BIOTEKNOLOGI BIDANG KESEHATAN Anwari Adi Nugroho S Pd

BIOTEKNOLOGI BIDANG KESEHATAN Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI PENGERTIAN PENERAPAN BIOTEKNOLOGI DALAM BIDANG KESEHATAN Penerapan bioteknologi dalam bidang kesehatan peningkatan efisiensi, efektivitas dan keamanan dalam proses rekayasa, yang sekaligus juga berarti kemajuan dalam diagnosis, pengobatan dan pencegahan penyakit. Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI Penerapan bioteknologi dalam bidang kesehatan Antibodi monoklonal Stem Cell vaksin Terapi gen Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI Stem Cell sel punca Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI • Definisi 5, 6, 7 – Sel yang tidak/belum terspesialisasi • berpotensi untuk berkembang menjadi berbagai jenis sel-sel yang spesifik – membentuk berbagai jaringan tubuh ______________________________________________________________________ 5 The stem Cell- Stem cell information- The Official national Institute of Health Resource for Stem Cell Research 6 Anatomy 101: Stem cell-Reeve Irvine Research Center- http/ www. reeve. uci. edu/anatomy/stem cells. php 7 Sell, S. (2004) Stem cells. Stem Cell Handbook ed. by Sell, S. 1 -18. Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI • Pada dekade terakhir perhatian dan penelitian dalam bidang sel punca (stem cell ) mengalami kemajuan yang amat pesat(5, 6, 7) – memahami proses tumbuh kembang jaringan tubuh normal – memahami patogenesis penyakit – pengobatan penyakit-penyakit /kelainan yang sudah tidak mungkin untuk diobati lagi – penelitian dan pencarian obatan baru ______________________________________________________________________ 5 The stem Cell- Stem cell information- The Official national Institute of Health Resource for Stem Cell Research 6 Anatomy 101: Stem cell-Reeve Irvine Research Center- http/ www. reeve. uci. edu/anatomy/stem cells. php 7 Sell, S. (2004) Stem cells. Stem Cell Handbook ed. by Sell, S. 1 -18. 6 Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI Stem Cells ? ? Stem cells: sel-sel yang menunjukkan kemampuan dpt memperbaharui (self-renewable). Stem cells merupakan sel-sel yang belum berdiferensiasi dan belum terspesialisasi Stem cells menunjukkan kemampuan dapat memperbarui (self-renewable) Stem cells dapat berkembang menjadi sel-sel dengan fungsi khusus (Pluripoten/multipoten) Sehingga stem cell menjadi suatu hal yang revolusioner dalam dunia medis (Biomedis) (Lanza et al. , 2000) Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI Pengelompokan Sel Induk (Sel Punca) berdasarkan Potensi 1. Sel induk bertotipotensi (toti=total) : sel induk yang memiliki potensi untuk berdiferensiasi mjd semua jenis sel, yaitu sel ekstraembrionik, sel somatik, dan sel seksual. Jenis sel ini dapat tumbuh menjadi organisme baru bila diberikan dukungan maternal yang memadai. Sel induk bertotipotensi diperoleh dari sel induk embrio, hasil pembuahan sel telur oleh sel sperma, 2. Sel induk ber-pluripotensi (pluri=jamak): sel-sel yang dapat berdiferensiasi menjadi semua jenis sel dalam tubuh, namun tidak dapat membentuk suatu organisme baru, Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI 3. Sel induk ber-multipotensi: sel-sel yang dapat berdiferensiasi menjadi beberapa jenis sel dewasa, 4. Sel induk ber-unipotensi (uni=tunggal): sel induk yang hanya dapat menghasilkan satu jenis sel tertentu, tetapi memiliki kemampuan memperbarui diri yang tidak dimiliki oleh sel yang bukan sel induk. Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI Jenis Adult Stem Cells Asal Sel/Jaringan yang dihasilkan Hematopoietik sunsum Tulang merah Darah tepi Sunsum tulang, darah, sel limfo/hematopoetik Sunsum Mesenchim Tulang merah Darah tepi Sel syaraf Sel Ependym, astrosit, SSP Hati Di sekitar saluran Herring Tulang, tulang rawan, tendon, lemak, otot, stroma, sunsum, sel syaraf Neuron, astrosit, oligodendrosit Sel lonjong yg menghasilkan hepatosit & sel ductus Pankreas dalam Pulau Langerhans, sel nestin, sel lonjong, sel saluran Sel beta pankreas Otot skelet atau sel satelit Serat otot skelet Keratinosit (kulit) Lapisan basal epidermis, folikel rambut Epidermis dan folikel rambut Sel epithel paru Sel basal trachea & sel mukus, sel clara bronkiolus, pneumatosit alveolus tipe II Sel epithel yg berada di sekitar kriptus Sel mukus & sel bersilia pneupatosit tipe I dan II Epithel usus Sel Paneth, enterosit brush border, sel goblet yg mensekresikan mukus, sel M. Pd Anwari Adi Nugroho, S. Pd. ,

BIOTEKNOLOGI • • Tim peneliti di California berhasil kultur sel telur yang berumur ± 2 jam. Mereka menggunakan 50 sel telur dan kemudian dimasukkan nucleus dari fibroblast milik dr Woods. Dari 50 sel telur yang berhasil 10 sel telur dan 5 di antaranya bisa berkembang biak. dr. Woods dapat memperoleh ES Cell Line dan apabila suatu saat dr. Woods membutuhkan bisa dimasukkan ke tubuhnya dan tidak menimbulkan masalah penolakan dari fungsi kekebalan tubuh. Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI Dua karakteristik penting stem cells berkaitan erat dg kemampuan stem cells untuk long-term self renewal: kemampuan stem cells untuk memperbaharui dirinya dg membelah mjd sel-sel belum terspesialisasi unt waktu lama (bbrp bulan sd beberapa tahun), tgt jenis stem cellsnya. Pd bbrp vertebrata, stem cells terbagi mjd dua kelompok: üEmbryonic stem (ES) cells üSomatic atau Adult Stem (AS) cells Baik ES cells maupun AS cells memiliki tiga sifat umum: q Mampu membelah & memperbaharui dirinya untuk waktu lama, q Sel-sel belum terspesialisasi (unspecialized) atau belum memiliki fungsi khusus, q Dapat berkembang menjadi sel-sel dg fungsi khusus Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI Sel Punca/Sel Induk (Stem Cells) • Karakteristik 5, 6, 7 – Differentiate • kemampuan untuk berdifferensiasi menjadi sel lain yang spesifik – – sel saraf sel otot jantung sel otot rangka sel pankreas – Self regenerate/self renew • kemampuan untuk memperbaharui atau meregenerasi dirinya sendiri __________________________________________________________________________ _ 5 The stem Cell- Stem cell information- The Official national Institute of Health Resource for Stem Cell Research 101: Stem cell-Reeve Irvine Research Center- http/ www. reeve. uci. edu/anatomy/stem cells. php 7 Sell, S. (2004) Stem cells. Stem Cell Handbook ed. by Sell, S. 1 -18. 6 Anatomy Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI Sel Punca (Stem Cells) • Jenis Sel Punca 5, 6, 8 – Totipotent • Sel Punca yang dapat berdifferensiasi menjadi semua jenis sel • sel embrionik awal – Mampu membentuk berbagai jenis sel – Mampu membentuk sel-sel yang menyusun plasenta dan tali pusat – Mampu membentuk satu individu yang utuh • zigot, morula _________________________________________________________________________ ___ 5 The stem Cell- Stem cell information- The Official national Institute of Health Resource for Stem Cell Research 101: Stem cell-Reeve Irvine Research Center- http/ www. reeve. uci. edu/anatomy/stem cells. php 8 Stem Cells-Wikipdia- http: //en. wikipedia. org/wiki/stem cell 6 Anatomy Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI Sel Punca (Stem Cells) • Jenis Sel Punca 5, 6, 8 – Pluripotent • Sel punca yang dapat berdifferensiasi menjadi 3 lapisan germinal – ektoderm, mesoderm, dan endoderm – tetapi tidak dapat menjadi jaringan ekstraembrionik » plasenta dan tali pusat – tidak dapat berkembang menjadi 1 fetus yang utuh • sel punca embrionik (embryonic stem cells) ___________________________________________________________________________ 5 The stem Cell- Stem cell information- The Official national Institute of Health Resource for Stem Cell Research 101: Stem cell-Reeve Irvine Research Center- http/ www. reeve. uci. edu/anatomy/stem cells. php 8 Stem Cells-Wikipdia- http: //en. wikipedia. org/wiki/stem cell 6 Anatomy Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI Sel Punca (Stem Cells) • Jenis Sel Punca 5, 6, 8 – Multipotent • sel punca yang dapat berdifferensiasi menjadi banyak jenis sel – hemopoetic stem cells yang terdapat pada sumsum tulang » berdifferensiasi menjadi berbagai jenis sel yang terdapat dalam darah (eritrosit, lekosit dan trombosit) – neural stem cells » sel saraf dan sel glia __________________________________________________________________________ _ 5 The stem Cell- Stem cell information- The Official national Institute of Health Resource for Stem Cell Research 101: Stem cell-Reeve Irvine Research Center- http/ www. reeve. uci. edu/anatomy/stem cells. php 8 Stem Cells-Wikipdia- http: //en. wikipedia. org/wiki/stem cell 6 Anatomy Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI Sel Punca (Stem Cells) • Jenis Sel Punca 5, 6, 8 – Unipoten • Sel punca yang mampu – berdifferensiasi menjadi hanya satu jenis sel lainnya dan dapat memperbaharui atau meregenerasi diri (selfregenerate/self renew) – Contohnya » erythroid progenitor cells hanya mampu berdifferensiasi menjadi sel darah merah _________________________________________________________________________ ___ 5 The stem Cell- Stem cell information- The Official national Institute of Health Resource for Stem Cell Research 101: Stem cell-Reeve Irvine Research Center- http/ www. reeve. uci. edu/anatomy/stem cells. php 8 Stem Cells-Wikipdia- http: //en. wikipedia. org/wiki/stem cell 6 Anatomy Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI Sel Punca (Stem Cells) • Sumber Sel Punca (Stem Cells)5, 6, 8 – Zigot • tahap sesaat setelah sperma bertemu ovum (fertilisasi) – Embryonic stem cells • diperoleh dari inner cell mass dari suatu blastocyst – embrio yang terdiri atas 50 -150 sel, kira-kira hari ke-5 pasca pembuahan • biasanya didapatkan dari sisa embrio yang tidak dipakai dari IVF (in vitro fertilization) _________________________________________________________________________ ___ 5 The stem Cell- Stem cell information- The Official national Institute of Health Resource for Stem Cell Research 101: Stem cell-Reeve Irvine Research Center- http/ www. reeve. uci. edu/anatomy/stem cells. php 8 Stem Cells-Wikipdia- http: //en. wikipedia. org/wiki/stem cell 6 Anatomy Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI Sel Punca (Stem Cells) • Sumber Sel Punca (Stem Cells)5, 6, 8 – Embryonic stem cells • masih menjadi isu etik • mempunyai sifat dapat berkembang biak secara terus menerus – dalam media kultur optimal – kondisi tertentu – dapat diarahkan untuk berdifferensiasi menjadi sel jantung, sel kulit, neuron, hepatosit _________________________________________________________________________ ___ 5 The stem Cell- Stem cell information- The Official national Institute of Health Resource for Stem Cell Research 101: Stem cell-Reeve Irvine Research Center- http/ www. reeve. uci. edu/anatomy/stem cells. php 8 Stem Cells-Wikipdia- http: //en. wikipedia. org/wiki/stem cell 6 Anatomy Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI Sel Punca (Stem Cells) • Sumber Sel Punca (Stem Cells) – Fetus • Diperoleh dari klinik aborsi – Stem cell darah tali pusat 11, 12 • stem cell yang diambil dari darah plasenta dan tali pusat • 2 tipe stem cells – hematopoetic stem cells – mesenchymal stem cells – Lainnya » neuron like stem cells _________________________________________________________________________ 11 Jurga M, et al. Neurogenic potential of human umbilical cord blood: neural like stem cells depend on previous long term culture condition. J. Neurosci Res 2006: 83: 627 -37 12 Bradley MB, Cairo MS. Cord blood immunology and stem cells transplantation. Human Immunol. 2005: 66: 431 -46 Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI Sel Punca (Stem Cells) • Sumber Sel Punca (Stem Cells)5, 6, 8 – Adult Stem Cells • stem cells yang diambil dari jaringan dewasa – Sumsum tulang » hematopoetic stem cells yaitu stem cells yang akan berkembang menjadi berbagai jenis sel darah » stromal stem cells atau disebut juga mesenchymal stem cell – Jaringan lain pada dewasa seperti pada susunan saraf pusat, adiposa (jaringan lemak), otot rangka, pancreas _________________________________________________________________________ 5 The stem Cell- Stem cell information- The Official national Institute of Health Resource for Stem Cell Research 101: Stem cell-Reeve Irvine Research Center- http/ www. reeve. uci. edu/anatomy/stem cells. php 8 Stem Cells-Wikipdia- http: //en. wikipedia. org/wiki/stem cell 6 Anatomy Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI Sel Punca/Sel Induk (Stem Cells) • Sumber Sel Punca (Stem Cells)5, 6, 8 – Adult Stem Cells • sifat plastis – selain berdifferensiasi menjadi sel yang sesuai dengan jaringan asalnya juga dapat berdifferensiasi menjadi sel jaringan lain » neural stem cells dapat berubah menjadi sel darah » stromal stem cell dari sumsum tulang dapat berubah menjadi sel otot jantung dan sebagainya __________________________________________________________________________ _ 5 The stem Cell- Stem cell information- The Official national Institute of Health Resource for Stem Cell Research 101: Stem cell-Reeve Irvine Research Center- http/ www. reeve. uci. edu/anatomy/stem cells. php 8 Stem Cells-Wikipdia- http: //en. wikipedia. org/wiki/stem cell 6 Anatomy Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI Potensi Sel Punca dalam terapi cacat lahir ? Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI • Jaringan Pengganti (Repaired Tissue) – Salah satu masalah dalam koreksi cacat lahir – Dapat dibentuk dari sel punca Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI Potensi Sel Punca Dalam Terapi Cacat Lahir • Dr. Dario Fauza (Boston’s Children’s Hospital)13, 14, 15 – Koreksi cacat lahir • Malformasi trakea • Spina bifida • Defect pada diafragma – Operasi koreksi cacat lahir secara bedah sering sulit dilakukan • Infeksi pasca bedah • Jaringan pengganti tidak tepat – Sel punca berpotensi membentuk jaringan pengganti tanpa ada reaksi penolakan tubuh ___________________________________________________________________________ 13 Goldberg C, New birth defect treatment studied. Hub Scientists test use of fetal cell, May 14 2006, http: //www. boston. com 14 Abraham C, Hope for Fixing Birth Defects; New Technique Uses Custom-Made Tissue Grown from Unborn Child's Own Fetal Cells, October 10, 2005 http//www. stemcell news. com 15 Cromie W. J, New technique could repair severe birth defects. http//www. hno. harvard. edu Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd

BIOTEKNOLOGI Tetapi ada pertanyaan mendasar, apakah sel tersebut berpotensi untuk menjadi tumor pada masa mendatang? Anwari Adi Nugroho, S. Pd. , M. Pd