Di Indonesia, dari tahun 1997 hingga 2001 terjadi peningkatan kebutuhan biomaterial sebanyak 400%. Kebutuhan biomaterial terus bertambah seiring meningkatnya kasus kerusakan tulang akibat trauma, tumor, kelainan kongenital, infeksi, dan resorpsi tulang akibat komplikasi prostesis sendi. Cacat tulang akibat trauma, tumor, kelainan kongenital, dan penyakit lainnya masih menjadi masalah utama dalam bidang ortopedi dan traumatologi. Cacat tulang kecil dapat sembuh secara spontan, tetapi dalam keadaan tertentu memerlukan cangkok tulang kecil. Pada cacat tulang masif, penyembuhan spontan tidak mungkin terjadi karena cacat masif tidak memungkinkan penyembuhan tulang terjadi sehingga memerlukan cangkok tulang (bone graft) untuk mengisi cacat tulang.
Rekonstruksi cacat tulang masif dengan rekayasa jaringan dengan menambahkan kombinasi biomaterial dengan sel punca dan/atau faktor pertumbuhan memberikan harapan besar sebagai jawaban atas permasalahan tersebut. Graf tulang akan berfungsi sebagai osteogenesis, osteoinduktif, dan osteokonduktif. Pada proses proliferasi dan diferensiasi sel punca menjadi sel osteoblas, akan ditandai dengan kemampuan sel untuk memproduksi alkalin fosfatase (ALP), bone sialoprotein (BSP), kolagen tipe I (COL I), osteonektin (ON), dan osteopontin (OPN) serta mineralisasi. Pada defek tulang kecil, sel punca dapat langsung disuntikkan. Sel punca akan berproliferasi dan berdiferensiasi menjadi osteoblas dan terjadi regenerasi tulang.
Sel punca yang digunakan berjenis sel punca mesenkim (MSC). Penelitian menunjukkan bahwa hasil terbaik berada pada scaffold hidroksiapatit. Jika kita bisa menghasilkan banyak sekretom secara in vitro, maka kita bisa mendapatkan banyak faktor pertumbuhan (growth factors) yang dibutuhkan untuk regenerasi tulang yang ada di dalam sekretom tersebut. Dengan produksi massal sekretom yang berguna untuk regenerasi tulang secara in vitro, kita dapat melakukan rekonstruksi tulang pada cacat tulang masif menggunakan scaffold dengan penambahan sekretom yang dapat membuat regenerasi tulang menjadi lebih efektif dan efisien. Dalam satu penelitian, kondisi 5% hipoksia dalam kultur sel punca dapat mempengaruhi kondisi sel punca agar tetap awet muda (stemness). Kondisi stemness ini tentunya akan menjaga sifat sel punca agar tetap seperti induknya. Dengan sifat yang sama seperti induknya, sel punca akan lebih mampu menyediakan produksi protein yang berguna melalui sekretom yang dihasilkan.
Pada penelitian ini, kami melakukan implantasi graf tulang pada tulang radius kelinci New Zealand putih. Graf tulang yang digunakan terdiri dari 3 jenis yaitu graf tukang BHA, kombinasi BHA dan sekretom normoksik serta kombinasi BHA-sekretom hipoksik. Setelah dilakukan implantasi graf tulang, kelinci-kelinci yang digunakan pada penelitian ini dikorbankan pada hari ke-30 dan 60. Selanjutnya kami melakukan pemeriksaan imunohistokimia pada beberapa parameter regenerasi tulang diantaranya ALP, COL I, osteonektin, dan osteopontin.
Hasil analisis data pengaruh implantasi graf tulang selama 30 hari dan 60 hari menunjukkan bahwa terdapat pengaruh pada kelompok BHA dan kelompok BHA dengan sekretom normoksik pada parameter COL 1, ALP, osteopontin, dan osteonektin. Sedangkan pada kelompok BHA dengan sekretom hipoksia, efek pengamatan 30 hari dan 60 hari ditunjukkan pada hasil dengan parameter COL 1, ALP, dan osteonektin. Parameter osteopontin tidak menunjukkan efek apapun dari pengamatan 30 hari dan 60 hari. Hipoksia di sekitar cacat tulang memicu diferensiasi osteogenik sel prekursor dan mendorong regenerasi tulang. Menginduksi hipoksia dalam sel-sel prekursor berfungsi untuk membantu penyembuhan cacat tulang. Selain itu, hipoksia meningkatkan osteogenesis–angiogenesis melalui pensinyalan VEGF selama penyembuhan cacat tulang. Pada penelitian lain, ditemukan bahwa hipoksia berkelanjutan menghambat sebagian besar penanda diferensiasi osteogenik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa periode hipoksia yang terlalu pendek (1 hari) atau terlalu lama (5 dan 7 hari) gagal tetapi selama 3 hari sangat meningkatkan diferensiasi osteogenik sel-sel prekursor. Hal ini menunjukkan bahwa hipoksia memiliki durasi optimal yang penting yang menginduksi regenerasi tulang dalam proses penyembuhan. Diferensiasi dalam kondisi hipoksia menunjukkan peningkatan ekspresi gen dan protein kondrogenik, seperti peningkatan kolagen tipe II.
Graf tulang yang terbuat dari kombinasi bovine hydroxyapatite (BHA) dan sekretom akan memberikan hasil yang lebih baik dalam regenerasi tulang. Sekretom hipoksik dengan BHA lebih unggul daripada sekretom normoksik dengan BHA atau BHA saja untuk mempercepat proses penyembuhan tulang. Sekretom hipoksia akan menjadi pilihan untuk mengobati cacat tulang.
Penulis: Dr. Taufin Warindra dr, Sp.OT(K); Dr. Mouli Edward, dr., Sp.OT(K); dr. Kukuh Dwiputra Hernugrahanto, Sp.OT(K); Prof. Fedik Abdul Rantam, drh; Dr. Ferdiansyah Mahyudin, dr., Sp.OT(K); Muhammad Hardian Basuki, dr., Sp.OT(K), Yunus Abdul Bari, dr., Sp.OT(K)
Judul Jurnal: Implantation of bovine hydroxyapatite and secretome with different oxygen concentration may improve massive bone defect regeneration: An experimental study on animal model.
Authors: Taufin Warindra, Mouli Edward, Kukuh Dwiputra Hernugrahanto, Fedik Abdul Rantam, Ferdiansyah Mahyudin, Muhammad Hardian Basuki, Yunus Abdul Bari
Dipublikasikan di: Journal of Biomaterials Applications (2021)
Link: https://journals.sagepub.com/doi/pdf/10.1177/08853282211051806
