Revolusi penelitian sel induk dilakukan untuk menyembuhkan pelbagai penyakit dengan menerapkan HiPSCs yakni sel punca pluripoten yang diinduksi manusia dengan teknologi bioreaktor otomatis .
Penulis/editor: Rayendra L Toruan
mmINDUSTRI.co.id – Fraunhofer ISC (sumber): Penelitian sel induk merupakan salah satu landasan dalam inovasi medis modern. Para peneliti menggunakan teknologi yang disebut human induced pluripotent stem cells (HiPSCs)
Kemampuan teknologi ini untuk berdiferensiasi menjadi berbagai jenis sel dan memperbaiki jaringan yang rusak menawarkan solusi bagi penyakit yang sebelumnya sulit diobati—seperti kanker, parkinson, dan diabetes.
“Thank you for visiting mmindustri.co.id. Subscribe for the latest news and insight. Enter your email (Your email address will not be published)
Di tengah lonjakan kebutuhan terapi berbasis sel induk, efisiensi dalam kultivasi dan pengelolaan sel menjadi faktor kunci untuk mewujudkan potensinya secara luas.
Sel punca pluripoten yang diinduksi manusia atau human induced pluripotent stem cells (HiPSCs) dianggap sebagai alat yang menjanjikan dalam bidang kedokteran. Potensinya membuka pengobatan bagi banyak kondisi kesehatan seperti penyakit dan gangguan neurodegeneratif.
Akan tetapi, memproduksi HiPSCs dalam jumlah besar masih merupakan tantangan yang harus diatasi oleh para peneliti Fraunhofer Translational Center for Regenerative Therapies TLC-RT dan Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC.
Penelitian dan produksi sel induk menjanjikan namun para peneliti menghadapi berbagai tantangan. Proses kultivasi manual seringkali membutuhkan waktu, memerlukan sumber daya besar, dan berisiko terkontaminasi.
Kebutuhan akan produksi massal untuk keperluan terapi dan penelitian menambah masalah yang harus diatasi. Di sinilah bioreaktor otomatis muncul sebagai solusi revolusioner dengan menghadirkan pendekatan yang lebih efisien dan aman.
Para ahli mengembangkan bioreaktor otomatis yang digunakan untuk pembudidayaan HiPSCs dalam jangka panjang. Suatu fluida memindahkan semua fluida ke bioreaktor dan ke mikroskop elektron dengan bantuan mikroskop elektron.
Bioreaktor otomatis dirancang untuk mengatasi kendala dalam produksi sel induk. Dengan kemampuan mengontrol lingkungan secara presisi, bioreaktor dapat memastikan kondisi optimal bagi pertumbuhan dan diferensiasi sel.
Selain itu, sistem otomatisasi mengurangi intervensi manual, menekan risiko kontaminasi, serta meningkatkan skala produksi. Perkembangan ini membuka jalan bagi akses yang lebih luas ke terapi berbasis sel induk.
Sel induk memiliki potensi besar untuk pengembangan terapi dan obat sel serta untuk penelitian penyakit. HiPSCs mirip dengan sel punca embrionik meski dikultur dan diprogram ulang di laboratorium dari sel dewasa yang diambil dari jaringan ikat subjek dewasa.
Sel induk dikultur selama 3 bulan
Keuntungannya adalah sel punca pluripoten memiliki potensi untuk menghasilkan hampir semua jenis sel atau jaringan yang dibutuhkan tubuh untuk tujuan perbaikan diri.
Dimungkinkan juga untuk melakukan pengujian khusus pasien terhadap bahan aktif potensial secara langsung pada sel yang terpengaruh oleh kondisi kesehatan tertentu.
Untuk memenuhi permintaan HiPSCs yang terus meningkat dan memungkinkan produksi terstandarisasi dalam volume yang lebih besar, maka tim peneliti mengembangkan inkubator dinamis dan bioreaktor suspensi yang digunakan untuk kultur HiPSCs jangka panjang sebagai bagian dari pekerjaan mereka pada proyek Suspension Incubator.
Inkubator ini menawarkan kondisi optimal, seperti suhu 37 derajat Celsius dan atmosfer yang jenuh dengan lima persen CO2, yang keduanya diperlukan untuk mengkultur sel.
Salah satu komponen utama bioreaktor adalah impeller, sejenis pengaduk yang melakukan pencampuran, aerasi, dan perpindahan panas dan massa di dalam bejana kaca untuk menciptakan kondisi homogen di dalam suspensi sel, sehingga memungkinkan perbanyakan sel yang kuat dan dapat direproduksi.
“Kami berfokus pada kebaikan sel dan merancang serta membangun semua komponen bioreaktor kami dengan mempertimbangkan hal itu,” cerita Thomas Schwarz ilmuwan dari Fraunhofer TLC-RT.
Misalnya, salah satu faktor krusial adalah gaya geser yang memengaruhi sel selama proses pengadukan atau pengadukan kultur. Para peneliti menggunakan simulasi perangkat lunak untuk menghitung parameter optimal untuk desain impeller, beserta parameter proses yang paling efektif.
Sensor di dalam bioreaktor memantau parameter ini secara terus-menerus dalam waktu nyata, memastikan homogenitas dalam kultur suspensi sel, bahkan dengan jumlah sel yang besar. Bejana kaca yang membungkus impeller juga dapat diskalakan sesuai dengan desain ini.
Empat katup dihubungkan bersama untuk menciptakan loop fluida yang mengangkut semua larutan cair yang dibutuhkan untuk proses ini, seperti media kultur, dalam lingkungan yang steril.
Hal ini memungkinkan untuk mengotomatiskan sepenuhnya perkembangbiakan hiPSC, meminimalkan pengaruh interaksi manusia.
Selain itu, inkubator juga dilengkapi mikroskop yang secara khusus dikembangkan dengan mitra.
Mikroskop ini dapat digunakan untuk memantau kondisi media kultur dan suspensi sel secara otomatis guna memeriksa adanya penggumpalan yang tidak diinginkan, yang terjadi saat sel-sel berkumpul bersama.
Sebagai fitur lainnya, kecerdasan buatan (AI) digunakan untuk menghitung sel. Selama proses kultur, jaringan saraf menganalisis geometri sel.
“Sistem modular kami dapat diperluas untuk mencakup fungsi tambahan dan dibedakan oleh fleksibilitasnya dan tingkat otomatisasi yang tinggi, ditambah lagi memungkinkan penanganan sel yang terkendali. Struktur loop tertutup dan pertukaran komponen fluida secara otomatis mencegah kontaminasi,” ungkap Thomas Schwarz.
Langkah konkret yang dapat diambil adalah mengintegrasikan bioreaktor otomatis dalam penelitian dan industri kesehatan.
Selain mendukung efisiensi, teknologi ini dapat dikombinasikan dengan inovasi lain, seperti bioprinting 3D atau model organoid, untuk mempercepat proses pengembangan terapi regeneratif.
Bioreaktor otomatis tidak hanya menjawab tantangan teknis, tetapi juga mempercepat revolusi dalam terapi medis berbasis sel induk. Dengan teknologi ini, dunia medis dapat mengatasi hambatan produksi sekaligus membuka akses lebih luas ke inovasi perawatan pasien.
Berbagai jenis bioreaktor dapat dimasukkan ke dalam inkubator buatan Fraunhofer TLC-RT, dan peralatannya disesuaikan secara individual, sebuah opsi yang biasanya tidak ditawarkan oleh inkubator konvensional.
Para peneliti berhasil menggunakan prototipe bioreaktor untuk mengkultur sel selama tiga bulan tanpa mengurangi potensi diferensiasinya.
Peneliti dan industri kesehatan sebaiknya terus berinvestasi dalam pengembangan bioreaktor otomatis, termasuk pelatihan tenaga ahli, peningkatan sistem otomatisasi, dan kolaborasi internasional untuk memperluas akses.
Rekayasa jaringan melibatkan penggunaan sel hidup yang ditempatkan pada kerangka buatan untuk membentuk jaringan baru. Kerangka ini mendukung pembentukan struktur tiga dimensi yang menyerupai jaringan asli.
Bidang ini digunakan untuk memperbaiki atau menggantikan jaringan tubuh seperti kulit, tulang, kartilago, pembuluh darah, dan organ seperti hati atau pancreas.
Sel punca sering digunakan dalam rekayasa jaringan karena kemampuannya untuk berdiferensiasi menjadi berbagai jenis sel. Selain itu, material biomimetik digunakan untuk menciptakan kerangka yang mendukung pertumbuhan sel.
Rekayasa jaringan dan organ memberikan solusi untuk kebutuhan transplantasi organ, mempercepat penyembuhan luka, dan mendukung terapi regenerative.
Pendekatan kolaboratif akan mempercepat penerapan teknologi ini secara global.
Mereka mampu menyesuaikan sistem sehingga berbagai jenis diferensiasi sel berdasarkan kultur dapat dilakukan—sebuah langkah maju dalam teknologi HiPSCs.
This type of article is favored by our readers. Would your company willing to sponsor it? Kindly email us: business@mmindustri.co.id or fill this form