Stem Cells untuk Regenerasi Kartilago Sendi Osteoarthritis – Telaah Jurnal Alomedika

Oleh :
dr. Inge Nandya H

Articular Cartilage Regeneration by Activated Skeletal Stem Cells

Murphy MP, Koepke LS, Lopez MT, et al. Articular Cartilage Regeneration by Activated Skeletal Stem Cells. Nature Medicine. 2020;26:1583-1592. PMID: 32807933.

Abstrak

Latar Belakang: osteoarthritis (OA) merupakan penyakit degeneratif ireversibel yang menyebabkan kerusakan progresif pada tulang rawan. Etiologi penyakit ini mencakup faktor-faktor kompleks, seperti predisposisi genetik, cedera akut, dan inflamasi kronis.

Penatalaksanaan selama ini hanya berupa terapi simtomatik dan bedah penggantian sendi. Namun, studi pada tikus menunjukkan bahwa skeletal stem cells (SSC) masih bisa diaktivasi dengan bedah microfracture (MF) pada sendi dewasa, sehingga SSC menjadi suatu potensi terapi.

Tujuan: penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan SSC yang diaktivasi dengan bedah MF untuk meregenerasi kartilago pada sendi tikus.

Desain dan Intervensi: penelitian ini menganalisis hubungan usia dan kehilangan SSC yang progresif. Selain itu, penelitian ini menganalisis ekspansi SSC pada permukaan chondral sendi tikus untuk membentuk fibrokartilago setelah tikus diberikan intervensi bedah MF.

Selanjutnya, tikus diberikan bone morphogenetic protein 2 (BMP2) lokal dan antagonis vascular endothelial growth factor (soluble VEGFR1) lokal dalam bentuk hydrogel untuk memeriksa apakah diferensiasi SSC bisa lebih diarahkan ke kartilago daripada fibrokartilago. Hal ini dikarenakan fibrokartilago memiliki fungsi mekanik yang inferior terhadap kartilago.

Hasil: penuaan dikaitkan dengan penurunan SSC secara progresif serta berkurangnya kondrogenesis pada tikus. Namun, SSC pada sendi dewasa masih dapat ditingkatkan dengan merangsang respons regeneratif menggunakan bedah MF. SSC yang diaktivasi oleh MF tersebut cenderung membentuk jaringan fibrosa. Akan tetapi, pemberian BMP2 dan sVEGFR1 berhasil mengarahkan diferensiasi ke kartilago.

Kesimpulan: penelitian ini menunjukkan bahwa setelah bedah MF pada tikus usia muda maupun usia dewasa, SSC yang teraktivasi dapat berdiferensiasi menjadi kartilago, terutama ketika tikus diberikan BMP2 dan sVEGFR1 lokal. Oleh karena itu, metode ini mungkin berpotensi menjadi terapi osteoarthritis.

Stem Cells untuk Regenerasi Kartilago Sendi Osteoarthritis-min

Ulasan Alomedika

Berbagai studi mengenai terapi osteoarthritis (OA) telah banyak dilakukan sebelumnya, misalnya mengenai injeksi asam hialuronat atau kortikosteroid intraartikular maupun penggunaan glukosamin-kondroitin. Namun, efektivitas berbagai terapi tersebut hingga saat ini masih menunjukkan bukti yang kurang memuaskan.

Studi terdahulu menunjukkan bahwa skeletal stem cell (SSC) ternyata masih ada pada permukaan chondral sendi dewasa meskipun jumlahnya sudah jauh menurun apabila dibandingkan dengan usia muda. Sel-sel ini terutama dapat diaktivasi dengan bedah microfracture (MF), yang ditandai dengan pembentukan jaringan fibrokartilago baru.

Penelitian pada tikus ini dilakukan untuk mengonfirmasi temuan tersebut, termasuk untuk menentukan apakah diferensiasi SSC bisa lebih diarahkan ke kartilago daripada fibrokartilago, sehingga fungsi mekanik yang dihasilkan bisa lebih baik.

Ulasan Metode Penelitian

Intervensi dalam penelitian ini dilakukan secara in vivo maupun in vitro. Subjek yang digunakan untuk intervensi adalah tikus. Namun, SSC yang dianalisis berasal dari tikus maupun manusia.

Tikus dewasa maupun tikus muda menjalani operasi MF untuk menilai efek regeneratif mice skeletal stem cell (mSSC). Selain itu, peneliti memberikan BMP2 dan sVEGFR1 pada tikus yang lebih dewasa untuk melihat efeknya terhadap diferensiasi SSC.

Pada SSC manusia, peneliti membandingkan jumlah dan kemampuan proliferasi SSC tulang femur fetus dan orang dewasa. Selain itu, peneliti juga melakukan eksplantasi kartilago artikular manusia ke kapsul ginjal tikus NSG (NOD scid gamma) untuk melihat apakah jumlah proteoglikan yang dihasilkan oleh SSC manusia di usia fetus dan usia dewasa berbeda signifikan.

Untuk memeriksa apakah bedah MF juga dapat mengaktivasi ekspansi SSC manusia, peneliti membuat model xenograft manusia dengan cara mentransplantasi phalanges fetus usia gestasi 18 minggu ke dorsum red fluorescent protein (RFP) tikus NSG.

Ulasan Hasil Penelitian

Jumlah SSC tikus tampak semakin menurun seiring bertambahnya usia. Akan tetapi, analisis menunjukkan bahwa SSC yang diinduksi oleh bedah MF bisa meningkatkan proliferasi sel tersebut. Selain itu, pemberian BMP2 dan sVEGFR1 bisa mengarahkan diferensiasi SSC menjadi kartilago secara lebih baik.

Pada analisis SSC manusia, hasil tampak serupa dengan SSC tikus, di mana tampak ada penurunan populasi SSC pada sampel usia lebih dewasa. Namun, seperti pada SSC tikus, operasi MF juga dapat mendorong aktivasi SSC manusia. Oleh karena itu, SSC dinilai berpotensi menjadi terapi osteoarthritis pada manusia.

Kelebihan Penelitian

Intervensi yang dilakukan dalam studi ini disampaikan secara lengkap oleh peneliti. Penelitian ini juga menjelaskan secara detail mengenai mekanisme regenerasi kartilago yang terjadi melalui aktivasi SSC pada tulang rawan tikus muda maupun tikus dewasa. Kemudian, penelitian ini juga menguji SSC manusia pada tikus.

Studi ini merupakan salah satu studi pertama yang berhasil menunjukkan regenerasi kartilago artikular yang efektif dan stabil dengan aktivasi SSC. Selain itu, studi ini juga meneliti kemampuan substansi biokimia tertentu untuk mengontrol diferensiasi SSC menjadi kartilago, yang berpotensi untuk dieksplorasi lebih lanjut di masa depan.

Limitasi Penelitian

Penelitian ini tidak menjelaskan karakteristik sampel manusia yang digunakan dengan spesifik. Selain itu, peneliti juga menyebutkan bahwa jumlah sampel dalam penelitian ini terbatas. Oleh karena itu, penelitian yang mempelajari lebih banyak sampel SSC dari manusia masih diperlukan di masa depan.

Aplikasi Penelitian di Indonesia

Hasil studi ini menunjukkan bahwa tikus dan manusia dewasa masih memiliki skeletal stem cell (SSC) yang bisa diaktivasi oleh bedah microfracture. Dengan bantuan BMP2 dan sVEGFR1, diferensiasi SSC tersebut dapat diarahkan untuk menghasilkan kartilago yang berpotensi menjadi terapi osteoarthritis.

Hasil penelitian ini mungkin dapat diaplikasikan di masa depan. Namun, untuk saat ini, studi lebih lanjut tentang kemampuan regenerasi kartilago artikular oleh SSC manusia masih diperlukan. Penelitian yang ada saat ini masih lebih berfokus pada SSC tikus, sehingga belum dapat diaplikasikan secara klinis pada manusia.

Referensi