Cara Ilmuwan Rangsang Pertumbuhan Pembuluh Darah dengan Rumput Laut

Oleh Aurelien Forget

BIASANYA, luka kecil di kulit atau otot kita dapat sembuh dengan sendirinya.

Namun untuk luka yang dalam–seperti yang dialami pasien diabetes atau pada jaringan otot setelah serangan jantung–proses penyembuhan lebih sulit. Luka dalam seringkali membutuhkan perawatan yang lebih serius, dan pada akhirnya mungkin membutuhkan amputasi atau transplantasi jika penyembuhan tidak selesai.

Meski transplantasi organ dapat menyelamatkan nyawa, terdapat kekurangan organ yang tersedia untuk prosedur ini. Maka itu, metode alternatif diperlukan.

Teknologi seperti bioprinting telah digunakan dapat membangun organ yang berfungsi penuh di luar tubuh. Namun bagaimana jika kita dapat meningkatkan kemampuan regeneratif (memperbaiki sendiri sel rusak) tubuh kita sendiri? Mungkinkah pembuatan organ di dalam tubuh dilakukan?

Publikasi terbaru kami menunjukkan bahwa hanya dengan menyuntikkan gel yang diekstrak dari rumput laut yang dapat dimakan, kita dapat mengarahkan tubuh untuk membuat pembuluh darah stabil pada otot. Pembuluh darah ini adalah kunci membantu jaringan untuk hidup.

Temuan ini merupakan langkah penting menuju terapi regeneratif yang didasarkan hanya pada biomaterial.

Apa itu terapi regeneratif?

Terapi regeneratif (disebut juga sebagai pengobatan regeneratif) adalah bidang penelitian yang menggabungkan kedokteran, biologi molekuler, dan bioteknologi. Tujuannya adalah untuk merekayasa jaringan atau organ dan mengembalikan fungsi normal tubuh.

Contohnya adalah, bioprinting 3 dimensi yang berhasil membuat kornea untuk ditanamkan ditanamkan pada mata.

Sayangnya, pendekatan ini membutuhkan fasilitas pembuatan yang khusus. Sel-sel harus diisolasi, dibudidaya dalam sebuah bioreaktor, yaitu sebuah wadah khusus yang menyediakan lingkungan yang tepat untuk pertumbuhan jaringan. Sel-sel ini kemudian digunakan untuk membuat organ buatan dalam kondisi yang terkendali dan steril.

Sebuah pendekatan baru muncul beberapa tahun lalu. Pendekatan ini menggunakan tubuh untuk menghasilkan jenis jaringan atau sel tertentu, dan disebut bioreaktor in vivo (dalam tubuh). Cara ini awalnya dikembangkan untuk membuat tulang.

Untuk membuat jaringan dalam tubuh manusia, kita perlu memicu dan memanfaatkan kemampuan regeneratif kita sendiri. Meski sayangnya, manusia tidak sehebat salamander dalam hal ini: kita tidak bisa menumbuhkan kembali anggota tubuh baru.

Akan tetapi dengan sedikit bantuan, kita dapat meregenerasi jaringan secara individual. Untuk mencapai ini, bantuan bisa datang dalam bentuk bahan yang:

• mereproduksi sifat jaringan yang dibutuhkan, seperti kekakuan jaringan, dan

• membawa sinyal kimia dan biologis yang dapat mengarahkan pertumbuhan jaringan.

Sebuah jaringan didefinisikan sebagai sekelompok sel yang bekerja bersama untuk fungsi tertentu. Contohnya, jaringan otot yang terbuat dari sel-sel yang diorganisasikan menjadi serat, membentuk apa yang disebut serat otot.

Bahan yang dapat berbicara dengan sel

Jaringan tubuh kita terdiri dari banyak jenis sel yang berbeda, dan juga bahan yang ada di luar sel. Bahan-bahan ini dikenal sebagai matriks ekstraseluler (ECM).

ECM terdiri dari beberapa elemen berbeda. Ia menampung air dan juga menyimpan informasi penting untuk membantu sel-sel bergerak, tumbuh, dan mengaturnya ke dalam jaringan fungsional.

Kita tidak perlu membahas secara detail tentang apa yang dibuat ECM di sini. Akan tetapi, kita dapat mengatakan bahwa para ilmuwan dapat menyalin banyak fungsinya menggunakan bahan seperti gel yang disebut hidrogel. Gel ini dapat dimodifikasi untuk meneruskan informasi biologis spesifik ke sel.

Rumput laut yang dapat dimakan untuk membuat pembuluh darah

Kami telah mengembangkan kelas baru hidrogel suntik.

Bahan pembuatan hidrogel ini adalah agarose, yang juga digunakan untuk membuat kue jeli di dapur, dan di laboratorium biologi untuk memisahkan DNA.

Agarose adalah polisakarida–sebuah gula rantai panjang–yang diekstraksi dari rumput laut merah yang ditemukan di banyak samudra di seluruh dunia.

Di laboratorium, kami dapat memodifikasi agarose dengan melekatkan molekul kecil (peptida) yang akan “berbicara” dengan sel. Dengan menggunakan pendekatan ini, kami telah menciptakan formulasi unik dari hidrogel yang menyediakan lingkungan ideal untuk sel-sel tertentu membentuk dirinya menjadi pembuluh darah.

Sekarang dalam karya terbaru kami dengan kolaborator di University Hospital of Basel, kami menunjukkan bahwa hidrogel yang sama ini dapat “berbicara” ke tubuh dan memulai pembentukan pembuluh darah baru ketika disuntikkan ke otot.

Sebelumnya, hanya tulang rawan atau tulang keras yang dapat diregenerasi di dalam tubuh.

Pembentukan pembuluh darah baru yang diinduksi oleh bahan terapi suntik. Steffen Harr

Terapi masa depan

Pendekatan ini membuka jalan bagi terciptanya kelas terapi baru yang bahan injeksinya bisa menjadi berguna seperti obat-obatan farmasi.

Kami membayangkan bahwa dalam kasus-kasus tertentu, seorang pasien dengan kecacatan organ mungkin suatu hari bisa mendapatkan suntikan bahan yang akan membawa informasi untuk “berbicara” dengan sel dan mengarahkan mereka untuk membentuk jaringan fungsional baru.

Pendekatan ini akan membiarkan tubuh kita melakukan sebagian besar tugas yang rumit, berbeda dengan terapi sel atau bioprinting organ di luar tubuh - yakni sel harus dipanen, tumbuh, dan ditanam kembali. Terapi ini akan sangat berharga bagi pasien di lokasi terpencil yang tidak memiliki infrastruktur kompleks.

Jauh pada masa depan, secara spekulatif, bioprinting organ dapat dianggap sebagai salah satu teknologi penting untuk ekspansi manusia ke planet lain.

Dengan menggunakan bahan pemicu regenerasi untuk mengatasi cedera atau penyakit, kita dapat membiarkan tubuh kita menangani tugas perbaikan kritis. Mungkin suatu hari nanti, seseorang yang tinggal di luar angkasa akan dapat menyuntikkan diri dengan salah satu bahan ini.

Aurelien Forget

Lecturer in Macromolecular Chemistry, Freiburg University

Artikel ini ditayangkan atas kerja sama Kompas.com dan The Conversation Indonesia. Tulisan di atas diambilkan dari artikel berjudul "Rumput laut bisa merangsang pertumbuhan pembuluh darah".