(© Mikrogen – stock.adobe.com)
JACKSONVILLE, Florida — Sementara Jeff Bezos dan Elon Musk berlomba mengirim wisatawan ke luar angkasa, para ilmuwan telah menemukan kegunaan yang lebih praktis untuk tujuan akhir mereka: mengembangkan obat-obatan yang lebih baik. Ternyata Stasiun Luar Angkasa Internasional, yang mengorbit 250 mil di atas Bumi, mungkin merupakan laboratorium sempurna untuk membudidayakan sel induk manusia.
Ulasan terbaru diterbitkan di Gayaberat Mikro NPJ menunjukkan bahwa sel induk yang tumbuh di lingkungan gayaberat mikro di luar angkasa memiliki kualitas unik yang dapat mempercepat pengembangan pengobatan baru untuk penyakit kompleks. Penemuan ini mewakili terobosan signifikan dalam pengobatan regeneratif, yang berpotensi menawarkan cara-cara baru untuk mengobati berbagai kondisi mulai dari stroke hingga kanker.
“Mempelajari sel induk di luar angkasa telah mengungkap mekanisme sel yang sebelumnya tidak terdeteksi atau tidak diketahui dalam kondisi gravitasi normal,” kata Dr. Abba Zubair, pakar kedokteran laboratorium dan direktur medis di Pusat Bioterapi Regeneratif di Mayo Clinic di Florida. dalam rilis media.
Salah satu tantangan terbesar dalam terapi sel induk di Bumi adalah menumbuhkan cukup sel untuk pengobatan. Sel induk dewasa, yang ditemukan di sumsum tulang dan jaringan lemak, tidak mudah membelah dan berubah menjadi sel khusus. Keterbatasan ini berarti bahwa memperoleh jumlah yang cukup untuk penelitian atau pengobatan pasien memerlukan proses yang mahal dan memakan waktu serta seringkali memberikan hasil yang tidak konsisten.
Luar angkasa menawarkan solusi unik untuk masalah ini. Dalam lingkungan gayaberat mikro ISS, sel dapat tumbuh dalam tiga dimensi secara lebih alami, serupa dengan perkembangannya di dalam tubuh manusia. Ini merupakan keuntungan yang signifikan dibandingkan kultur sel dua dimensi tradisional yang digunakan di laboratorium di Bumi, yang kurang akurat mewakili jaringan manusia.
Tim peneliti, yang dipimpin oleh Dr. Zubair dan ahli teknologi penelitian Fay Abdul Ghani di Mayo Clinic, menganalisis berbagai penelitian yang dilakukan di ISS selama dekade terakhir. Mereka memeriksa lima jenis sel induk utama, masing-masing dengan potensi aplikasi terapeutik:
Sel induk mesenkimyang dapat berkembang menjadi sel tulang, tulang rawan, dan lemak, menunjukkan peningkatan kemampuan untuk menekan respons imun ketika tumbuh di luar angkasa – fitur penting untuk mengobati kondisi peradangan. Tim Dr. Zubair mendokumentasikan bahwa sel-sel ini memiliki kemampuan imunosupresan yang lebih besar dibandingkan sel-sel yang tumbuh di Bumi.
Sel induk hematopoietikyang memproduksi sel darah, menunjukkan kemampuan untuk berkembang dan berdiferensiasi menjadi sel darah merah atau putih selama budidaya luar angkasa. Temuan ini dapat mengarah pada pengobatan baru untuk kanker darah.
Sel nenek moyang kardiovaskularyang menyediakan bahan pembangun pembuluh darah dan otot jantung, menunjukkan potensi memperbaiki jaringan yang rusak akibat serangan jantung ketika ditanam di lingkungan luar angkasa.
sel induk saraf, ditemukan di sistem saraf pusat, mempertahankan kemampuan regeneratifnya bahkan setelah kembali ke Bumi dari luar angkasa. Penemuan ini bisa mengarah pada terapi pengganti penyakit pada sistem saraf pusat.
Nilai langsung dari penelitian antarbintang ini mungkin terletak pada pertumbuhan jaringan untuk pemodelan penyakit. Sel induk yang dibudidayakan di ruang angkasa dapat digunakan untuk membuat model kanker dan penyakit lain yang terlihat nyata di piring laboratorium, sehingga memungkinkan para peneliti melacak perkembangan penyakit dan menguji terapi baru.
Namun, masih terdapat tantangan yang signifikan. Para ilmuwan harus memastikan bahwa sel-sel mempertahankan kekuatan dan fungsinya setelah terpapar gayaberat mikro dalam jangka panjang. Ada kekhawatiran tentang potensi kerusakan DNA akibat radiasi luar angkasa dan apakah sel bisa menjadi kanker. Yang menggembirakan, tim Dr. Zubair tidak menemukan bukti kerusakan kromosom yang dapat memicu kanker pada sel induk mesenkim yang dikultur di luar angkasa.
Melalui penelitian di ISS, para ilmuwan memperoleh pemahaman baru tentang bagaimana sel berkembang biak, berfungsi, dan bertransformasi menjadi sel khusus. Yang penting, mereka telah menemukan bahwa gayaberat mikro mendorong pertumbuhan dan fungsi sel yang lebih baik dibandingkan dengan laboratorium di Bumi. Namun, penelitian sel induk di luar angkasa masih dalam tahap awal, dan diperlukan lebih banyak data ilmiah, penelitian, dan pendanaan untuk memahami sepenuhnya potensi klinis sel yang diperluas ke luar angkasa.
“Penelitian luar angkasa yang dilakukan sejauh ini hanyalah sebuah titik awal. Perspektif yang lebih luas tentang penerapan sel induk dimungkinkan karena penelitian terus mengeksplorasi penggunaan ruang untuk memajukan pengobatan regeneratif,” catat Dr. Zubair.
Ringkasan Makalah
Metodologi
Tim peneliti melakukan tinjauan komprehensif terhadap berbagai penelitian yang dilakukan di Stasiun Luar Angkasa Internasional, meneliti bagaimana berbagai jenis sel induk berperilaku dalam gayaberat mikro. Mereka menganalisis data dari berbagai percobaan yang mengirim sel induk ke luar angkasa untuk jangka waktu mulai dari 11 hari hingga 5,5 minggu. Sel-sel tersebut ditanam dalam wadah khusus di ISS, kemudian dikembalikan ke Bumi untuk dianalisis secara mendetail. Para ilmuwan memeriksa karakteristik fisik sel, ekspresi genetik, kemampuan untuk berkembang biak, dan kapasitas untuk berkembang menjadi tipe sel khusus. Mereka membandingkan hasil ini dengan sel identik yang tumbuh di Bumi dalam kondisi gravitasi normal.
Hasil Utama
Tinjauan tersebut mengungkapkan beberapa temuan signifikan pada berbagai jenis sel induk. Sel induk mesenkim mempertahankan karakteristiknya dan menunjukkan peningkatan kemampuan imunosupresif. Sel induk yang berhubungan dengan jantung menunjukkan peningkatan proliferasi dan perkembangan menjadi sel otot jantung. Sel induk saraf mempertahankan kemampuannya untuk berkembang biak dan berkembang menjadi neuron.
Banyak tipe sel menunjukkan peningkatan laju proliferasi di ruang angkasa sambil mempertahankan keadaannya yang tidak berdiferensiasi. Lingkungan pertumbuhan tiga dimensi dalam gayaberat mikro tampaknya lebih meniru kondisi alam dalam tubuh manusia dibandingkan dengan kultur sel dua dimensi tradisional di Bumi.
Keterbatasan Studi
Beberapa keterbatasan penting telah dicatat. Penelitian tersebut memiliki ukuran sampel yang relatif kecil dan jangka waktu yang singkat. Efek radiasi kosmik terhadap pertumbuhan sel jangka panjang dan stabilitas genetik masih belum pasti. Tingginya biaya dan terbatasnya akses terhadap ruang angkasa menciptakan tantangan untuk mereplikasi dan memperluas penelitian ini.
Ada juga bukti yang bertentangan tentang bagaimana beberapa sel induk merespons gayaberat mikro, dengan beberapa penelitian menunjukkan penurunan proliferasi atau perubahan pola diferensiasi. Tim peneliti mencatat bahwa berbagai jenis sel induk mungkin merespons lingkungan luar angkasa secara berbeda, dan kondisi kultur sel yang optimal masih perlu ditetapkan.
Diskusi & Kesimpulan
Penelitian menunjukkan bahwa budidaya sel induk berbasis ruang angkasa dapat menawarkan keuntungan unik untuk pengobatan regeneratif. Lingkungan gayaberat mikro tampaknya mendukung pertumbuhan sel tiga dimensi yang lebih alami dan dapat meningkatkan karakteristik sel induk tertentu yang bermanfaat. Hal ini berpotensi menghasilkan pengobatan yang lebih efektif untuk berbagai kondisi mulai dari penyakit jantung hingga gangguan neurologis.
Namun, tantangan teknologi, logistik, dan peraturan yang signifikan harus diatasi sebelum sel induk yang dikembangkan di luar angkasa dapat digunakan dalam aplikasi klinis. Tim peneliti menekankan perlunya penelitian lebih lanjut untuk lebih memahami mekanisme di balik efek gayaberat mikro pada sel induk dan untuk menetapkan protokol standar untuk budidaya sel berbasis ruang angkasa.
Pendanaan & Pengungkapan
Artikel ulasan ini diterbitkan bekerja sama dengan Biodesign Institute di Arizona State University, dengan dukungan dari NASA. Para penulis menyatakan tidak ada kepentingan yang bersaing. Penelitian ini dilakukan di Pusat Bioterapi Regeneratif Mayo Clinic dan Departemen Laboratorium Kedokteran dan Patologi di Jacksonville, Florida.
