Perpustakaan Digital ITB

Hingga saat ini belum ditemukan metode yang tepat untuk penyembuhan degenerasi yang terjadi pada area nukleus pulposus (NP) dalam diskus intervertebral. Rekayasa jaringan adalah metode yang efektif dengan mengembangkan kultur sel 3D yang secara langsung akan mengarahkan diferensiasi sel punca mesenkimal menjadi NP-like cells dengan optimasi kultur yang tepat yaitu topografi scaffold dan komposisi medium kultur. Selain itu, mengingat viabilitas sel yang dapat berkurang akibat lingkungan mikro in vivo pada NP yaitu rendah glukosa, rendah oksigen, pH asam, dan hiperosmolaritas, sehingga perlu dilakukan juga modifikasi dari persiapan kultur 3D secara in vitro. Salah satunya adalah dengan penentuan waktu pra-kondisi sebelum sel tersebut dipindahkan ke lingkungan mikro NP. Penelitian mengenai diferensiasi langsung sel punca menjadi NP-like cells dengan modifikasi metode pra-kondisi hingga saat ini belum pernah dilakukan. Pada penelitian ini, dilakukan 3 tahapan penelitian dalam mengarahkan diferensiasi sel punca mesenkimal Human Wharton’s Jelly (hWJ-MSC) menjadi NP-like cells: pertama dilakukan optimasi topografi scaffold sutera fibroin (SF) untuk mengamati pengaruh ketebalan serta diameter pori scaffold. Pada tahap kedua, menganalisis komposisi medium kultur yang optimum dengan variasi efek bioaktif faktor dari platelet rich plasma (PRP), variasi konsentrasi glukosa dan oksigen. Pada tahap terakhir dilakukan modifikasi persiapan kultur hWJ-MSC untuk mengetahui potensi pra-kondisi dalam mempertahankan viabilitas sel dalam agar dapat bertahan dalam kondisi lingkungan mikro NP. Pada analisis topografi scaffold SF dilakukan penelitian variasi ketebalan (1 mm dan 3.5 mm) dan diameter pori (500, 700, 900 ?m) berdasarkan konstruksi 3D scaffold SF dengan mengamati pertumbuhan, diferensiasi, pemenuhan pertumbuhan hWJ-MSC dalam pori, serta penetrasi hWJ-MSC di scaffold. Hasil penelitian menunjukkan scaffold SF dengan diameter pori 500 ?m dan ketebalan minimal 3.5 mm, dapat menginduksi pertumbuhan dan diferensiasi hWJ-MSC. Didukung oleh analisis pengisian pori menunjukkan pertumbuhan serta terjadi migrasi sel yang lebih cepat pada scaffold dengan diameter pori 500 ?m. Topografi scaffold SF pada penelitian tahap pertama (ketebalan 3.5 mm dan diameter pori 500 ?m) digunakan pada penelitian tahap kedua untuk menganalisis pengaruh variasi konsentasi glukosa dalam medium kultur (rendah glukosa, 1 mg/ml dan tinggi glukosa, 4 mg/ml), konsentrasi PRP (5%, 10%, dan 20%), dan konsentrasi oksigen (20% dan 5% oksigen). Hasil penelitian menunjukkan bahwa medium kultur yang mengandung konsentrasi rendah glukosa (1 mg/ ml) dengan penambahan 10% PRP dalam kondisi normoksia (20% oksigen) dapat menginduksi pertumbuhan dan diferensiasi hWJ-MSC yang mengarah ke NP-like cells. Hal ini dibuktikan dengan dengan akumulasi Glikosaminoglikan (GAG) dan ekspresi kolagen tipe II sebagai marker dalam NP-like cells. Kondisi hipoksia (5% oksigen) hanya dapat menginduksi proses diferensiasi pada hWJ-MSC tanpa menunjukkan terjadinya peningkatan pertumbuhan hWJ-MSC. Tahap terakhir penelitian, dianalisis waktu pra-kondisi hWJ-MSC sebelum kultur 3D dipindahkan pada kondisi yang menyerupai lingkungan mikro pada NP. Kondisi lingkungan mikro tersebut, yaitu kombinasi konsentrasi rendah glukosa (1 mg/ml), rendah oksigen (5%), pH asam (6.8) dan hiperosmotik (485 mmHg). Pra-kondisi dilakukan dengan melakukan kultur secara in vitro dengan kondisi optimum yang sudah dianalisis pada tahap penelitian sebelumnya dalam waktu 3, 7, 10, dan 14 hari sebelum dipindahkan pada lingkungan mikro NP selama 7 hari. Konstruksi kultur 3D hWJ-MSC yang langsung dipindahkan pada lingkungan mikro NP digunakan sebagai grup kontrol. Penelitian dilakukan dengan mengamati pertumbuhan, diferensiasi, deteksi protein marker sel NP (kolagen tipe II, Sox9, dan Hif1?), dan analisis proteomik untuk mengetahui profil protein selama pra-kondisi yang dapat mempertahankan pertumbuhan dan diferensiasi hWJ-MSC dalam lingkungan mikro NP. Hasil penelitian menunjukkan waktu pra-kondisi 10-14 hari dapat mendukung pertumbuhan, dan diferensiasi hWJ-MSC dalam kondisi lingkungan mikro NP. Hasil proteomik menunjukkan kehadiran beberapa protein yang merupakan marker utama pada sel NP, sehingga dapat dibuktikan bahwa pada penelitian terjadi diferensiasi hWJ-MSC menjadi NP-like cells. Penelitian ini adalah penelitian pertama yang menganalisis potensi pra-kondisi dengan penggunaan kombinasi lingkungan mikro NP secara lengkap dan analisis profil proteomik untuk melihat pengaruh pra-kondisi dalam pertumbuhan dan diferensiasi hWJ-MSC yang dapat bertahan dalam lingkungan mikro NP. Selain itu, penelitian berkontribusi dalam mempertahankan viabilitas hWJ-MSC dalam lingkungan mikro NP yang merupakan pendekatan menuju rekayasa jaringan NP.