BUKU REFERENSI STEM SEL DAN REGENERASI JARINGAN DALAM BIDANG KEDOKTERAN GIGI – RACHMI FANANI HAKIM

Deskripsi

Buku ini ditulis untuk membuka cakrawala wawasan mahasiswa, dosen, peneliti dan praktisi kesehatan umumnya dan kesehatan gigi dan mulut khususnya untuk mengembangkan stem sel yang memiliki potensi untuk meregenerasi jaringan secara luas, secara khusus meregenerasi kerusakan gigi dan jaringan di rongga mulut. Sampai saat ini belum ada buku mengenai stem sel khususnya yang membahas potensi stem sel dan sumber-sumbernya di rongga mulut serta metode laboratorium untuk mengembangkan stem sel. Penulis berharap buku ini dapat menjadi pionir dalam mendukung perkembangan stem sel di Indonesia untuk dapat digunakan sebagai landasan ilmiah penelitian sehingga praktisi kesehatan dapat menggunakan stem sel dalam meregenerasi jaringan untuk pengobatan rutin sehari-hari.

Tentang Penulis

drg. Rachmi Fanani Hakim, M.Si
Website: http://fsd.unsyiah.ac.id/rachmifananihakim/
Email: rachmifananihakim@unsyiah.ac.id

Order Buku

Semua organisme hidup, termasuk manusia, terdiri dari sejumlah tipe sel khusus yang berasal dari sel primal yang sama, stem sel embrionik. Stem sel dapat berkembang menjadi beberapa tipe sel melalui proses regulasi diferensiasi selular. Stem sel dewasa terdapat pada stem sel hemapoietik yang berasal dari sumsum tulang, darah tepi dan tali pusat, stem sel neuro, stem sel mamary, stem sel adipose, stem sel mesenkhimal, stem sel olfaktori dan stem sel pulpa dental postnatal. Tubuh manusia memiliki kemampuan regenerasi. Sel pada jaringan seperti darah dan epitelial membelah secara cepat dan teregenerasi secara berkelan-jutan sepanjang hidup, yang mana sel pada sebagian besar jaringan mengalami pergantian lebih lambat dan merespon hanya pada sinyal biologis spesifik. Buku ini akan membuka cakrawala wawasan mengenai potensi stem sel, khususnya stem sel dewasa yang terbukti ditemukan dalam rongga mulut. Buku ini juga menyajikan metode-metode penelitian untuk mengembangkan stem sel dan prospek penggunaan stem sel sebagai terapi regeneratif pada masa yang akan datang.

Stem sel atau dikenal juga sebagai sel induk merupakan sel yang belum berdiferensiasi dan mempunyai potensi untuk berdiferensiasi menjadi sel jenis lain. Kemampuan tersebut memungkinkan stem sel berperan pada sistem perbaikan tubuh dengan menyediakan sel-sel baru selama organisme hidup. Berdasarkan potensi stem sel dibagi menjadi stem sel totipotent yaitu stem sel yang memiliki potensi untuk berdiferensiasi menjadi semua jenis sel. Stem sel yang totipotent diperoleh dari sel induk embrio, yaitu sel hasil pembuahan sel telur oleh sel sperma pada fase morula. Stem sel pluripotent berasal dari sel lapisan dalam embrio fase blastosit (inner cell mass) dan memiliki potensi menjadi beberapa jenis sel. Suatu sel dapat disebut sebagai stem sel bila memiliki dua sifat yaitu self-renewal dan belum berdiferensiasi. Self-renewal yaitu kemampuan stem sel memperbarui diri sendiri dengan melakukan pembelahan sel tak terbatas dalam waktu yang lebih singkat dari sel primer.

Berdasarkan asalnya stem sel dibagi menjadi dua yaitu stem sel embrional (embryonal stem cells) dan stem sel dewasa (adult stem cells). Stem sel embrional adalah stem sel yang diambil dari embrio pada fase blastosit, yaitu 5-7 hari setelah pembuahan. Massa sel bagian dalam (inner cell mass) embrio fase blastosit ini mengelompok dan mengandung sel-sel induk embrionik. Sel-sel dapat diisolasi dari massa sel bagian dalam dan dikultur secara in vitro. Stem sel embrional dapat diarahkan menjadi sel apa saja yang dikehendaki, seperti sel-sel darah, sel-sel otot, sel-sel hati, sel-sel ginjal, dan sel-sel lainnya.

Sel- sel dalam inner cell mass telah dikenal sebagai stem sel embrionik. Stem sel dewasa (adult stem cells) yaitu sel yang dapat berproliferasi dalam periode yang panjang untuk memperbarui diri, serta dapat berdiferensiasi untuk menghasilkan sel-sel khusus yang mempunyai morfologi dan fungsi yang spesifik. Banyak peneliti telah mengidentifikasi stem sel pada jaringan mineralisasi lain pada rongga mulut. Baru-baru ini telah diidentifikasi sebuah populasi stem sel pascanatal pada pulpa gigi manusia yang disebut stem sel pulpa gigi. Sel pulpa berisi stem sel yang memiliki kemampuan berdiferensiasi dalam respon terhadap jejas. Pulpa gigi pascanatal berisi sel yang dapat diklon, sangat proliferatif, dan mampu meregenerasi jaringan yang membuat mereka mempunyai sifat seperti stem sel.

Dentinogenesis adalah proses pembentukan dentin. Sel odontoblas berasal dari dorsal cranial neural crest (CNC) pada lengkung brankial pertama, merupakan sel yang berperan paling penting dalam proses odontogenesis. Odontogenesis dimulai pada akhir tahap lonceng pada proses pembentukan gigi. Sel odontoblas adalah sel yang terdiferensiasi dari sel-sel papila dental mesenkim. Proses perkembangan gigi pra-natal dimulai pada minggu ke-6 perkembangan embrionik. Sel epitelial kuboid pada tempat gigi nantinya akan berada pada kondisi elongasi menjadi sel epitelial kolumnar dan membentuk pita epitelial seperti sepatu kuda yang disebut dental lamina di sekitar rahang atas dan rahang bawah. Untuk memahami proses perbaikan dan regenerasi dentin diperlukan pengetahuan mengenai struktur biologis gigi. Dentin dan pulpa asal embrioniknya sama yaitu papila dental dan keduanya berkaitan dengan vitalitas gigi. Hubungan ini disebut komplek dentin pulpa.

Pada model kultur in vitro, setelah 15-20 hari kultur secara kuat sel pulpa mengekspresikan fosfatase alkali dan membentuk nodul mineralisasi. Sel pulpa mengekspresikan kolagen tipe I and III, osteonektin, osteopontin, fibronektin. Klon tertentu mengekspresi dentin sialoprotein DSP dan molekul lain yang merupakan marker odontoblas spesisfik. Enzim fosfatase alkali adalah marker selama diferensiasi odontoblas baik secara in vitro maupun in vitro pada lapisan odontoblas dan preodontoblas. Peningkatan aktivitas fosfatase alkali menandakan diferensiasi odontoblas. ALP adalah marker awal baik osteoblas maupun odontoblas. Enzim ini berperan penting dalam pembentukan jaringan kalsifikasi dengan meregulasi transpor fosfat osteokalsin.

Pada tahap perkembangan awal matriks tidak termineralisasi dentin, dentin terutama berisi kolagen. Kolagen tipe I adalah komponen organik utama matriks ekstraseluler termineralisasi dan memberikan template pada mineral yang didepositkan pada jaringan seperti tulang dan dentin. Pembentukan mineral pada jaringan kalsifikasi dikontrol oleh pembentukan sel jaringan keras dan sifat makromolekul yang menggantikan matriks organik termineralisasi. Pada osteogenesis dan dentinogenesis tersedia pada komponen organik utama yang ada yaitu kolagen. Dentin sialoprotein adalah 95-kDa glikoprotein dalam matriks ekdentin. DSP bersama DPP yang juga dikenal sebagai fosofoforin dikodekan oleh satu gen yaitu gen DSPP yang dipetakan pada kromosom 4.

Stem sel dapat diisolasi dari gigi manusia yang diekstraksi dengan dua cara. Cara pertama gigi yang telah dicabut segera dipecahkan dan jaringan pulpa bagian koronal diambil, dicincang atau dipotong halus untuk dikultur, ditempatkan dalam well berisi medium DMEM disuplementasi dengan Fetal bovine serum 10%, penicillyn/streptomicyn (100IU/ml-100μg/ml), diinkubasi dalam 95% udara, 5% CO2 pada suhu 37 ^OC. Medium standar diganti tiap dua hari. Sel dipanen dengan cara tripsinisasi dan dibenihkan dengan kepadatan 2X104 dalam medium lengkap. Cara yang kedua, sampel gigi dari gigi manusia yang diekstraksi dengan anastesi lokal dengan alasan klinis dengan mendapat persetujuan etis sebelumnya. Permukaan gigi dibersihkan dengan 0.3% chlorhexidine, 70% (v/v) alkohol atau 30% hidrogen peroxida selama 30 sampai 120 detik. Selanjutnya akan ada beberapa tahap pengujian seperti uji proliferasi stem sel pulpa, uji proliferasi dengan uji kolorimetrik MTT, uji proliferasi dengan thymidine, dan lain sebagainya.

Regenerasi jaringan dengan cara rekayasa jaringan sangat dipengaruhi oleh komponen scaffold. Scaffold adalah template sel yang digunakan untuk pertumbuhan jaringan baru. Scaffold memberikan lingkungan fisikokimia dan biologis tiga dimensi untuk pertumbuhan sel dan diferensiasi, merangsang adhesi dan migrasi sel. Scaffold harus menjadi pendukung terbentuknya sel odontoblastlike pada regenerasi dentin. Untuk tujuan ini, secara khusus scaffold harus bersifat bioresorbable dan bioaktif. Mediasi interaksi antara scaffold dan sel pulpa untuk memfasilitasi diferensiasi stem sel pulpa gigi memerlukan ketepatan permukaan geometri scaffold pada skala nano.

Rekayasa jaringan bertujuan memperbaiki struktur jaringan rusak akibat penyakit atau trauma dengan tetap memelihara lingkungan alami. Pendekatan rekayasa jaringan menggunakan stem sel diharapkan dapat secara simultan meningkatkan proliferasi dan menginduksi diferensiasi stem sel pulpa gigi untuk menjadi sel odontoblast-like yang hasil akhinya dapat membentuk dentin.Untuk pendekatan rekayasa jaringan dentin, digunakan prinsip regeneratif endodontik, yaitu terbentuknya jembatan dentin reparatif yang akan secara langsung berikatan dengan dentin primer sekitar lokasi pulpa yang berfungsi lebih melindungi pulpa dari iritasi fisikokimia maupun bakteri dibanding material restoratif. Pada rekayasa jaringan gigi diperlukan juga regenerasi saraf dan regenerasi vaskular untuk menjaga homeostasis gigi.

Kerja sama sel-sel dan interaksi sel matriks ekstraselular yang terjadi selama perkembangan tulang telah diteiti pada sistem transplantasi terbuka dimana stem sel sumsum tulang ditempatkan ke dalam lokasi anatomis yang ditentukan seperti di bawah kapsul ginjal dari binatang syngeneic. Kekurangan penelitian potensi osteogenik dari stem sel sumsum tulang pada transplantasi kapsul adalah bahwa di samping secara teknik sukar prosedur pembedahannya, hanya sangat sedikit jaringan sample yang dihasilkan dan sample dianalisa per resipien binatang terbatas. Transplantasi stem sel skeletal dan dental satu hari nanti dapat digunakan untuk memperbaiki tulang kraniofasial atau meregenerasi gigi dan juga untuk mengatasi defek akibat tersering pembedahan ablative post kanker, defisiensi tulang kraniofasial yang penyebabnya dari infeksi, trauma, malformasi kongenital, dan penyakit skeletal deforming progresif. Stem sel juga dapat digunakan untuk rekonstruksi jaringan lunak, penelitian Alhadlaq dkk. (2005) menggunakan stem sel berasal dari sumsum tulang manusia dewasa untuk rekonstruksi jaringan lunak.