1. Struktur dan fungsi sel
February 22, 2010 | In: ilmu
Struktur dan fungsi sel – Biologi sel adalah cabang ilmu biologi yang mempelajari tentang
sel. Sel sendiri adalah kesatuan structural dan fungsional makhluk hidup dimana
keberadaannya sangat berpengaruh terhadap kepribadian dan tingkah laku dari masing
masing makhluk hidup
Teori-teori tentang sel
- Robert Hooke (Inggris, 1665) meneliti sayatan gabus di bawah mikroskop. Hasil
pengamatannya ditemukan rongga-rongga yang disebut sel (cellula)
- Hanstein (1880) menyatakan bahwa sel tidak hanya berarti cytos (tempat yang berongga),
tetapi juga berarti cella (kantong yang berisi)
- Felix Durjadin (Prancis, 1835) meneliti beberapa jenis sel hidup dan menemukan isi dalam,
rongga sel tersebut yang penyusunnya disebut “Sarcode”
- Johanes Purkinje (1787-1869) mengadakan perubahan nama Sarcode menjadi Protoplasma
- Matthias Schleiden (ahli botani) dan Theodore Schwann (ahli zoologi) tahun 1838
menemukan adanya kesamaan yang terdapat pada struktur jaringan tumbuhan dan hewan.
Mereka mengajukan konsep bahwa makhluk hidup terdiri atas sel . konsep yang diajukan
tersebut menunjukkan bahwa sel merupakan satuan structural makhluk hidup.
- Robert Brown (Scotlandia, 1831) menemukan benda kecil yang melayang-layang pada
protoplasma yaitu inti (nucleus)
- Max Shultze (1825-1874) ahli anatomi menyatakan sel merupakan kesatuan fungsional
makhluk hidup
- Rudolf Virchow (1858) menyatakan bahwa setiap cel berasal dari cel sebelumnya (omnis
celulla ex celulla)
Macam Sel Berdasarkan Keadaan Inti
a. sel prokarion, sel yang intinya tidak memiliki membran, materi inti tersebar dalam
sitoplasma (sel yang memiliki satu system membran. Yang termasuk dalam kelompok ini
adalah bakteri dan alga biru
b. sel eukarion, sel yang intinya memiliki membran. Materi inti dibatasi oleh satu system
membran terpisah dari sitoplasma. Yang termasuk kelompok ini adalah semua makhluk hidup
kecuali bakteri dan alga biru
Struktur sel prokariotik lebih sederhana dibandingkan struktur sel eukariotik. Akan tetapi, sel
prokariotik mempunyai ribosom (tempat protein dibentuk) yang sangat banyak. Sel
prokariotik dan sel eukariotik memiliki beberapa perbedaan sebagai berikut :
Sel Prokariotik
- Tidak memiliki inti sel yang jelas karena tidak memiliki membran inti sel yang dinamakan
nucleoid
- Organel-organelnya tidak dibatasi membran
- Membran sel tersusun atas senyawa peptidoglikan
- Diameter sel antara 1-10mm

2. - Mengandung 4 subunit RNA polymerase
- Susunan kromosomnya sirkuler
Sel Eukariotik
- Memiliki inti sel yang dibatasi oleh membran inti dan dinamakan nucleus
- Organel-organelnya dibatasi membran
- Membran selnya tersusun atas fosfolipid
- Diameter selnya antara 10-100mm
- Mengandungbanyak subunit RNA polymerase
- Susunan kromosomnya linier
Macam Sel Berdasarkan Keadaan Kromosom dan Fungsinya
a. Sel Somatis, sel yang menyusun tubuh dan bersifat diploid
b. Sel Germinal. sel kelamin yang berfungsi untuk reproduksi dan bersifat haploid
Bagian-bagian Sel
- Bagian hidup(komponen protoplasma), terdiri atas inti dan sitoplasma termasuk cairan dan
struktur sel seperti : mitokondria, badan golgi, dll
- Bagian mati (inklusio), terdiri atas dinding sel dan isi vakuola
mari kita bahas masing-masing bagian satu per satu
a Dinding sel
Dinding sel hanya terdapat pada sel tumbuhan. Dinding sel terdiri daripada selulosa yang
kuat yang dapat memberikan sokongan, perlindungan, dan untuk mengekalkan bentuk sel.
Terdapat liang pada dinding sel untuk membenarkan pertukaran bahan di luar dengan bahan
di dalam sel.
Dinding sel juga berfungsi untuk menyokong tumbuhan yang tidak berkayu.
Dinding sel terdiri dari Selulosa (sebagian besar), hemiselulosa, pektin, lignin, kitin, garam
karbonat dan silikat dari Ca dan Mg.
b. Membran Plasma
Membran sel merupakan lapisan yang melindungi inti sel dan sitoplasma. Membran sel
membungkus organel-organel dalam sel. Membran sel juga merupakan alat transportasi bagi
sel yaitu tempat masuk dan keluarnya zat-zat yang dibutuhkan dan tidak dibutuhkan oleh sel.
Struktur membran ialah dua lapis lipid (lipid bilayer) dan memiliki permeabilitas tertentu
sehingga tidak semua molekul dapat melalui membran sel.
Struktur membran sel yaitu model mozaik fluida yang dikemukakan oleh Singer dan
Nicholson pada tahun 1972. Pada teori mozaik fluida membran merupakan 2 lapisan lemak
dalam bentuk fluida dengan molekul lipid yang dapat berpindah secara lateral di sepanjang
lapisan membran. Protein membran tersusun secara tidak beraturan yang menembus lapisan
lemak. Jadi dapat dikatakan membran sel sebagai struktur yang dinamis dimana komponen-
komponennya bebas bergerak dan dapat terikat bersama dalam berbagai bentuk interaksi

3. semipermanen Komponen penyusun membran sel antara lain adalah phosfolipids, protein,
oligosakarida, glikolipid, dan kolesterol.
Salah satu fungsi dari membran sel adalah sebagai lalu lintas molekul dan ion secara dua
arah. Molekul yang dapat melewati membran sel antara lain ialah molekul hidrofobik (CO2,
O2), dan molekul polar yang sangat kecil (air, etanol). Sementara itu, molekul lainnya seperti
molekul polar dengan ukuran besar (glukosa), ion, dan substansi hidrofilik membutuhkan
mekanisme khusus agar dapat masuk ke dalam sel.
Banyaknya molekul yang masuk dan keluar membran menyebabkan terciptanya lalu lintas
membran. Lalu lintas membran digolongkan menjadi dua cara, yaitu dengan transpor pasif
untuk molekul-molekul yang mampu melalui membran tanpa mekanisme khusus dan transpor
aktif untuk molekul yang membutuhkan mekanisme khusus.
Transpor pasif
Transpor pasif merupakan suatu perpindahan molekul menuruni gradien konsentrasinya.
Transpor pasif ini bersifat spontan. Difusi, osmosis, dan difusi terfasilitasi merupakan contoh
dari transpor pasif. Difusi terjadi akibat gerak termal yang meningkatkan entropi atau
ketidakteraturan sehingga menyebabkan campuran yang lebih acak. Difusi akan berlanjut
selama respirasi seluler yang mengkonsumsi O2 masuk. Osmosis merupakan difusi pelarut
melintasi membran selektif yang arah perpindahannya ditentukan oleh beda konsentrasi zat
terlarut total (dari hipotonis ke hipertonis). Difusi terfasilitasi juga masih dianggap ke dalam
transpor pasif karena zat terlarut berpindah menurut gradien konsentrasinya.
Contoh molekul yang berpindah dengan transpor pasif ialah air dan glukosa. Transpor pasif
air dilakukan lipid bilayer dan transpor pasif glukosa terfasilitasi transporter. Ion polar
berdifusi dengan bantuan protein transpor.
Transpor aktif
Transpor aktif merupakan kebalikan dari transpor pasif dan bersifat tidak spontan. Arah
perpindahan dari transpor ini melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif membutuhkan
bantuan dari beberapa protein. Contoh protein yang terlibat dalam transpor aktif ialah channel
protein dan carrier protein, serta ionophore.
Yang termasuk transpor aktif ialah coupled carriers, ATP driven pumps, dan light driven
pumps. Dalam transpor menggunakan coupled carriers dikenal dua istilah, yaitu simporter
dan antiporter. Simporter ialah suatu protein yang mentransportasikan kedua substrat searah,
sedangkan antiporter mentransfer kedua substrat dengan arah berlawanan. ATP driven pump
merupakan suatu siklus transpor Na+/K+ ATPase. Light driven pump umumnya ditemukan
pada sel bakteri. Mekanisme ini membutuhkan energi cahaya dan contohnya terjadi pada
Bakteriorhodopsin.
c. Mitokondria
Mitokondria adalah tempat di mana fungsi respirasi pada makhluk hidup berlangsung.
Respirasi merupakan proses perombakan atau katabolisme untuk menghasilkan energi atau
tenaga bagi berlangsungnya proses hidup. Dengan demikian, mitokondria adalah
“pembangkit tenaga” bagi sel.

4. Mitokondria banyak terdapat pada sel yang memilki aktivitas metabolisme tinggi dan
memerlukan banyak ATP dalam jumlah banyak, misalnya sel otot jantung. Jumlah dan
bentuk mitokondria bisa berbeda-beda untuk setiap sel. Mitokondria berbentuk elips dengan
diameter 0,5 µm dan panjang 0,5 – 1,0 µm. Struktur mitokondria terdiri dari empat bagian
utama, yaitu membran luar, membran dalam, ruang antar membran, dan matriks yang terletak
di bagian dalam membran [Cooper, 2000].
Membran luar terdiri dari protein dan lipid dengan perbandingan yang sama serta
mengandung protein porin yang menyebabkan membran ini bersifat permeabel terhadap
molekul-molekul kecil yang berukuran 6000 Dalton. Dalam hal ini, membran luar
mitokondria menyerupai membran luar bakteri gram-negatif. Selain itu, membran luar juga
mengandung enzim yang terlibat dalam biosintesis lipid dan enzim yang berperan dalam
proses transpor lipid ke matriks untuk menjalani ?-oksidasi menghasilkan Asetil KoA.
Membran dalam yang kurang permeabel dibandingkan membran luar terdiri dari 20% lipid
dan 80% protein. Membran ini merupakan tempat utama pembentukan ATP. Luas permukaan
ini meningkat sangat tinggi diakibatkan banyaknya lipatan yang menonjol ke dalam matriks,
disebut krista [Lodish, 2001]. Stuktur krista ini meningkatkan luas permukaan membran
dalam sehingga meningkatkan kemampuannya dalam memproduksi ATP. Membran dalam
mengandung protein yang terlibat dalam reaksi fosforilasi oksidatif, ATP sintase yang
berfungsi membentuk ATP pada matriks mitokondria, serta protein transpor yang mengatur
keluar masuknya metabolit dari matriks melewati membran dalam.
Ruang antar membran yang terletak diantara membran luar dan membran dalam merupakan
tempat berlangsungnya reaksi-reaksi yang penting bagi sel, seperti siklus Krebs, reaksi
oksidasi asam amino, dan reaksi ?-oksidasi asam lemak. Di dalam matriks mitokondria juga
terdapat materi genetik, yang dikenal dengan DNA mitkondria (mtDNA), ribosom, ATP,
ADP, fosfat inorganik serta ion-ion seperti magnesium, kalsium dan kalium
d. Lisosom
Lisosom adalah organel sel berupa kantong terikat membran yang berisi enzim hidrolitik
yang berguna untuk mengontrol pencernaan intraseluler pada berbagai keadaan. Lisosom
ditemukan pada tahun 1950 oleh Christian de Duve dan ditemukan pada semua sel eukariotik.
Di dalamnya, organel ini memiliki 40 jenis enzim hidrolitik asam seperti protease, nuklease,
glikosidase, lipase, fosfolipase, fosfatase, ataupun sulfatase. Semua enzim tersebut aktif pada
pH 5. Fungsi utama lisosom adalah endositosis, fagositosis, dan autofagi.
- Endositosis ialah pemasukan makromolekul dari luar sel ke dalam sel melalui mekanisme
endositosis, yang kemudian materi-materi ini akan dibawa ke vesikel kecil dan tidak
beraturan, yang disebut endosom awal. Beberapa materi tersebut dipilah dan ada yang
digunakan kembali (dibuang ke sitoplasma), yang tidak dibawa ke endosom lanjut. Di
endosom lanjut, materi tersebut bertemu pertama kali dengan enzim hidrolitik. Di dalam
endosom awal, pH sekitar 6. Terjadi penurunan pH (5) pada endosom lanjut sehingga terjadi
pematangan dan membentuk lisosom.
- Proses autofagi digunakan untuk pembuangan dan degradasi bagian sel sendiri, seperti
organel yang tidak berfungsi lagi. Mula-mula, bagian dari retikulum endoplasma kasar
menyelubungi organel dan membentuk autofagosom. Setelah itu, autofagosom berfusi
dengan enzim hidrolitik dari trans Golgi dan berkembang menjadi lisosom (atau endosom

5. lanjut). Proses ini berguna pada sel hati, transformasi berudu menjadi katak, dan embrio
manusia.
- Fagositosis merupakan proses pemasukan partikel berukuran besar dan mikroorganisme
seperti bakteri dan virus ke dalam sel. Pertama, membran akan membungkus partikel atau
mikroorganisme dan membentuk fagosom. Kemudian, fagosom akan berfusi dengan enzim
hidrolitik dari trans Golgi dan berkembang menjadi lisosom (endosom lanjut).
e. Badan Golgi
Badan Golgi (disebut juga aparatus Golgi, kompleks Golgi atau diktiosom) adalah organel
yang dikaitkan dengan fungsi ekskresi sel, dan struktur ini dapat dilihat dengan menggunakan
mikroskop cahaya biasa. Organel ini terdapat hampir di semua sel eukariotik dan banyak
dijumpai pada organ tubuh yang melaksanakan fungsi ekskresi, misalnya ginjal. Setiap sel
hewan memiliki 10 hingga 20 badan Golgi, sedangkan sel tumbuhan memiliki hingga ratusan
badan Golgi. Badan Golgi pada tumbuhan biasanya disebut diktiosom.
Badan Golgi ditemukan oleh seorang ahli histologi dan patologi berkebangsaan Italia yang
bernama Camillo Golgi.
beberapa fungsi badan golgi antara lain :
1. Membentuk kantung (vesikula) untuk sekresi. Terjadi terutama pada sel-sel kelenjar
kantung kecil tersebut, berisi enzim dan bahan-bahan lain.
2. Membentuk membran plasma. Kantung atau membran golgi sama seperti membran
plasma. Kantung yang dilepaskan dapat menjadi bagian dari membran plasma.
3. Membentuk dinding sel tumbuhan
4. Fungsi lain ialah dapat membentuk akrosom pada spermatozoa yang berisi enzim untuk
memecah dinding sel telur dan pembentukan lisosom.
5. Tempat untuk memodifikasi protein
6. Untuk menyortir dan memaket molekul-molekul untuk sekresi sel
7. Untuk membentuk lisosom
f. Retikulum Endoplasma
RETIKULUM ENDOPLASMA (RE) adalah organel yang dapat ditemukan di seluruh sel
hewan eukariotik.
Retikulum endoplasma memiliki struktur yang menyerupai kantung berlapis-lapis. Kantung
ini disebut cisternae. Fungsi retikulum endoplasma bervariasi, tergantung pada jenisnya.
Retikulum Endoplasma (RE) merupakan labirin membran yang demikian banyak sehingga
retikulum endoplasma melipiti separuh lebih dari total membran dalam sel-sel eukariotik.
(kata endoplasmik berarti “di dalam sitoplasma” dan retikulum diturunkan dari bahasa latin
yang berarti “jaringan”).
Ada tiga jenis retikulum endoplasma:
RE kasar Di permukaan RE kasar, terdapat bintik-bintik yang merupakan ribosom. Ribosom
ini berperan dalam sintesis protein. Maka, fungsi utama RE kasar adalah sebagai tempat
sintesis protein. RE halus Berbeda dari RE kasar, RE halus tidak memiliki bintik-bintik
ribosom di permukaannya. RE halus berfungsi dalam beberapa proses metabolisme yaitu

6. sintesis lipid, metabolisme karbohidrat dan konsentrasi kalsium, detoksifikasi obat-obatan,
dan tempat melekatnya reseptor pada protein membran sel. RE sarkoplasmik RE
sarkoplasmik adalah jenis khusus dari RE halus. RE sarkoplasmik ini ditemukan pada otot
licin dan otot lurik. Yang membedakan RE sarkoplasmik dari RE halus adalah kandungan
proteinnya. RE halus mensintesis molekul, sementara RE sarkoplasmik menyimpan dan
memompa ion kalsium. RE sarkoplasmik berperan dalam pemicuan kontraksi otot.
g. Nukleus
Inti sel atau nukleus sel adalah organel yang ditemukan pada sel eukariotik. Organel ini
mengandung sebagian besar materi genetik sel dengan bentuk molekul DNA linear panjang
yang membentuk kromosom bersama dengan beragam jenis protein seperti histon. Gen di
dalam kromosom-kromosom inilah yang membentuk genom inti sel. Fungsi utama nukleus
adalah untuk menjaga integritas gen-gen tersebut dan mengontrol aktivitas sel dengan
mengelola ekspresi gen. Selain itu, nukleus juga berfungsi untuk mengorganisasikan gen saat
terjadi pembelahan sel, memproduksi mRNA untuk mengkodekan protein, sebagai tempat
sintesis ribosom, tempat terjadinya replikasi dan transkripsi dari DNA, serta mengatur kapan
dan di mana ekspresi gen harus dimulai, dijalankan, dan diakhiri
h. Plastida
Plastida adalah organel sel yang menghasilkan warna pada sel tumbuhan. ada tiga macam
plastida, yaitu :
- leukoplast : plastida yang berbentuk amilum(tepung)
- kloroplast : plastida yang umumnya berwarna hijau. terdiri dari : klorofil a dan b (untuk
fotosintesis), xantofil, dan karoten
- kromoplast : plastida yang banyak mengandung karoten
i. Sentriol (sentrosom)
Sentorom merupakan wilayah yang terdiri dari dua sentriol (sepasang sentriol) yang terjadi
ketika pembelahan sel, dimana nantinya tiap sentriol ini akan bergerak ke bagian kutub-kutub
sel yang sedang membelah. Pada siklus sel di tahapan interfase, terdapat fase S yang terdiri
dari tahap duplikasi kromoseom, kondensasi kromoson, dan duplikasi sentrosom.
Terdapat sejumlah fase tersendiri dalam duplikasi sentrosom, dimulai dengan G1 dimana
sepasang sentriol akan terpisah sejauh beberapa mikrometer. Kemudian dilanjutkan dengan S,
yaitu sentirol anak akan mulai terbentuk sehingga nanti akan menjadi dua pasang sentriol.
Fase G2 merupakan tahapan ketika sentriol anak yang baru terbentuk tadi telah memanjang.
Terakhir ialah fase M dimana sentriol bergerak ke kutub-kutub pembelahan dan berlekatan
dengan mikrotubula yang tersusun atas benang-benang spindel.
j. Vakuola
Vakuola merupakan ruang dalam sel yang berisi cairan (cell sap dalam bahasa Inggris).
Cairan ini adalah air dan berbagai zat yang terlarut di dalamnya. Vakuola ditemukan pada
semua sel tumbuhan namun tidak dijumpai pada sel hewan dan bakteri, kecuali pada hewan
uniseluler tingkat rendah.

7. fungsi vakuola adalah :
1. memelihara tekanan osmotik sel
2. penyimpanan hasil sintesa berupa glikogen, fenol, dll
3. mengadakan sirkulasi zat dalam sel
Perbedaan Sel Hewan dan Tumbuhan
1. Sel Hewan :
* tidak memiliki dinding sel
* tidak memiliki butir plastida
* bentuk tidak tetap karena hanya memiliki membran sel yang keadaannya tidak kaku
* jumlah mitokondria relatif banyak
* vakuolanya banyak dengan ukuran yang relatif kecil
* sentrosom dan sentriol tampak jelas
2. Sel Tumbuhan
* memiliki dinding sel
* memiliki butir plastida
* bentuk tetap karena memiliki dinding sel yang terbuat dari cellulosa
* jumlah mitokondria relatif sedikit karena fungsinya dibantu oleh butir plastida
* vakuola sedikit tapi ukurannya besar
* sentrosom dan sentriolnya tidak jelas

9. TINJAUAN KEPUSTAKAAN
Dasar-dasar Stem Cell
dan Potensi Aplikasinya
dalam Ilmu Kedokteran
Virgi Saputra
Business Development Corporate Department, PT Kalbe Farma Tbk. Jakarta, Indonesia
ABSTRAK
Minat terhadap stem cell atau sel induk jelas meningkat dalam beberapa dekade terakhir
ini. Hal itu disebabkan karena potensi stem cell yang sangat menjanjikan untuk terapi
berbagai penyakit sehingga menimbulkan harapan baru dalam pengobatan berbagai penyakit.
Dalam tulisan ini akan dibahas mengenai definisi stem cell, jenis dan sifat stem cell, dan
potensi pemakaiannya untuk berbagai penyakit.
DEFINISI STEM CELL
(1,2)
Stem cell adalah sel yang tidak/belum terspesialisasi yang
mempunyai 2 sifat:
1. Kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi sel lain
(differentiate). Dalam hal ini stem cell mampu berkembang
menjadi berbagai jenis sel matang, misalnya sel saraf, sel
otot jantung, sel otot rangka, sel pankreas, dan lain-lain.
2. Kemampuan untuk memperbaharui atau meregenerasi
dirinya sendiri (self-regenerate/self-renew). Dalam hal ini
stem cell dapat membuat salinan sel yang persis sama
dengan dirinya melalui pembelahan sel.
JENIS STEM CELL
Berdasarkan Potensi atau Kemampuan Berdiferensiasi
(1,2,3)
Berdasarkan kemampuan berdiferensiasi, stem cell dibagi
menjadi:
1. Totipotent. Dapat berdiferensiasi menjadi semua jenis sel.
Yang termasuk dalam stem cell totipotent adalah zigot
(telur yang telah dibuahi).
2. Pluripotent. Dapat berdiferensiasi menjadi 3 lapisan
germinal: ektoderm, mesoderm, dan endoderm, tapi tidak
dapat menjadi jaringan ekstraembryonik seperti plasenta
dan tali pusat. Yang termasuk stem cell pluripotent adalah
embryonic stem cells.
3. Multipotent. Dapat berdiferensiasi menjadi banyak jenis
sel. Misalnya: hematopoietic stem cells.
4. Unipotent. Hanya dapat menghasilkan 1 jenis sel. Tapi
berbeda dengan non-stem cell, stem cell unipoten
mempunyai sifat dapat memperbaharui atau meregenerasi
diri (self-regenerate/self-renew)
Berdasarkan Sumbernya
(1,3,4)
Stem cell ditemukan dalam berbagai jaringan tubuh.
Berdasarkan sumbernya, stem cell dibagi menjadi:
1) Zygote. Yaitu pada tahap sesaat setelah sperma bertemu
dengan sel telur
2) Embryonic stem cell. Diambil dari inner cell mass dari

10. suatu blastocyst (embrio yang terdiri dari 50 � 150 sel,
kira-kira hari ke-5 pasca pembuahan). Embryonic stem cell
biasanya didapatkan dari sisa embrio yang tidak dipakai
pada IVF (in vitro fertilization). Tapi saat ini telah
dikembangkan teknik pengambilan embryonic stem cell
yang tidak membahayakan embrio tersebut, sehingga dapat
terus hidup dan bertumbuh. Untuk masa depan hal ini
mungkin dapat mengurangi kontroversi etis terhadap
embryonic stem cell.
3) Fetus. Fetus dapat diperoleh dari klinik aborsi.
4) Stem cell darah tali pusat. Diambil dari darah plasenta dan
tali pusat segera setelah bayi lahir. Stem cell dari darah tali
Cermin Dunia Kedokteran No. 153, 2006
21

12. pusat merupakan jenis hematopoietic stem cell, dan ada
yang menggolongkan jenis stem cell ini ke dalam adult
stem cell.
5) Adult stem cell. Diambil dari jaringan dewasa, antara lain
dari:
�
Sumsum tulang.
Ada 2 jenis stem cell dari sumsum tulang:
- hematopoietic stem cell. Selain dari darah tali pusat
dan dari sumsum tulang, hematopoietic stem cell
dapat diperoleh juga dari darah tepi.
- stromal stem cell atau disebut juga mesenchymal stem
cell.
�
Jaringan lain pada dewasa seperti pada:
- susunan saraf pusat
- adiposit (jaringan lemak)
- otot rangka
- pankreas
Adult stem cell mempunyai sifat plastis, artinya selain
berdiferensiasi menjadi sel yang sesuai dengan jaringan
asalnya, adult stem cell juga dapat berdiferensiasi menjadi sel
jaringan lain. Misalnya: neural stem cell dapat berubah menjadi
sel darah, atau stromal stem cell dari sumsum tulang dapat
berubah menjadi sel otot jantung, dan sebagainya.
PERAN STEM CELL DALAM RISET
(1,8)
1. Terapi
gen.
Stem cell (dalam hal ini hematopoietic stem cell)
digunakan sebagai alat pembawa transgen ke dalam tubuh
pasien, dan selanjutnya dapat dilacak jejaknya apakah
stem cell ini berhasil mengekspresikan gen tertentu dalam
tubuh pasien. Dan karena stem cell mempunyai sifat self-
renewing, maka pemberian pada terapi gen tidak perlu
dilakukan berulang-ulang, selain itu hematopoietic stem
cell juga dapat berdiferensiasi menjadi bermacam-macam
sel, sehingga transgen tersebut dapat menetap di berbagai
macam sel.
2. Mengetahui proses biologis, yaitu perkembangan
organisme dan perkembangan kanker. Melalui stem cell
dapat dipelajari nasib sel, baik sel normal maupun sel
kanker.
3. Penemuan dan pengembangan obat baru, yaitu untuk
mengetahui efek obat terhadap berbagai jaringan
4. Terapi
sel
berupa
replacement therapy. Oleh karena stem
cell dapat hidup di luar organ tubuh manusia misalnya di

13. cawan petri, maka dapat dilakukan manipulasi terhadap
stem cell itu tanpa mengganggu organ tubuh manusia. Stem
cell yang telah dimanipulasi tersebut dapat ditransplantasi
kembali masuk ke dalam organ tubuh untuk menangani
penyakit-penyakit tertentu.
Ada 3 golongan penyakit yang dapat diatasi oleh stem cell:
a. Penyakit autoimun. Misalnya pada lupus, artritis reumatoid
dan diabetes tipe 1. Setelah diinduksi oleh growth factor
agar hematopoietic stem cell banyak dilepaskan dari
sumsum tulang ke darah tepi, hematopoietic stem cell
dikeluarkan dari dalam tubuh untuk dimurnikan dari sel
imun matur. Lalu tubuh diberi agen sitotoksik atau terapi
radiasi untuk membunuh sel-sel imun matur yang tidak
mengenal self antigen (dianggap sebagai foreign antigen).
Setelah itu hematopoietic stem cell dimasukkan kembali ke
tubuh, bersirkulasi dan bermigrasi ke sumsum tulang untuk
berdiferensiasi menjadi sel imun matur sehingga sistem
imun tubuh kembali seperti semula.
b. Penyakit degeneratif. Pada penyakit degeneratif seperti
stroke, penyakit Parkinson, penyakit Alzheimer, terdapat
beberapa kerusakan atau kematian sel-sel tertentu sehingga
bermanifestasi klinis sebagai suatu penyakit. Pada keadaan
ini stem cell setelah dimanipulasi dapat ditransplantasi ke
dalam tubuh pasien agar stem cell tersebut dapat
berdiferensiasi menjadi sel-sel organ tertentu yang
menggantikan sel-sel yang telah rusak atau mati akibat
penyakit degeneratif.
c. Penyakit keganasan. Prinsip terapi stem cell pada
keganasan sama dengan penyakit autoimun. Hematopoietic
stem cell yang diperoleh baik dari sumsum tulang atau
darah tali pusat telah lama dipakai dalam terapi leukemia
dan penyakit darah lainnya.
Ada beberapa alasan mengapa stem cell merupakan calon yang
bagus dalam cell-based therapy:
1. Stem cell tersebut dapat diperoleh dari pasien itu sendiri.
Artinya transplantasi dapat bersifat autolog sehingga
menghindari potensi rejeksi. Berbeda dengan transplantasi
organ yang membutuhkan organ donor yang sesuai
(match), transplantasi stem cell dapat dilakukan tanpa
organ donor yang sesuai.
2. Mempunyai kapasitas proliferasi yang besar sehingga
dapat diperoleh sel dalam jumlah besar dari sumber yang
terbatas. Misalnya pada luka bakar luas, jaringan kulit
yang tersisa tidak cukup untuk menutupi lesi luka bakar
yang luas. Dalam hal ini terapi stem cell sangat berguna.
3. Mudah dimanipulasi untuk mengganti gen yang sudah
tidak berfungsi lagi melalui metode transfer gen. Hal ini
telah dijelaskan dalam penjelasan mengenai terapi gen di
atas.
4. Dapat bermigrasi ke jaringan target dan dapat berintegrasi

14. ke dalam jaringan dan berinteraksi dengan jaringan
sekitarnya.
Therapeutic Cloning
(2,6)
Therapeutic cloning atau yang lebih panjangnya disebut
SCNT (Somatic Cell Nuclear Transfer) adalah suatu teknik
yang bertujuan untuk menghindari risiko penolakan/rejeksi.
Pada therapeutic cloning, inti sel telur donor dikeluarkan dan
diganti dengan inti sel resipien misalnya diambil dari sel
mukosa pipi. Lalu sel ini akan membelah diri dan setelah
menjadi blastocyst, maka inner cell massnya akan diambil
sebagai embryonic stem cell dan setelah dimasukkan kembali
ke dalam tubuh resipien maka stem cell tersebut akan
berdiferensiasi menjadi sel organ yang diinginkan (misalnya sel
beta pankreas, sel otot jantung, dan lain lain), tanpa reaksi
penolakan karena sel tersebut mengandung materi genetik
resipien.
Cermin Dunia Kedokteran No. 153, 2006
22

16. Keuntungan dan Kerugian Memakai Jenis Stem Cell
Tertentu dalam Cell-based Therapy
(1,2,3,5,7)
Keuntungan embryonic stem cell:
1. Mudah didapat dari klinik fertilitas.
2. Bersifat pluripoten sehingga dapat berdiferensiasi menjadi
segala jenis sel dalam tubuh.
3. Immortal. Berumur panjang, dapat berproliferasi beratus-
ratus kali lipat pada kultur.
4. Reaksi
penolakan
rendah.
Kerugian embryonic stem cell:
1. Dapat bersifat tumorigenik. Artinya setiap kontaminasi
dengan sel yang tak berdiferensiasi dapat menimbulkan
kanker.
2. Selalu bersifat allogenik sehingga berpotensi menimbulkan
penolakan.
3. Secara etis sangat kontroversial.
Keuntungan umbilical cord blood stem cell (stem cell dari
darah tali pusat):
1. Mudah didapat (tersedia banyak bank darah tali pusat).
2. Siap pakai, karena telah melalui tahap prescreening,
testing dan pembekuan.
3. Kontaminasi virus minimal dibandingkan dengan stem cell
dari sumsum tulang.
4. Cara pengambilan mudah, tidak berisiko atau menyakiti
donor.
5. Risiko GVHD (graft-versus-host disease) lebih rendah
dibandingkan dengan menggunakan stem cell dari sumsum
tulang, dan transplantasi tetap dapat dilakukan walaupun
HLA matching tidak sempurna atau dengan kata lain
toleransi terhadap ketidaksesuaian HLA matching lebih
besar dibandingkan dengan stem cell dari sumsum tulang.
Kerugian umbilical cord blood stem cell:
1. Kemungkinan terkena penyakit genetik. Ada beberapa
penyakit genetik yang tidak terdeteksi saat lahir sehingga
diperlukan follow up setelah donor beranjak dewasa.
2. Jumlah stem cell relatif terbatas sehingga ada
ketidaksesuaian antara jumlah stem cell yang diperlukan
resipien dengan yang tersedia dari donor, karena jumlah
sel yang dibutuhkan berbanding lurus dengan usia, berat
badan dan status penyakit.
Keuntungan adult stem cell:
1. Dapat diambil dari sel pasien sendiri sehingga menghindari
penolakan imun.
2. Sudah terspesialisasi sehingga induksi menjadi lebih
sederhana.
3. Secara etis tidak ada masalah.
Kerugian adult stem cell:

17. 1. Jumlahnya sedikit, sangat jarang ditemukan pada jaringan
matur sehingga sulit mendapatkan adult stem cell dalam
jumlah banyak.
2. Masa hidupnya tidak selama embryonic stem cell.
3. Bersifat multipoten, sehingga diferensiasi tidak seluas
embryonic stem cell yang bersifat pluripoten.
TERAPI BERDASARKAN SEL (CELL-BASED
THERAPY)
Dalam tulisan ini, pembahasan bersifat singkat dan hanya
membahas potensi stem cell pada sebagian kecil penyakit.
Stem Cell untuk Diabetes
(1)
Pada diabetes, terjadi kekurangan insulin atau kurangnya
kepekaan terhadap insulin. Dalam hal ini transplantasi sel pulau
Langerhans diharapkan dapat memenuhi kebutuhan insulin.
Pada awalnya, kira-kira 10 tahun yang lalu, hanya 8%
transplantasi sel pulau Langerhans yang berhasil. Hal ini terjadi
karena reaksi penolakannya besar sehingga diperlukan
sejumlah besar steroid; padahal makin besar steroid yang
dibutuhkan, makin besar pula kebutuhan metabolik pada sel
penghasil insulin. Namun, baru-baru ini penelitian yang
dilakukan oleh James Shapiro dkk. di Kanada, berhasil
membuat protokol transplantasi sel pulau Langerhans dalam
jumlah banyak dengan metode imunosupresi yang berbeda
dengan yang sebelumnya. Pada penelitian tersebut, 100%
pasien yang diterapi transplantasi sel pulau Langerhans
pankreas tidak memerlukan injeksi insulin lagi dan gula
darahnya tetap normal setahun setelah transplantasi. Penelitian-
penelitian yang sudah dilakukan untuk diabetes ini mengambil
sumber stem cell dari kadaver, fetus, dan dari embryonic stem
cell. Selanjutnya, masih dibutuhkan penelitian untuk
menemukan cara membuat kondisi yang optimal dalam
produksi insulin, sehingga dapat menggantikan injeksi insulin
secara permanen.
Stem Cell untuk Skin Replacement
(4)
Dengan bertambahnya pengetahuan mengenai stem cell,
maka peneliti telah dapat membuat epidermis dari keratinosit
yang diperoleh dari folikel rambut yang dicabut. Hal ini
memungkinkan transplantasi epidermis autolog, sehingga
menghindari masalah penolakan. Pemakaian skin replacement
ini bermanfaat dalam terapi ulkus vena ataupun luka bakar.
Stem Cell untuk Penyakit Parkinson
(1,9)
Pada penyakit Parkinson, didapatkan kematian neuron-
neuron nigra-striatal, yang merupakan neuron dopaminergik.
Dopamin merupakan neurotransmiter yang berperan dalam
gerakan tubuh yang halus. Dengan berkurangnya dopamin,
maka pada penyakit Parkinson terjadi gejala-gejala gangguan
gerakan halus. Dalam hal ini transplantasi neuron dopamin

18. diharapkan dapat memperbaiki gejala penyakit Parkinson.
Tahun 2001, dilakukan penelitian dengan menggunakan
jaringan mesensefalik embrio manusia yang mengandung
neuron-neuron dopamin. Jaringan tersebut ditransplantasikan
ke dalam otak penderita Parkinson berat dan dipantau dengan
alat PET (Positron Emission Tomography). Hasilnya setelah
transplantasi terdapat perbaikan dalam uji-uji standar untuk
menilai penyakit Parkinson, peningkatan fungsi neuron
dopamin yang tampak pada pemeriksaan PET; perbaikan
bermakna ini tampak pada penderita yang lebih muda. Namun
setelah 1 tahun, 15% dari pasien yang ditransplantasi ini
kambuh setelah dosis levodopa dikurangi atau dihentikan.
Cermin Dunia Kedokteran No. 153, 2006
23

20. Stem Cell untuk Stroke
(10,11,12)
3. Stem Cell � Wikipedia - http://en.wikipedia.org/wiki/Stem_cell
4. Stem Cells for Cell-Based Therapies, Lauren Pecorino � American
Institute of Biological Science.
Dahulu dianggap bahwa sekali terjadi kematian sel pada
stroke, maka akan menimbulkan kecacatan tetap karena sel
otak tidak mempunyai kemampuan regenerasi. Tapi anggapan
berubah setelah para pakar mengetahui adanya plastisitas pada
sel-sel otak dan pengetahuan mengenai stem cell yang
berkembang pesat belakangan ini.
5. Stem Cell Therapy � Research in focus - MRC (Medical Research
Council)
6. Therapeutic Use of Cell Nuclear Replacement: Therapeutic Cloning �
Research in focus - MRC (Medical Research Council)
7. F2-S-Cord Blood Stem Cell Transplantation � Leukemia & Lymphoma
Society.
Beberapa penelitian dengan menggunakan stem cell dari
darah tali pusat manusia yang diberikan intravena kepada tikus
yang arteri serebri medianya dioklusi menunjukkan hasil yang
menggembirakan. Ada pengurangan volume lesi sebanyak 40%
dan adanya kemampuan kembali ke 70% fungsi normal.
Terdapat pemulihan fungsional pada kelompok yang
ditransplantasi stem cell dari darah tali pusat dibandingkan
dengan kelompok kontrol dan tampak stem cell dari darah tali
pusat bermigrasi masuk ke otak. Penelitian dengan
menggunakan mesenchymal stem cell (MSC) dari sumsum
tulang autolog yang diberikan intravena pada 30 penderita
stroke juga memperbaiki outcome yang dinilai dari parameter
Barthel Index dan modified Rankin Scale.
http://www.leukemia-lymphoma.org/all_mat_toc.adp?item_id=9622
8.
What Are Stem Cells? � CSA Guide to Discovery -
http://www.csa.com/discoveryguides/stemcell/overview.php
9. Transplantation of Embryonic Dopamine Neurons for Severe for Severe
Parkinson's Disease . NEJM 2001;344:710 � 719
10. Intravenous Administration of Human Umbilical Cord Blood Reduces
Behavioral Deficits After Stroke in Rats. Stroke 2001;32:2682
11. Umbilical cord blood-derived stem cells given intravenously reduce
stroke damage. www.medicalnewstoday.com
12. Autologous mesenchymal stem cell transplantation in stroke patients �
Ann. Neurol. 2005 Jun;57(6):874-82
13. Stem-Cell Transplantation in Myocardial Infarction: A Status Report �
Ann. Intern. Med. 2004 May;140(9):729 � 737
Stem Cell untuk Penyakit Jantung
(13)
Penelitian terkini memberikan bukti awal bahwa adult
stem cells dan embryonic stem cell dapat menggantikan sel otot
jantung yang rusak dan memberikan pembuluh darah baru.

21. Strauer dkk. mencangkok mononuclear
bone marrow cell
autolog ke dalam arteri yang menimbulkan infark pada saat
PTCA 6 hari setelah infark miokard akut. Sepuluh pasien yang
diberi stem cell area infarknya menjadi lebih kecil dan indeks
volume stroke, left ventricular end-systolic volume,
kontraktilitas area infark, dan perfusi miokard menunjukkan
perbaikan dibandingkan dengan kelompok kontrol.
Perin dkk. memberikan transplantasi bone marrow
mononuclear cells autolog yang diinjeksikan pada miokard
yang lemah dengan panduan electromechanical
mapping pada
14 pasien gagal jantung iskemik kronik berat.
Single-photon
emission computed tomography myocardial perfusion
scintigraphy menunjukkan penurunan defek yang signifikan
dan perbaikan fungsi sistolik ventrikel kiri global pada pasien
yang diterapi.
KEPUSTAKAAN
1. The Stem Cells � Stem cell information � The Official National Institute
of Health Resource for Stem cell Research
2.
Anatomy 101: Stem cells � Reeve Irvine Research Center -
http://www.reeve.uci.edu/anatomy/stemcells.php
Cermin Dunia Kedokteran No. 153, 2006
24

23. Grace is to the body what good sense is to the mind
(La Rochefoucauld)
Cermin Dunia Kedokteran No. 153, 2006