Sel punca mesenkimal (MSC) merupakan jenis sel multipoten yang telah menarik perhatian dalam penelitian biomedis dan aplikasi klinis. Kemampuan regeneratif dan sifat imunomodulator yang dimiliki oleh sel punca mesenkimal menjadikannya kandidat ideal untuk terapi berbasis sel dalam berbagai penyakit degeneratif dan inflamasi. Salah satu tantangan utama dalam penggunaan sel punca mesenkimal adalah heterogenitas seluler yang dapat mempengaruhi efikasi dan standar terapi. Oleh karena itu, pemahaman yang lebih mendalam terhadap karakteristik transkriptomik sel punca mesenkimal sangat penting untuk meningkatkan potensi terapeutiknya.
Sejumlah penelitian telah dilakukan untuk mengeksplorasi heterogenitas sel punca mesenkimal menggunakan berbagai pendekatan, termasuk analisis berbasis populasi sel secara massal. Namun, teknik ini memiliki keterbatasan dalam mengidentifikasi variasi antar sel individu yang dapat berkontribusi pada perbedaan fungsi dan kapasitas regeneratif. Dengan kemajuan teknologi sekuensing sel tunggal (SCS), kini dimungkinkan untuk menganalisis ekspresi gen secara individual pada tingkat seluler. Studi terbaru menggunakan pendekatan ini untuk mengkaji heterogenitas sel punca mesenkimal yang dikultur secara in vitro, khususnya pada umbilical cord-derived MSC (UC-MSC). Penelitian ini menunjukkan bahwa UC-MSC memiliki heterogenitas yang terbatas dan bahwa variasi ekspresi gen yang diamati sebagian besar dikendalikan oleh siklus sel (CC).
Temuan ini memiliki implikasi yang signifikan dalam pengembangan terapi berbasis sel punca mesenkimal. Standarisasi isolasi dan ekspansi sel punca mesenkimal menjadi kunci dalam memastikan konsistensi dan efikasi terapi. Selain itu, hasil penelitian ini juga menyoroti peran siklus sel dalam menentukan heterogenitas sel punca mesenkimal, yang dapat memberikan wawasan baru dalam strategi optimasi untuk aplikasi klinis.
Hasil analisis transkriptomik sel tunggal pada UC-MSC menunjukkan bahwa heterogenitas seluler yang diamati dalam populasi ini sebagian besar disebabkan oleh perbedaan dalam siklus sel. Dalam kondisi kultur in vitro, UC-MSC cenderung menunjukkan pola ekspresi gen yang seragam, meskipun berasal dari donor yang berbeda dan melewati berbagai tahapan pasase (passage). Temuan ini menunjukkan bahwa UC-MSC merupakan populasi sel yang terorganisir dengan baik dan memiliki variasi yang terbatas dalam ekspresi gen.
Lebih lanjut, studi ini juga mengungkap bahwa perlakuan UC-MSC dengan sitokin inflamasi (IC), seperti IFN-γ (IFN-γ) dan TNF-α (TNF-α), menyebabkan perubahan ekspresi gen yang seragam di seluruh populasi sel. Hal ini menunjukkan bahwa heterogenitas dalam ekspresi gen pada UC-MSC tidak dipengaruhi secara signifikan oleh kondisi mikro lingkungan yang diberikan, melainkan lebih terkait dengan fase siklus sel tempat sel berada. Misalnya, sel yang berada dalam fase G2/M menunjukkan pola ekspresi gen yang berbeda dibandingkan dengan sel dalam fase G1/S, yang menunjukkan bahwa regulasi siklus sel memainkan peran penting dalam menentukan variabilitas transkriptomik UC-MSC.
Implikasi dari temuan ini sangat luas, terutama dalam upaya standardisasi terapi berbasis sel punca mesenkimal. Salah satu tantangan utama dalam aplikasi klinis sel punca mesenkimal adalah variasi antar individu dalam efektivitas terapi, yang sering kali dikaitkan dengan heterogenitas seluler. Dengan mengetahui bahwa heterogenitas dalam UC-MSC sebagian besar dikendalikan oleh siklus sel, strategi baru dapat dikembangkan untuk meningkatkan homogenitas dan efektivitas terapi berbasis sel punca mesenkimal. Misalnya, metode isolasi dan ekspansi yang mempertahankan UC-MSC dalam fase siklus sel tertentu dapat digunakan untuk menghasilkan populasi sel yang lebih seragam.
Selain itu, penelitian ini juga menunjukkan bahwa sel dengan ekspresi tinggi dari gen CD168, yang merupakan penanda khas dalam fase siklus sel tertentu, dapat kembali ke pola ekspresi semula setelah ekspansi lebih lanjut. Hal ini menunjukkan bahwa variasi ekspresi gen yang diamati pada UC-MSC bersifat dinamis dan tidak permanen. Oleh karena itu, pemahaman yang lebih baik tentang regulasi siklus sel dalam UC-MSC dapat membantu dalam optimalisasi protokol kultur untuk meningkatkan hasil terapi.
Dalam konteks aplikasi klinis, standar baru dalam isolasi dan ekspansi sel punca mesenkimal dapat mengarah pada pengembangan terapi berbasis sel yang lebih konsisten dan dapat diandalkan. Selain itu, pengetahuan ini juga dapat diterapkan dalam penelitian lebih lanjut untuk memahami bagaimana faktor-faktor lingkungan dan manipulasi genetik dapat mempengaruhi siklus sel dan diferensiasi sel punca mesenkimal.
Penelitian tersebut memberikan wawasan baru tentang heterogenitas UC-MSC, dengan menunjukkan bahwa heterogenitas yang terbatas sebagian besar dikendalikan oleh siklus sel. Temuan ini memiliki implikasi penting dalam upaya standarisasi dan pengembangan terapi berbasis sel punca mesenkimal, yang dapat membantu meningkatkan konsistensi dan efektivitas aplikasi klinis sel punca mesenkimal dalam berbagai kondisi medis.
Sumber:
Huang, Y., Li, Q., Zhang, K., Hu, M., Wang, Y., Du, L., Lin, L., Li, S., Sorokin, L., Melino, G. and Shi, Y., 2019. Single cell transcriptomic analysis of human mesenchymal stem cells reveals limited heterogeneity. Cell death & disease, 10(5), p.368.
Leave a Reply