Apakah sel stem?

Sel stem ialah sel yang belum membeza. Sel stem berlainan daripada sel-sel khusus di dalam badan kita seperti sel saraf, sel otot dan sel darah. Sel stem mampu membeza kepada pelbagai jenis sel dan tisu. Di dalam tubuh manusia, sel stem berfungsi sebagai sistem pemulihan dalaman semasa pertumbuhan awal dan di sepanjang hayat. Apabila sel stem membahagi, ia berpotensi membeza kepada sel dengan fungsi yang lebih khusus, contohnya sel darah merah atau sel saraf. Secara ringkasnya, sel stem boleh membina tisu bila dan di mana diperlukan dalam badan kita.

Sel stem berbeza daripada sel-sel lain berdasarkan ciri-ciri unik berikut: (1) sel stem belum membeza dan mampu berbahagi tanpa had walaupun selepas dibiarkan dorman untuk jangka masa yang panjang; (2) dalam keadaan tertentu, sel stem boleh didorong untuk membeza kepada sel khusus. Di dalam usus dan sum-sum tulang, sel stem kerap membahagi untuk menggantikan tisu yang rosak. Di dalam jantung dan pankreas pula, sel stem hanya membahagi dalam keadaan tertentu.

Terdapat tiga jenis utama sel stem daripada sumber manusia:

1. Sel stem embrionik manusia (human embryonic stem cells, hESCs) berasal dari embrio manusia (blastocyst) yang dijanakan melalui prosedur persenyawaan in vitro (in vitro fertilisation, IVF) (rujuk Rajah 1). Embrio dibekalkan oleh klinik rawatan kesuburan dengan persetujuan penderma.

   Rajah 1: Penghasilan Sel Stem Embrionik Manusia

   

   Sumber: Winslow T. (2006)

2. Sel stem dewasa (somatik) biasa dijumpai dalam tisu tertentu dan biasanya tumbuh untuk menggantikan tisu yang khusus di persekitarannya. Secara asasnya, ia merupakan sel belum membeza di kalangan sel-sel khusus, dengan fungsi membaiki atau menggantikan tisu-tisu yang rosak. Sebagai contoh, sel stem dalam sum-sum tulang membeza kepada beberapa jenis sel darah. Keupayaan sel stem ini membolehkan pemindahan sum-sum tulang daripada penderma kepada penerima untuk menjana semula sistem darah.
3. Selain itu, teknologi terkini membolehkan penukaran sel khusus berbalik kepada keadaan embrioniknya. Sel yang diprogramkan semula ini dipanggil ‘induced pluripotent stem cells’ (iPSCs).

Apakah istilah yang biasa digunakan untuk sel stem?

Sel stem boleh dikelaskan mengikut tahap fleksibiliti dalam pembezaan, atau ‘plasticity’. ‘Plasticity’ merujuk kepada kebolehan sel stem untuk membeza kepada sel spesifik.

Sel stem totipoten:

Sel stem yang paling fleksibel dan berpotensi membeza kepada semua jenis sel, bahkan seluruh organisma. Apabila sel sperma dan sel telur bersenyawa, satu sel telur yang berciri totipoten dihasilkan.

Sel stem pluripoten:

Sel stem yang boleh membeza kepada semua jenis tisu tetapi tidak boleh membentuk seluruh organisma (bukan seperti sel stem totipoten). Contoh: blastocyst

Sel stem multipoten:

Sel stem yang telah berbeza dan hanya boleh membentuk sel-sel spesifik dalam sesuatu tisu/organ.

Sel stem dewasa:

Sel stem multipotent yang sedia ada dalam tisu, berfungsi untuk menggantikan sel-sel yang telah rosak atau mati.

Apakah potensi penggunaan sel stem dalam perubatan?

Sel stem mempunyai potensi luas dalam bidang perubatan berdasarkan keupayaan uniknya untuk membeza menjadi pelbagai jenis sel. Rawatan penyakit berasaskan sel stem disebut sebagai perubatan regeneratif. Perubatan regeneratif merupakan pendekatan terbaru dalam penjagaan kesihatan, selepas ubat farmaseutikal, produk biologik dan peranti perubatan.

Penggunaan sel stem dalam klinik wajar berdasarkan penghasilan produk yang berkesan dan selamat. Buat masa ini, penyelidik cuba menjawab soalan-soalan berikut:

(1) mengapa sel stem embrionik boleh membahagi untuk tempoh yang lama tanpa pembezaan, manakala sel stem dewasa tidak boleh berbuat sedemikian?

(2) apakah faktor di dalam tubuh manusia yang mengawal percambahan sel stem?

Jawapan kepada soalan-soalan di atas akan memberi kefahaman yang lebih mendalam tentang kawalan percambahan sel semasa pertumbuhan biasa ataupun semasa percambahan sel yang tidak terkawal seterusnya menimbulkan penyakit kanser atau kecacatan. Maklumat ini juga membolehkan penjanaan sel stem dalam makmal yang lebih cekap untuk memenuhi keperluan perubatan. Kajian dalam tikus telah mempamerkan keupayaan sel stem embrionik untuk membeza kepada sel saraf dan sel yang dapat menghasilkan insulin. Sekiranya teknik tersebut dapat digunakan dalam manusia, sel khusus dapat dipindahkan ke dalam badan pesakit untuk merawat penyakit seperti diabetes, kecederaan saraf tunjang, dan penyakit Parkinson.

Bagaimanakah perkembangan kajian perubatan ke atas sel stem?

Sejarah penyelidikan sel stem dewasa bermula lebih daripada 60 tahun yang lalu. Ketika itu, dua jenis sel stem ditemui dalam sum-sum tulang:

(1) sel stem haematopoietik (haematopoietic stem cells, HSCs) yang membentuk semua jenis sel darah; dan

(2) sel stem mesenkimal yang boleh menjana tulang, tulang rawan dan sel lemak. Sekitar tahun 1990-an, penyelidik mendapati bahawa sel stem dewasa di dalam otak dapat membeza kepada sel neuron (sel saraf) dan sel-sel bukan neuron (astrocytes dan oligodendrocytes). Sel stem haematopoietik paling banyak dikaji setakat ini dan digunakan secara meluas dalam klinik.

Walaupun sel stem embrionik manusia (hESCs) mempunyai potensi untuk menyediakan sumber tisu yang tidak terhad untuk rawatan penyakit degeneratif, cabaran berikut masih wujud dalam pembangunan rawatan berasaskan hESCs:

1. Bagaimanakah sel stem berpindah ke persekitaran spesifik (niche) di dalam badan manusia?
2. Bagaimanakah sel stem dipindahkan dengan selamat dan konsisten ke tisu atau organ sasaran?
3. Apakah kesan jangka panjang sel stem yang dipindahkan ke dalam badan si penerima?
4. Bagaimanakah sel stem yang dipindahkan boleh dikesan dalam badan si penerima?

Yang jelas, lebih banyak penyelidikan diperlukan sebelum keputusan penyelidikan asas sel stem embrionik boleh diaplikasikan dalam rawatan penyakit.

Apakah jenis dan kegunaan stem yang dibenarkan di Malaysia?

Di Malaysia, sel stem dewasa paling mantap digunakan di klinik. Sel stem di dalam sum-sum tulang secara semulajadinya menjana sel darah merah dan sel darah putih, dan telah digunakan dalam pemindahan sum-sum tulang sejak 40 tahun yang lepas. Sel stem haematopoietik (HSCs) biasanya digunakan dalam rawatan kanser darah (leukaemia dan lymphoma). HSCs juga digunakan sebagai rawatan sokongan dalam kemoterapi berdos tinggi. Penggunaan lain untuk HSCs termasuk dalam penyakit yang melibatkan kegagalan sum-sum tulang secara genetik atau perolehan, contohnya anemia aplastik dan talasemia.

Selain daripada penggunaan yang dinyatakan di atas, lain-lain kegunaan sel stem masih dianggap sebagai berciri eksperimental dan hanya dibenarkan untuk tujuan penyelidikan perubatan sahaja. Keperluan penyelidikan boleh didapati daripada garis panduan yang diterbitkan oleh Kementerian Kesihatan Malaysia. Kementerian hanya akan membenarkan kegunaan lain sel stem ke atas rakyat Malaysia setelah maklumat menyeluruh dari segi keselamatan, kualiti dan keberkesanan diperolehi.

Apakah risiko penggunaan sel stem?

Walaupun kajian ke atas sel stem pesat membangun, timbul juga keraguan mengenai musibah rawatan sel stem.

Seperti diterangkan sebelum ini, sel stem dewasa kini menduduki ruang yang mantap dalam rawatan perubatan. Hakikatnya, sel stem dalam sum-sum tulang yang membentuk sel darah (sel stem haematopoietik, HSC) tidak dapat membentuk sel dari tisu yang berlainan, misalnya sel saraf. Dalam bidang pemindahan HSC, cabaran masih wujud bagi memadankan HSC penderma kepada penerima dan seterusnya mengelakkan fenomena penolakan oleh sistem imun si penerima. Bagi menangani masalah ini, para penyelidik sedang berusaha menjana HSC daripada sel stem pesakit sendiri.

Selain itu, cabaran-cabaran berikut masih wujud dalam rawatan sel stem:

1. Keberkesanan terapi sel stem bergantung kepada pemindahan sel di tisu/organ di mana ia diperlukan untuk menggantikan sel-sel yang rosak. Buat masa ini, masih wujud risiko sel yang dipindahkan berkembang di luar jangkaan, dengan itu mewujudkan tisu di organ yang tidak sepatutnya berlaku
2. Sistem imun si penerima boleh menyerang sel yang dipindahkan. Protokol pemindahan semasa melibatkan penggunaan ubat dengan kesan sampingan yang tidak diingini
3. Virus yang digunakan untuk memprogramkan semula sel kepada induced pluripotent stem cell (iPSC) mungkin menyebabkan kanser dan risiko pembentukan tumor oleh iPSC belum dikaji sepenuhnya.

Kesimpulannya, potensi sel stem dalam bidang perubatan masih belum difahami sepenuhnya. Walau bagaimanapun, perkembangan pesat dalam bidang genomik dan proteomik mampu memantapkan aplikasi klinikal sel stem. Matlamat akhir adalah untuk menjadikan rawatan sel stem sebagai rawatan hakiki di klinik pada suatu hari nanti.

Dari manakah boleh saya dapatkan maklumat lanjut mengenai sel stem?

Laman sesawang http://www.nature.com/stemcells/links.html membekalkan rangkaian maklumat berkaitan penggunaan sel stem dari segi etika/polisi/perundangan, sumber pembacaan dan blog, bahan pendidikan, dll.

Rujukan

1. National Institutes of Health, U.S. Department of Health and Human Services (March 5, 2015). Stem Cell Basics: Introduction. In Stem Cell Information. Retrieved April 14, 2015 from http://stemcells.nih.gov/info/basics/pages/basics1.aspx
2. National Institutes of Health, U.S. Department of Health and Human Services (September 9, 2009). Stem Cell Information: Repairing the Nervous System with Stem Cells. Retrieved April 15, 2015 from http://stemcells.nih.gov/info/scireport/pages/2006Chapter3.aspx
3. Nature Publishing Group (2015). Nature Reports: Stem Cells FAQs: What are Stem Cells? Retrieved April 14, 2015 from http://www.nature.com/stemcells/2007/0706/070614/full/stemcells.2007.12.html
4. Nature Publishing Group (2015). Nature Reports: Stem Cells FAQs: How can Stem Cells Advance Medicine? Retrieved April 14, 2015 from http://www.nature.com/stemcells/2007/0706/070614/full/stemcells.2007.23.html
5. Nature Publishing Group (2015). Nature Reports: Stem Cells FAQs: What are Some Risks of Stem Cell Therapies? Retrieved April 14, 2015 from http://www.nature.com/stemcells/2007/0706/070614/full/stemcells.2007.26.html
6. Brown University, Division of Biology and Medicine (February 19, 2014). Courses: Stem Cell Classification. Retrieved April 14, 2015 from http:www.biomed.brown.edu/Courses/BI108/BI108_2002_Groups/pancstems/stemcell/stemcellsclassversatility.htm
7. Winslow, T. How Human Embryonic Stem Cells are Derived (2006) [Image]. Retrieved April 15, 2015 from http://www.stemcells.nih.gov/info/scireport/pages/2006Chapter1.aspx
8. Medical Development Division, Ministry of Health Malaysia (2009). Guidelines for Stem Cell Research and Therapy. Retrieved April 14, 2015 from http://www.moh.gov.my/images/gallery/Garispanduan/Stem_Cell/stem_cell_therapy.pdf
9. Strauer, B.E. and Kornowski, R. (2003) Stem cells therapy in perspective. Circulation; 107: 929-934. Retrieved April 15, 2015 from http://www.circ.ahajournals.org/content/107/7/929.full.pdf+html