Perpustakaan Digital ITB

i ABSTRAK SIMULASI DIFERENSIASI SEL PUNCA PADA NANOPATTERN BERDASARKAN FENOMENA FOCAL ADHESION Oleh Achmad Zacky Fairuza NIM: 28720005 (Program Studi Magister Teknologi Nano) Penelitian terkait sel punca berkembang pesat dalam dekade terakhir ini. Hal ini disebabkan karena sel punca digadang-gadang akan menjadi suatu metode terbarukan dalam bidang pengobatan regeneratif. Ditambah lagi dengan adanya inovasi dalam pembuatan iPSC (induced Pluripoten Stem Cell) membuat penelitian ini mejadi semakin mudah dilakukan secara in vitro maupun in vivo. Maka dari itu salah satu fokus penelitian selanjutnya adalah mengontrol arah diferensiasi dari sel punca. Jika kemampuan tersebut dapat dipahami dengan baik, maka sel punca dapat diarahkan untuk menjadi sel lain sesuai dengan kebutuhan. Selain menggunakan faktor konversi, diferensiasi sel punca dapat dipengaruhi oleh topografi nanopattern pada tempat melekatnya sel. Hal ini diprediksi terjadi akibat adanya fenomena focal adhesion, yaitu suatu keadaan ketika protein integrin pada permukaan sel yang berperan sebagai reseptor berikatan dengan ligan yang ada pada substrat atau berikatan dengan reseptor integrin pada permukaan sel lain. Proses ini kemudian menghasilkan sinyal mekanis yang diteruskan ke dalam sel sehingga memberikan arahan untuk terbentuknya sitoskeleton. Bentuk dari sitoskeleton ini dapat menentukan arah diferensiasi sel punca. Salah satu karakteristik yang dapat dilihat dalam proses diferensiasi semacam ini adalah bentuk pelebaran sel dan interaksi antar sel. Meskipun dengan perkembangan teknologi yang sedemikian rupa, penelitian sel punca masih dirasa mahal dan berkembang kurang cepat. Solusi yang sudah diambil untuk beberapa arah penelitian sel punca lain adalah dengan membuat simulasi atau model. Beberapa model yang sudah diciptakan seperti gene regulatory network (GRN), machine learning, maupun mekanistik model telah membantu dalam menemukan faktor konversi dari diferensiasi sel punca. Akan tetapi masih sangat sedikit simulasi yang terkait dengan pengaruh nanopattern pada diferensiasi sel punca. Untuk itu pada penelitian ini, penulis membuat suatu sistem 2D untuk melakukan simulasi fenomena diferensiasi sel pada nanopattern. Tujuan dari program simulasi ini adalah untuk mengamati pengaruh nanopattern terhadap bentuk sel punca setelah beberapa waktu. Bentuk sel punca ini menggambarkan bentuk dari sitoskeleton sehingga bisa mendefinisikan arah diferensiasi sel punca. Program yang digunakan memanfaatkan dinamika dari reseptor integrin yang bergerak bebas dan ligan yang berperan sebagai nanopattern. Integrin ini nantinya akan bergerak menuju ligan atau menuju integrin sel lain yang belum terikat menggunakan prinsip dinamika molekuler dan agent-based model. Jika integrin dan objek target sudah berjarak cukup dekat maka terbentuk ikatan kompleks integrin- ligan maupun integrin-integrin. Akibat dari adanya dinamika ini, bentuk sel akan terdeformasi sehingga terlihat pelebaran sel dalam selang waktu tertentu. Integrin yang digunakan berjumlah 160 buah. Sedangkan nilai jarak antar ligand dengan ukurannya (?????/????) divariasikan pada rentang 6 hingga 16 seperti yang telah dilaporkan pada penelitian sebelumnya. Hasil dari sistem simulasi yang telah dibuat dibandingkan dengan hasil eksperimen untuk melihat kesamaannya secara kualitatif. Dalam penelitian dilakukan pengujian untuk mengetahui pengaruh parameter dalam simulasi sel punca pada nanopattern. Selanjutnya dengan menggunakan parameter yang telah diperoleh dari penelitian yang telah dilaporkan sebelumnya, dilakukan variasi jarak nanopattern dan bentuk nanopattern terhadap luas area pelebaran sel serta pengaruhnya terhadap interaksi antar sel. Hasil yang diperoleh menunjukan kecocokan dengan pengamatan eksperimen. Densitas dari integrin pada sel juga digunakan sebagai model untuk menggambarkan kekuatan sitoskeleton yang terbentuk. Harapannya program simulasi ini dapat memberikan gambaran mekanisme fisis dalam fenomena diferensiasi sel punca serta membantu mempercepat proses riset sel punca. Selain itu program simulasi ini juga dapat mengurangi biaya dalam pembuatan nanopattern maupun sel punca itu sendiri.