secara in vitroSel punca mesenkimalpassage ke 5 akan didiferensiasimenjadi sel kardiomiosit mengikuti metode yang telah dikembangkan oleh Planat-Bérnard tahun 2004. Deteksi Marker KardiomiositSel kardiomiosit yang terbentuk akan dikonfirmasi menggunakan marker yang umum terdapat di sel kardiomiosit, yaitu NKX2.5 and TNNT2/cTnT.

 3.4 Analisa DataData yang diperoleh akan dianalisa dengan uji statistic. 3.

5 Lokasi dan Waktu PenelitianPenelitian ini akan dilakukan di LaboratoriumR&D PT. Prodia Stemcell Indonesia.DAFTAR PUSTAKA Dominici, M.

, Le Blanc, K., Mueller, I., Slaper-Cortenbach, I., Marini, F., Krause, D.

, Deans, R., Keating, A., Prockop, D. and Horwitz, E. (2006). Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells.

The International Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy, 8(4), pp.315-317. Fisher, S.

, Doree, C., Mathur, A. and Martin-Rendon, E. (2015). Meta-Analysis of Cell Therapy Trials for Patients With Heart Failure.

Circulation Research, 116(8), pp.1361-1377. Ieda, M., Fu, J., Delgado-Olguin, P., Vedantham, V., Hayashi, Y., Bruneau, B.

and Srivastava, D. (2010). Direct Reprogramming of Fibroblasts into Functional Cardiomyocytes by Defined Factors. Cell, 142(3), pp.375-386. Nekanti, U., Mohanty, L., Venugopal, P.

, Balasubramanian, S., Totey, S. and Ta, M. (2010). Optimization and scale-up of Wharton’s jelly-derived mesenchymal stem cells for clinical applications.

Stem Cell Research, 5(3), pp.244-254. Planat-Benard, V. (2004). Spontaneous Cardiomyocyte Differentiation From Adipose Tissue Stroma Cells. Circulation Research, 94(2), pp.

223-229. Puliafico, S., Penn, M. and Silver, K. (2013). Stem Cell Therapy for Heart Disease. Journal of General Internal Medicine, 28(10), pp.

1353-1363. Reinecke, H., Minami, E., Zhu, W. and Laflamme, M. (2008). Cardiogenic Differentiation and Transdifferentiation of Progenitor Cells. Circulation Research, 103(10), pp.

1058-1071. Segers, V. and Lee, R. (2008). Stem-cell therapy for cardiac disease. Nature, 451(7181), pp.937-942.

 Sun, R., Li, X., Liu, M., Zeng, Y., Chen, S. and Zhang, P.

(2016). Advances in stem cell therapy for cardiovascular disease (Review). International Journal of Molecular Medicine.

Int J Mol Med, 38(1), pp. 23–29. Yamakawa, H.

(2016). Heart regeneration for clinical application update 2016: from induced pluripotent stem cells to direct cardiac reprogramming. Inflammation and Regeneration, 36(1).

x

Hi!
I'm Katy!

Would you like to get a custom essay? How about receiving a customized one?

Check it out