Beranda Headlines Otot Jantung Fungsional Diregenerasi dari Jantung Manusia yang Telah Mati

Otot Jantung Fungsional Diregenerasi dari Jantung Manusia yang Telah Mati

1676
jantung, pluripotent stem cell, bioreaktor
Perancah jantung manusia yang sebagian telah terdeselurisasi, ditanam dengan kardiomiosit manusia yang berasal dari induced pluripotent stem cells, dikultur di bioreaktor yang memberikan nutrisi dan mereplikasi beberapa kondisi lingkungan pada jantung yang hidup.(Credit: Bernhard Jank, MD, Ott Lab, Center for Regenerative Medicine, Massachusetts General Hospital)
jantung, pluripotent stem cell, bioreaktor
Perancah jantung manusia yang sebagian telah terdeselurisasi, ditanam dengan kardiomiosit manusia yang berasal dari induced pluripotent stem cells, dikultur di bioreaktor yang memberikan nutrisi dan mereplikasi beberapa kondisi lingkungan pada jantung yang hidup.(Credit: Bernhard Jank, MD, Ott Lab, Center for Regenerative Medicine, Massachusetts General Hospital)

Bhataramedia.com – Peneliti Massachusetts General Hospital (MGH) telah mengambil beberapa langkah awal menuju terciptanya jantung manusia buatan menggunakan donor jantung yang akan menghasilkan respon imun dan sel-sel otot jantung yang dihasilkan dari “induced pluripotent stem cells” (iPSCs), yang bisa berasal dari penerima donor.

Para peneliti mendeskripsikan prestasi mereka, yang meliputi pengembangan sistem bioreaktor otomatis yang mampu mendukung jantung manusia selama proses reselurisasi, awal tahun ini di Circulation Research.

“Menghasilkan jaringan jantung fungsional melibatkan pertemuan beberapa tantangan,” kata Jacques Guyette, Ph.D., dari MGH Center for Regenerative Medicine (CRM), penulis utama laporan tersebut. “Ini termasuk menyediakan perancah struktural yang mampu mendukung fungsi jantung, pasokan sel jantung khusus, dan lingkungan yang mendukung di mana sel-sel dapat mengisi kembali perancah untuk membentuk jaringan dewasa yang mampu menangani fungsi jantung kompleks.”

Tim peneliti dipimpin oleh Harald Ott, M.D., dari MGH CRM dan Departemen Bedah, penulis senior penelitian. Pada tahun 2008, Ott mengembangkan prosedur untuk melucuti sel-sel hidup dari organ donor dengan larutan deterjen dan kemudian merepopulasi perancah matriks ekstraselular yang tersisa, dengan jenis sel yang sesuai.

Sejak itu timnya telah menggunakan pendekatan untuk menghasilkan ginjal tikus fungsional dan paru-paru, serta telah mendeselurisasi jantung, paru-paru dan ginjal hewan berukuran besar. Laporan ini adalah yang pertama melakukan analisis rinci dari perancah matriks yang tersisa setelah deselurisasi jantung manusia utuh, bersama dengan reselurisasi dari matriks jantung dalam format tiga dimensi dan jantung seutuhnya.

Penelitian ini melibatkan 73 jantung manusia yang telah disumbangkan melalui New England Organ Bank, dan bertekad untuk menjadikannya cocok untuk transplantasi dan memulihkannya di bawah persetujuan penelitian. Menggunakan peningkatan versi dari proses yang awalnya dikembangkan di dalam jantung tikus, tim peneliti mendeselurisasi jantung dari donor yang telah meninggal dan dari orang-orang yang telah mengalami kematian jantung. Karakterisasi rinci dari perancah jantung yang tersisa mengkonfirmasi retensi protein matrix yang tinggi dan struktur yang bebas dari sel-sel jantung, pelestarian struktur pembuluh darah vaskuler dan mikrovaskuler, serta bebas dari antigen leukosit manusia yang dapat menginduksi terjadinya penolakan. Ada sedikit perbedaan antara reaksi organ dari dua kelompok donor untuk proses deselurisasi kompleks.

Alih-alih menggunakan manipulasi genetik untuk menghasilkan iPSCs dari sel dewasa, tim menggunakan metode baru untuk memprogram ulang sel-sel kulit dengan faktor RNA messenger, yang seharusnya lebih efisien dan lebih kecil kemungkinannya untuk mengalami hambatan regulasi. Mereka kemudian menginduksi sel pluripotent untuk berdiferensiasi menjadi sel-sel otot jantung atau kardiomiosit, mendokumentasikan pola ekspresi gen yang mencerminkan tahap perkembangan dan menghasilkan sel-sel dalam jumlah yang cukup untuk memungkinkan aplikasi klinis. Kardiomiosit kemudian ditanam ke dalam jaringan matriks tiga dimensi, yang kemudian secara spontan berkembang menjadi jaringan yang dapat berkontraksi setelah beberapa hari dikultur.

Langkah terakhir mencerminkan regenerasi pertama otot jantung manusia dari sel punca (stem cell) pluripotent di dalam matriks jantung manusia yang sudah tidak memiliki sel. Tim menanamkan sekitar 500 juta kardiomiosit yang diturunkan dari IPSC, ke dalam dinding ventrikel kiri jantung yang sudah dideselurisasi. Organ ini kemudian diletakkan selama 14 hari di dalam sistem bioreaktor otomatis yang dikembangkan oleh tim MGH. Bioreaktor ini berfungsi untuk mendukung organ dengan larutan nutrisi dan menerapkan stres lingkungan seperti tekanan ventrikel untuk mereplikasi kondisi pada jantung yang hidup. Melalui analisis regenerasi jaringan, peneliti menemukan bahwa daerah padat sel-sel turunan IPSC memiliki penampilan jaringan otot jantung dewasa dan menunjukkan kontraksi fungsional dalam menanggapi rangsangan listrik.

“Regenerasi jantung keseluruhan adalah tujuan jangka panjang yang harus dicapai beberapa tahun lagi, jadi kami sedang mengerjakan rekayasa patch miokardial fungsional yang dapat menggantikan jaringan jantung yang rusak akibat serangan jantung atau gagal jantung,” kata Guyette.

“Di antara langkah-langkah selanjutnya yang kita kejar adalah memperbaiki metode untuk menghasilkan lebih banyak sel jantung, mengoptimalkan teknik kultur berbasis bioreaktor untuk meningkatkan pematangan dan fungsi rekayasa jaringan jantung, dan mengintegrasikan secara elektronik jaringan yang diregenerasi agar berfungsi pada jantung penerima,” lanjut Guyette, seperti dilansir Massachusetts General Hospital (11/03/2016).

Pemimpin tim, Ott, asisten profesor bedah di Harvard Medical School, menambahkan, “Meregenerasi miokardium fungsional pribadi dari sel pasien, merupakan langkah penting menuju strategi baru rekayasa perangkat dan berpotensi untuk memungkinkan pemodelan penyakit pasien-spesifik, serta penemuan terapi. Tim kami sangat tertarik untuk mengembangkan lebih lanjut kedua strategi tersebut pada proyek-proyek di masa depan.”

Referensi Jurnal :

Jacques P. Guyette, Jonathan M. Charest, Robert W. Mills, Bernhard J. Jank, Philipp T. Moser, Sarah E. Gilpin, Joshua R. Gershlak, Tatsuya Okamoto, Gabriel Gonzalez, David J. Milan, Glenn R. Gaudette, Harald C. Ott. Bioengineering Human Myocardium on Native Extracellular MatrixNovelty and Significance. Circulation Research, 2016; 118 (1): 56 DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.115.306874.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here