Rabu, 20 April 2011 - Para ilmuan dari John Hopkins berhasil mengembangkan metode murah, sederhana dan multi tujuan yang menurut mereka dapat digunakan ilmuan di dunia untuk mengubah sel darah menjadi sel jantung dengan lebih aman.Metode ini bebas virus dan menghasilkan sel jantung yang berdetak dengan efisiensi nyaris 100 persen.
“Kami mengambil resep roses ini dari sebuah minestron kompleks menjadi sup miso sederhana,” kata Elias Zambidis, M.D., Ph.D., asisten profesor oncologi dan pediatrik di Lembaga Rekayasa Sel John Hopkins dan Pusat Kanker Kimmel.
Zambidis mengatakan, “Banyak ilmuan sebelumnya berpikir kalau metode nonviral untuk menginduksi sel darah menjadi sel jantung yang berfungsi tidak mungkin, namun “kami menemukan cara melakukannya dengan sangat efisien dan kami ingin ilmuan lainnya menguji metode ini di lab mereka.” Walau begitu, ia memperingatkan kalau sel-sel ini belum siap untuk diujikan pada manusia.
Untuk mendapatkan sel punca dari satu sumber (seperti darah) dan mengembangkannya menjadi sel tipe lain (seperti jantung), para ilmuan umumnya menggunakan virus untuk mengirim paket gen kedalam sel untuk membuat mereka berubah menjadi sel punca. Walau begitu, virus dapat memutasi gen dan memicu kanker pada sel yang baru diubah. Untuk memasukkan gen tanpa virus, tim Zambidis menggunakan plasmid, cincin DNA yang mereplikasi sebentar di dalam sel dan akhirnya meluruh.
Dengan adanya kerumitan dalam merekayasa sel punca menjadi tipe sel lainnya, biayanya yang mahal dan berbagai resep faktor pertumbuhan, nutrisi dan kondisi yang memandikan sel punca selama perubahannya, resep ramuan ini berbeda dari satu lab ke lab lain dan dari satu jalur sel ke jalur sel lainnya.
Tim Zambidis yang melaporkannya tanggal 8 April 2011 dalam jurnal Public Library of Science ONE (PLoS ONE), menjelaskan apa yang mereka sebut proses dua tahun yang melelahkan untuk menyederhanakan resep dan kondisi lingkungan yang mewadahi sel-sel yang bertransformasi menjadi sel jantung. Mereka menemukan kalau resepnya bekerja konsisten untuk setidaknya 11 jalur sel punca yang diuji dan dikerjakan sama baiknya dengan sel punca janin yang kontroversial, karena jalur sel punca yang digunakan adalah sel punca darah orang dewasa.
Proses dimulai dengan ilmuan pasca doktoral John Hopkins, Paul Burridge, Ph.D., yang mempelajari sekitar 30 paper mengenai teknik penciptaan sel jantung. Ia membuat grafik 48 variabel yang digunakan untuk menciptakan sel jantung, termasuk penyangga, enzim, faktor pertumbuhan, waktu dan ukuran wadah plat kultur sel. Setelah menguji ratusan kombinasi variabel ini, Burridge mempersempit pilihan menjadi empat hingga sembilan bahan-bahan dasar di tiap tahapan dari tiga tahap perkembangan jantung.
Selain kesederhanaan, ia juga mengurangi biaya. Burridge menggunakan media pertumbuhan termurah yang hanya sepersepuluh harga media standar sel-sel ini dengan harga 250 USD untuk sekitar satu minggu.
Zambidis mengatakan kalau ia ingin ilmuan lain menguji metode ini pada jalur sel punca mereka, namun juga mencatat kalau sup pertumbuhan ini masih dalam tahap penelitian. “Kami baru saja mengoptimalisasi kondisi yang ada untuk pembuangan sepenuhnya serum janin bovine dari satu langkah singkat prosedur – ia terbuat dari produk hewan dan dapat menghasilkan virus yang tidak diinginkan,” kata beliau.
Dalam eksperimen mereka dengan medium pertumbuhan baru, tim Hopkins mulai dengan sel punca darah lengkung, membuat lubang-lubang kecil di permukaannya agar plasmid dapat menyusup masuk. Ketika sudah di dalam, plasmid memicu sel untuk mundur ke bentuk sel yang lebih primitif yang dapat direkayasa menjadi berbagai tipe sel. Pada tahap ini, sel-sel disebut sel punca pluripoten terinduksi (iPSC).
Burridge kemudian memandikan iPSC yang baru terbentuk dengan resep sederhana media pertumbuhan, yang mereka namakan sistem diferensiasi jantung universal. “Resep media pertumbuhan ini khas untuk menciptakan sel jantung dari jalur iPSC manapun.”
Pada akhirnya, mereka menginkubasi sel-sel ini dalam wadah yang membuang oksigen hingga seperempat level atmosfer biasa. “Gagasannya adalah mencipta ulang kondisi yang dialami janin ketika sel primitif ini berkembang menjadi tipe sel berbeda,” kata Burridge. Mereka juga menambahkan kimiawi bernama PVA, yang bekerja seperti lem untuk membuat sel-sel saling menempel.
Sembilan hari kemudian, iPSC nonviral berubah menjadi sel jantung yang berfungsi dan berdekat, masing-masing seukuran ujung jarum.
Burridge secara manual menghitung seberapa sering iPSC berubah menjadi sel jantung dalam piring petri dengan mengintip ke mikroskop dan menemukan tiap kluster sel yang berdetak. Dari 11 jalur sel yang diuji, masing-masing piring sel memiliki rata-rata 94,5% sel jantung berdetak. “Sebagian besar ilmuan hanya mendapatkan efisiensi 10% saja untuk iPSC, itupun kalau mereka beruntung,” kata Zambidis.
Zambidis dan Burridge juga bekerja dengan para pakar rekayasa biologi Universitas John Hopkins untuk menerapkan versi mini elektrokardiograf pada sel-sel ini, yang menguji bagaimana sel jantung ini menggunakan kalsium dan mengirim tegangan. Ritme yang dihasilkan menunjukkan denyut yang sama dengan jantung manusia.
Sel jantung dari iPSC bebas virus ini dapat digunakan di laboratorium untuk menguji obat untuk aritmia dan kondisi lain. Pada akhirnya, para insinyur biologi dapat mengembangkan great sel yang dapat diimplantasikan pada pasien yang menderita serangan jantung.
Tim Zambidis baru saja mengembangkan teknik yang sama untuk mengubah jalur iPSC dari darah menjadi sel retina, syaraf dan vaskuler.
Penelitian ini didanai oleh Dana Penelitian Sel Punca Maryland dan Lembaga Kesehatan Nasional.
Partisipan penelitian termasuklah Susan Thompson, Michal Millrod, Seth Weinberg, Xuan Yuan, Ann Peters, Vasiliki Mahairaki, Vassilis E. Koliatsos, dan Leslie Tung dari Johns Hopkins.
Sumber berita:
Johns Hopkins Medical Institutions
Referensi jurnal :
Paul W. Burridge, Susan Thompson, Michal A. Millrod, Seth Weinberg, Xuan Yuan, Ann Peters, Vasiliki Mahairaki, Vassilis E. Koliatsos, Leslie Tung, Elias T. Zambidis. A Universal System for Highly Efficient Cardiac Differentiation of Human Induced Pluripotent Stem Cells That Eliminates Interline Variability. PLoS ONE, 2011; 6 (4): e18293 DOI: 10.1371/journal.pone.0018293
Tidak ada komentar:
Posting Komentar