Inovasi Kultur Hipoksia Stem Cells Efektif Atasi Infertilitas Pejantan

Share on facebook
Share on google
Share on twitter
Share on linkedin
Ilustrasi riset stem cell. (Sumber: Detik Health)

Terapi Stem Cells dengan Kultur Konvensional Normoksia

Terapi transplantasi dengan mesenchymal stem Cells (MSCs) berasal dari sumsum tulang telah memberikan hasil yang sangat menjanjikan dalam regenerasi proses spermatogenesis dalam jaringan testis dengan masalah infertilitas pada pejantan, seperti oligospermia. Oligospermia adalah suatu kondisi dimana jumlah spermatozoa yang rendah dihasilkan oleh tubulus seminiferous testis. Namun demikian efektifitas terapi menjadi terbatas karena rendahnya viabilitas MSCs yang ditransplantasikan. Hal ini dikarenakan kultur in vitro MSCs dilakukan secara konvensional, seperti kondisi normoxia, yaitu pada pada konsentrasi oksigen > 21%.

Kultur konvensional menyebabkan sel mengalami senescence (penuaan), apoptosis dan mutasi gen. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa > 93% stem cell mati antara 1 sampai 7 hari setelah transplantasi. Oleh karena itu diperlukan dalam jumlah yang tinggi dengan beberapa kali booster (pengulangan) untuk mencapai efektifitas terapi.

Hal ini tentu saja sangat meningkatkan biaya terapi. Oleh karena itu, penelitian ini berupaya menemukan solusi agar stem cell yang ditransplantasikan bersifat viable, artinya dapat tetap hidup pada pasien yang mendapatkan transplantasi. Selain juga agar stem cell yang ditransplantasikan tidak cepat mengalami penuaan dan apoptosis, sehingga tidak perlu dilakukan pengulangan program transplantasi, artinya pasien cukup satu kali melakukan transplantasi. Adapun hal lain penggunaan metode konvensional adalah juga berefek negative terhadap kejadian mutasi gen. Hal ini tentu saja menjadi kekhawatiran yang sangat tidak diinginkan.

Terapi Stem Cells dengan kultur Inovatif Hypoksia

Agar kultur in vitro stem cell tetap viable, tidak mengalami senescence bahkan mutasi gen maka diperlukan inovasi, agar efektifitas terapi dapat tercapai.  Inovasi yang ditawarkan dari hasil penelitian ini adalah melalui kondisi hipoksia pada saat dilakukan kultur in vitro. Kondisi hipoksia pada saat kultur in vitro ini adalah disesuaikan dengan lingkungan mikro dimana stem cell berada di dalam tubuh, yaitu pada kondisi hipoksia (konsentrasi oksigen yang rendah). Kondisi hipoksiaditujukan untuk mendukung microenvironment yang kondusif pada saat kultur in vitro agar tetap viable saat transplantasi.

Hipoksia pada penelitian ini disesuaikan dengan kondisi fisiologis yang normal dan dibutuhkan dimana stem cells berada di dalam tubuh. Kondisi hipoksia menyebabkan stem cells bersifat long term maitenance (LTM). LTM, dapat terjadi jika stem cells berada pada fase G0, yaitu tidak mengalami cycling state (G1/S/G2/M), tetapi tetap berproliferasi dan undifferentiated. Kondisi ini secara in vivo dikenal sebagai Quiescence cells.

Quiescence cells dari MSCs secara fisiologis membutuhkan komponen integral berupa low O2 tension sebesar 1-3% di dalam bone marrow, 10-15% jaringan adipose dan 2-9% pada hampir semua jaringan tubuh, sedangkan di dalam tubulus seminiferus testis dibutuhkan gradasi O2 1-6% untuk proses spermatogenesis. Oleh karena itulah diperlukan suatu kondisi yang kondusif dari stem cells pada saat proses kultur in vitro melalui pemberian kondisi hipoksia agar tetap terbentuk Quiescence cells.

Penelitian ini dibagi menjadi 4 kelompok perlakuan, yaitu : Kelompok pertama (T1), tikus dengan testicular failure and low libido diinjeksi dengan Mesenchymal stem cell yang dikultur pada kondisi normoxia (21% oxygen); kelompok kedua (T2), tikus dengan testicular failure dan low libido  diinjeksi dengan Mesenchymal stem cell yang dikultur pada kondisi hipoksia (1% oxygen); Kelompok ketiga, (T−), tikus dengan kondisi normal  diinjeksi dengan 0.1 mL phosphate-buffered saline (PBS); dan kelompok keempat (T+), tikus dengan testicular failure dan low libido  diinjeksi dengan 0.1 mL of PBS.

Hasil penelitian ini menunjukkann : ekspresi Vascular endothelial growth factor (VEGF) sebagai homing signal, yaitu suatu pertanda adanya stem cell yang berada pada lokasi yang mengalami gangguan dan sedang melakukan perbaikan. Pada kelompok T2, T−, T1, and T+ secara berturut turut  mempunyai score 2.00±0.5%, 2.95±0.4%, 0.33±0.48%, and 0±0%. Begitu juga ekspresi cluster of differentiation (CD)34+ dan CD45+ pada kelompok T− and TS adalah <20%, sedangkan pada T1 >30% and T2 >80%. Ekspresi ini menunjukkan terjadinya mobilization atau bergeraknya hematopoietic stem cells (HSCs) menuju testisyang mengalami gangguan.

Selanjutnya jumlah dari sel spermatogenik (spermatogonia,  spermatocyte primer, spermatocyte sekunder, and spermatid) secara signifikan menurun (p<0.05) pada kelompok T+ dibandingkan kelmpok T−, T1, dan T2, sedangkan pada kelompok T2 tidak menunjukan penurunan yang signifikan (p>0.05) dibandingkan dengan kelompok control negative ( T−).

Hasil penelitian ini menunjukan perbaikan libido, didasarkan pada jumlah sel Leydig yang memproduksi hormone testosterone sebagai hormone untuk terekspresinya libido. Pada kelompok T1 yang menggunakan metode konvensional Normoksia tidak menunjukan peningkatan jumlah sel Leydig, sedangkan pada metode inovatif Hipoksia menunjukkan peningkatan jumlah sel Leydig yang secara signifikan berbeda  dengan metode konvensional.

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa inovasi kultur in vitro Stem Cells pada kondisi hipoksia dapat mengatasi testis failure dengan libido rendah melalui terjadinya peningkatan fungsional testis tikus (Rattus norvegicus) untuk memproduksi sel spermatogenik (spermatogonia,  spermatocyte primer, spermatocyte sekunder, and spermatid) dan perbaikan sel Leydig.

Penulis: Erma Safitri

Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:

http://www.veterinaryworld.org/Vol.12/June-2019/29.pdf

Berita Terkait

UNAIR News

UNAIR News

Media komunikasi dan informasi seputar kampus Universitas Airlangga (Unair).

Leave Replay

Close Menu