Sel iPS

Sel induk pluripoten diinduksi atau Sel iPS atau Sel iPSC (Inggris: Induced pluripotent stem cellscode: en is deprecated ) adalah sejenis sel punca pluripoten yang dapat dihasilkan langsung dari sel dewasa. Teknologi iPSC dipelopori oleh laboratorium Shinya Yamanaka di Kyoto, Jepang, ilmuwan yang pada 2006 memasukkan empat gen spesifik yang menyandi faktor transkripsi dapat mengubah sel dewasa menjadi sel punca pluripoten. Ia dianugerahi Hadiah Nobel 2012 bersama dengan Sir John Gurdon "untuk penemuan bahwa sel dewasa dapat diprogram ulang untuk menjadi pluripoten".

Sel punca pluripoten menjanjikan di bidang pengobatan regeneratif. Karena mereka dapat berkembang biak tanpa batas waktu, serta dapat membentuk setiap jenis sel lain dalam tubuh (seperti sel-sel neuron, jantung, pankreas, dan hati), mereka mewakili satu sumber sel yang dapat digunakan untuk menggantikan sel yang hilang yang rusak atau penyakit.

Jenis sel punca pluripoten yang paling terkenal adalah sel punca embrionik (embryonic stem cell, ESC). Namun, karena generasi sel punca embrionik melibatkan penghancuran (atau setidaknya manipulasi) dari embrio tahap pra-implantasi, ada banyak kontroversi seputar penggunaannya. Lebih lanjut, karena sel-sel punca embrionik hanya dapat berasal dari embrio, sejauh ini tidak layak untuk membuat sel punca embrionik yang cocok dengan pasien.

Karena iPSC dapat diturunkan langsung dari jaringan dewasa, mereka tidak membutuhkan embrio, tetapi dapat dibuat dengan cara yang sesuai dengan pasien, yang berarti bahwa setiap individu dapat memiliki garis sel punca pluripoten sendiri. Pasokan sel autolog yang tidak terbatas ini dapat digunakan untuk menghasilkan transplantasi tanpa risiko penolakan imun. Sementara teknologi iPSC belum maju ke tahap di mana transplantasi terapeutik telah dianggap aman, iPSC siap digunakan dalam upaya penemuan obat yang dipersonalisasi dan memahami dasar penyakit spesifik pasien.

Yamanaka menamakan iPSC dengan huruf kecil "i" karena popularitas iPod dan produk lainnya.

Produksi

Skema generasi sel punca pluripotent terinduksi (IPS). (1) Mengisolasi dan membiakan sel donor. (2) Mengirimkan gen terkait sel punca ke dalam sel dengan vektor virus. Sel merah menunjukkan sel yang mengekspresikan gen eksogen. (3) Panen dan kultur sel sesuai dengan kultur sel ES, dengan menggunakan sel-sel pengumpan yang tidak aktif secara mitosis (lightgray). (4) Sebagian kecil dari sel yang ditransfusikan menjadi sel iPS dan menghasilkan koloni mirip ES.

iPSC biasanya dihasilkan dengan memasukkan produk-produk dari sekelompok gen terkait-pluripotensi tertentu, atau "faktor pemrograman ulang", ke dalam jenis sel tertentu. Sekelompok faktor pemrograman ulang (juga dijuluki faktor Yamanaka) adalah faktor transkripsi Oct4 (Pou5f1), Sox2, cMyc, dan Klf4. Masing-masing faktor transkripsi dapat secara fungsional diganti oleh faktor transkripsi terkait, miRNA, molekul kecil, atau bahkan gen yang tidak terkait seperti penentu garis keturunan.

Generasi pertama (tikus)

iPSC pertama kali dihasilkan oleh tim Shinya Yamanaka di Universitas Kyoto, Jepang pada tahun 2006. Mereka berhipotesis bahwa gen yang penting untuk fungsi sel punca embrionik (ESC) mungkin dapat menginduksi keadaan embrionik dalam sel dewasa. Mereka memilih dua puluh empat gen yang sebelumnya diidentifikasi sebagai penting dalam ESC dan menggunakan retrovirus untuk mengirimkan gen-gen ini ke fibroblast tikus. Fibroblas direkayasa sehingga setiap sel yang mengaktifkan kembali gen-ESC, Fbx15, dapat diisolasi menggunakan seleksi antibiotik.

Setelah pemasukan semua dua puluh empat faktor transkripsi, koloni seperti ESC muncul yang mengaktifkan kembali reporter Fbx15 dan dapat memperbanyak tanpa batas. Untuk mengidentifikasi gen yang diperlukan untuk pemrograman ulang, para peneliti menghapus satu faktor transripsi pada satu waktu dari kumpulan dua puluh empat. Dengan proses ini, mereka mengidentifikasi empat faktor transkripsi, Oct4, Sox2, cMyc, dan Klf4, yang masing-masing diperlukan dan bersama-sama cukup untuk menghasilkan koloni mirip ESC dalam seleksi untuk mengaktifkan kembali Fbx15.

Generasi kedua (tikus)

Pada Juni 2007, tiga kelompok penelitian terpisah, termasuk Yamanaka, kolaborasi Harvard/University of California, Los Angeles, dan sebuah tim di MIT, menerbitkan studi yang secara substansial meningkat pada pendekatan pemrograman ulang, sehingga memunculkan iPSC yang tidak dapat dibedakan dari ESC. Tidak seperti generasi pertama iPSC, generasi kedua iPSC ini menghasilkan tikus chimera yang layak dan berkontribusi pada germline tikus, sehingga mencapai 'standar emas' untuk sel punca pluripoten.

iPSC generasi kedua ini berasal dari fibroblas tikus dengan ekspresi yang dimediasi retroviral dari empat faktor transkripsi yang sama (Oct4, Sox2, cMyc, Klf4). Namun, alih-alih menggunakan Fbx15 untuk memilih sel pluripoten, para peneliti menggunakan Nanog, gen yang secara fungsional penting dalam ESC. Dengan menggunakan strategi yang berbeda ini, para peneliti menciptakan iPSC yang secara fungsional identik dengan ESC.

Uji klinis

Uji klinis manusia pertama yang menggunakan iPSC autolog telah disetujui oleh Kementerian Kesehatan Jepang dan dilakukan pada tahun 2014 di Pusat Biologi Perkembangan Riken di Kobe. iPSC yang berasal dari sel kulit dari enam pasien yang menderita degenerasi makula terkait usia basah (wet AMD) diprogram ulang untuk berdiferensiasi menjadi sel epitel pigmen retina (RPE). Lembar sel akan ditransplantasikan ke retina yang terkena di mana jaringan RPE yang mengalami degenerasi dieksisi. Pemantauan keamanan dan pemulihan visi berlangsung selama satu hingga tiga tahun.

Pada bulan Maret 2017, sebuah tim yang dipimpin oleh Masayo Takahashi menyelesaikan transplantasi sel retina yang diturunkan dari iPS dari donor ke mata orang yang mengalami degenerasi makula lanjut. Namun dilaporkan bahwa mereka sekarang mengalami komplikasi. Manfaat menggunakan iPSC autolog adalah secara teori tidak ada risiko penolakan dan menghilangkan kebutuhan untuk menggunakan sel punca embrionik. Namun, iPSC berasal dari orang lain.

Referensi

1. Takahashi, Kazutoshi; Yamanaka, Shinya (2006-08-25). "Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors". Cell. 126 (4): 663–676. doi:10.1016/j.cell.2006.07.024. ISSN 0092-8674. PMID 16904174. 
2. "The Nobel Prize in Physiology or Medicine – 2012 Press Release". Nobel Media AB. 8 October 2012. 
3. Mahla, Ranjeet Singh (2016). "Stem Cells Applications in Regenerative Medicine and Disease Therapeutics". International Journal of Cell Biology. 2016: 6940283. doi:10.1155/2016/6940283. ISSN 1687-8876. PMC 4969512 . PMID 27516776. Pemeliharaan CS1: Format PMC (link)
4. Klimanskaya I, Chung Y, Becker S, Lu SJ, Lanza R (November 2006). "Human embryonic stem cell lines derived from single blastomeres". Nature. 444 (7118): 481–5. doi:10.1038/nature05142. PMID 16929302. 
5. Hockemeyer D, Jaenisch R (May 2016). "Induced Pluripotent Stem Cells Meet Genome Editing". Cell Stem Cell. 18 (5): 573–86. doi:10.1016/j.stem.2016.04.013. PMC 4871596 . PMID 27152442. 
6. 山中、緑 2010, hlm. 120.
7. . 朝日新聞. 2012-10-08. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2013-04-29. Diakses tanggal 2013-04-27. 
8. "万能なiPS細胞「iPodのように普及してほしい」". スポーツニッポン. 2012-10-09. Diakses tanggal 2012-10-14. 
9. "山中教授の「iPS細胞」ってiPod のパクリ!?流行らせたいと頭小文字". J-CASTニュース. 2012-10-09. Diakses tanggal 2013-04-28. 
10. Guo XL, Chen JS (2015). "Research on induced pluripotent stem cells and the application in ocular tissues". International Journal of Ophthalmology. 8 (4): 818–25. doi:10.3980/j.issn.2222-3959.2015.04.31. PMC 4539634 . PMID 26309885. 
11. Okita K, Ichisaka T, Yamanaka S (July 2007). "Generation of germline-competent induced pluripotent stem cells". Nature. 448 (7151): 313–7. doi:10.1038/nature05934. PMID 17554338. 
12. Wernig M, Meissner A, Foreman R, Brambrink T, Ku M, Hochedlinger K, Bernstein BE, Jaenisch R (July 2007). "In vitro reprogramming of fibroblasts into a pluripotent ES-cell-like state". Nature. 448 (7151): 318–24. doi:10.1038/nature05944. PMID 17554336. 
13. Maherali N, Sridharan R, Xie W, Utikal J, Eminli S, Arnold K, Stadtfeld M, Yachechko R, Tchieu J, Jaenisch R, Plath K, Hochedlinger K (June 2007). "Directly reprogrammed fibroblasts show global epigenetic remodeling and widespread tissue contribution". Cell Stem Cell. 1 (1): 55–70. doi:10.1016/j.stem.2007.05.014. PMID 18371336. 
14. . Diarsipkan dari versi asli tanggal 2018-06-30. Diakses tanggal 2019-02-03. 
15. Riken Center for Developmental Biology. . Research. Diarsipkan dari versi asli tanggal 26 June 2013. Diakses tanggal 23 July 2013. 
16. Gallagher, James (19 July 2013). "Pioneering adult stem cell trial approved by Japan". BBC News. Diakses tanggal 23 July 2013. 
17. "First donor iPSC-derived RPE cell transplantation in AMD patient". RIKEN Center for Developmental Biology. 4 April 2017. Diakses tanggal 6 September 2017. 
18. "First serious adverse reaction to iPS-derived retinal cell transplant reported". The Japan Times Online. 2018-01-17.