Uji Bahan Kimia dan Kosmetik Tanpa Coba pada Hewan

Penggunaan inovasi 3D reporter skin bertujuan untuk menguji bahan kimia dan kosmetik tanpa harus mencoba dulu pada hewan. Temuan Fraunhofer IGB ini membuat reaksi sel terhadap zat uji terukur secara real-time.

Penulis/editor: Rayendra L Toruan

mmINDUSTRI.co.id – Fraunhofer IGB (sumber): Uni Eropa melarang uji coba bahan kimia dan kosmetik pada hewan. Metode alternatif non-hewan ini lebih disukai untuk penilaian risiko zat kimia penemuan baru.

Riset mutakhir yang dilakukan oleh para ahli di Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology IGB, menghadirkan model kulit tiga dimensi (3D) yang dinamai reporter skin.

Penggunaan kulit dengan 3D memungkinkan pengukuran reaksi sel terhadap bahan uji secara langsung dan real-time—tanpa melibatkan pengujian pada hewan.

Teknologi ini menjadi angin segar bagi industri kosmetik, biokimia, dan kimia di seluruh dunia, termasuk Indonesia, dalam upaya meningkatkan standar keselamatan sambil mematuhi regulasi yang semakin ketat.

Para ahli dari Fraunhofer IGB menyiapkan sebuah model kulit tiga dimensi (3D) untuk pertama kalinya dan secara langsung menampilkan reaksi kulit terhadap zat reporter skin.

Berkat reporter skin yang terintegrasi, respons seluler dapat diukur secara tepat dan cepat – menggunakan model hidup. Ini berarti tidak hanya kosmetik yang dapat diuji secara efektif, tetapi juga alergen dan efek penyebab peradangan atau toksik dari biosida, pestisida, dan bahan kimia lainnya.

Bahan reporter skin dengan 3D adalah model in-vitro kulit manusia, yang membuat respons seluler terhadap zat uji terukur pada model hidup.

Sampo, krim, dan bahan riasan mengandung beragam zat. Sebelum produk kosmetik baru diluncurkan di pasaran, bahan-bahannya harus diuji apakah aman dan berkhasiat bagi pengguna.

Hal ini diwajibkan oleh undang-undang negara di Uni Eropa. Pengujian pada hewan sudah lama tidak diizinkan dan sejak tahun 2013, kosmetik yang tadinya diuji pada hewan, tidak boleh lagi dipasarkan di Uni Eropa.

Pestisida, biosida, dan semua bahan kimia lainnya juga harus diuji sesuai dengan Peraturan Bahan Kimia Eropa (REACH)—terkait potensi bahayanya, misalnya efek alergenik atau peradangan – jika memungkinkan, tanpa harus melakukan pengujian pada hewan.

Oleh karena itu, metode alternatif bebas hewan sangat diminati. Produsen menggunakan kultur sel kulit yang ditumbuhkan di laboratorium, misalnya, saat mengembangkan dan menguji bahan atau formulasi baru.

Di sini, sel-sel kulit tumbuh dalam cawan kultur sel dengan media kultur yang memasok nutrisi dan mengelilinginya sepenuhnya. Hal ini menyulitkan pengujian zat padat atau berminyak.

Model kulit in-vitro, jaringan yang ditumbuhkan dari sel-sel kulit di laboratorium, juga sudah tersedia di pasaran sebagai sistem uji.

Kelemahannya adalah untuk menganalisis efek zat uji, jaringan in-vitro harus dipersiapkan dan diperiksa secara mikroskopis.

Oleh karena itu, diperlukan sejumlah besar model kulit yang identik untuk menyelidiki efek iritasi kulit, yang hanya dapat terjadi setelah pemberian zat tersebut berulang kali.

Penampang melintang model kulit reporter skin dari in-vitro 3D di bawah mikroskop: epidermis (tengah, merah muda muda) dikultur pada membran pembawa (bawah, abu-abu) dan mengembangkan lapisan tanduk fungsional (atas, merah muda), yang melindungi kulit sebagai penghalang.

Nilai informatif melalui model kulit 3D dengan penghalang kulit

 

Para peneliti mengembangkan model 3D yang terbuat dari sel manusia yang secara akurat menggambarkan fisiologi kulit yang kompleks,

termasuk penghalang kulit yang utuh.

Oleh karena itu, memberikan hasil yang jauh lebih bermakna daripada kultur sel 2D.

Model kulit yang dipatenkan ini terdiri dari fibroblas dermal, sel-sel subkutis, yang tertanam dalam matriks kolagen, dan keratinosit, yang membentuk epidermis berlapis-lapis yang sepenuhnya terdiferensiasi.

“Layaknya kulit alami, sel-sel ini membentuk lapisan tanduk yang bertindak sebagai penghalang efektif terhadap pengaruh eksternal,” jelas Dr. Anke Burger-Kentischer, Kepala Departemen Teknologi Sel dan Jaringan di Fraunhofer IGB.

Sel-sel untuk model kulit, fibroblas dan keratinosit, diisolasi oleh para ilmuwan dari sampel kulit yang terakumulasi sebagai produk limbah selama prosedur bedah di klinik dokter dan rumah sakit.

Diisolasi langsung dari jaringan asli, sel-sel ini – berbeda dengan lini sel komersial dari jaringan tumor – menyerupai sel in vivo dan menunjukkan fisiologi normal.

Sel-sel primer yang diisolasi kemudian diabadikan terlebih dahulu agar dapat dikultur secara permanen dan tersedia tanpa batas waktu. Hal ini memungkinkan model kulit dibangun dengan cara yang dapat direproduksi dan memberikan hasil yang independen dari donor.

Zat uji dapat ditambahkan melalui medium, dan diaplikasikan langsung ke permukaan epidermis.

Zat uji tidak hanya dapat ditambahkan melalui medium, tetapi juga dapat diaplikasikan langsung ke permukaan epidermis. TF = faktor transkripsi (akses ke BioRender.com)

Reaksi seluler reporter skin terhadap zat uji dapat dengan mudah diukur secara kolorimetri sebagai perubahan warna kuning.

Hasil uji yang presisi pada model hidup berkat fungsi reporter skin.

Akan tetapi, keunggulan model kulit ini adalah fungsi reporter skin bawaannya. Dengan menggunakan apa yang disebut reporter skin, ekspresi gen yang relevan dapat dipantau dengan mudah dan andal.

“Kami menghubungkan gen reporter skin dengan jalur pensinyalan untuk kaskade pensinyalan seluler yang berperan dalam reaksi stres kulit dan mengikat konstruksi tersebut secara stabil dalam genom keratinosit yang telah diabadikan,” Burger-Kentischer menjelaskan pendekatan pionir timnya.

Dalam reaksi inflamasi, misalnya, reseptor skin yang terkait dengan kaskade pensinyalan di membran sel kulit bertindak sebagai antarmuka ke dunia luar.

Jika zat yang diteliti berikatan dengan reseptor, hal ini mengaktifkan kaskade pensinyalan, dan melalui penggabungan gen reporter skin dengan faktor transkripsi – sebagai domino terakhir dari respons seluler – gen reporter skin juga terbaca dan protein reporter skin dapat diproduksi.

Sebagai reporter skin, Dr. Burger-Kentischer menggunakan alkali fosfatase yang disekresikan, suatu enzim yang mengubah substratnya menjadi pewarna kuning.

“Untuk kulit reporter kami, ini berarti setelah mengaplikasikan zat uji, kami mengambil sampel dari supernatan kultur model kulit, menambahkan substrat alkali fosfatase, dan dapat mengukur perubahan warna hanya dalam beberapa menit hingga beberapa jam, asalkan kaskade pensinyalan telah diaktifkan,” tutur ilmuwan itu.

Karena sel-sel reporter skin tidak perlu dihancurkan untuk analisis, laju reaksi sel juga dapat dilacak.

Menurut Kepala Departemen Teknologi Sel dan Jaringan Fraunhofer IGB, Dr. Anke Burger-Kentischer, dengan kulit reporter skin, para ilmuwan mensimulasikan situasi in-vivo secara realistis dan menganalisis reaksi sel secara real-time.

Hal itu menjadikannya alternatif yang sangat spesifik dan hemat biaya dibandingkan model sebelumnya—dan jaringan tidak perlu difiksasi, diwarnai secara imunohistokimia, dipotong, dan dimikroskop.

Banyak langkah yang berurutan dan membutuhkan waktu lama untuk mengenali dan mengevaluasi perubahan pada sel demikian Dr. Anke Burger-Kentischer.

Sistem pengujian cocok untuk zat anti air dan zat padat

“Dengan kulit reporter skin, kami memperoleh hasil yang lebih bermakna dibandingkan dengan model tanpa pelindung kulit dan, tidak seperti kultur sel terendam. Kami menguji lebih banyak bahan kimia dan campuran zat , seperti anti air yang tidak membentuk dispersi stabil dalam media kultur sel berair,” urai Dr. Anke Burger-Kentischer.

Bagi produsen kosmetik dan bahan kimia, ini berarti model reporter skin 3D dapat digunakan untuk menguji minyak atau campuran minyak untuk pertama kalinya, dan zat padat seperti tekstil dan makanan.

Tim Dr. Anke Burger-Kentischer berhasil mengintegrasikan berbagai jalur pensinyalan seluler, masing-masing dengan reporter skin yang berbeda, dalam model kulit yang sama. Ini berarti bahwa seluruh rangkaian model kulit reporter skin 3D kini tersedia untuk berbagai aplikasi.

“Hal ini memungkinkan kami untuk membuat pernyataan tentang potensi toksikologi suatu zat, menyelidiki penetrasi zat tersebut ke dalam kulit, dan secara spesifik serta cepat membaca aktivasi berbagai jalur pensinyalan stres seluler oleh zat tersebut dalam model yang sama,” ungksp Dr. Anke Burger-Kentischer,.

Dalam hal penerapan dan nilai informatifnya, model-model ini secara signifikan mengungguli sistem uji yang ada di pasaran.

Dengan memetakan ketiga jalur pensinyalan stres kulit yang diketahui, produsen kosmetik dan bahan kimia dapat dengan cepat mengetahui apakah dan jenis stres sel apa yang disebabkan oleh suatu zat.

Misalnya, apakah zat itu punya efek inflamasi atau membuat kulit sensitive—menyebabkan alergi dalam jangka panjang.

Apakah zat tersebut bereaksi dengan stres ER, yang menyebabkan protein terlipat secara tidak benar sehingga tidak dapat menjalankan fungsi biologisnya?

Integrasi bukti efikasi lebih lanjut dimungkinkan

Tim Burger-Kentischer menguji terlebih dahulu di laboratorium internal mereka, apakah model reporter skin benar-benar cocok untuk perusahaan produksi sebelum model in-vitro diproduksi dalam kapasitas produksi optimal untuk pihak yang berkepentingan.

Sesuai permintaan pelanggan, sistem uji reporter skin juga dapat dilengkapi dengan jalur pensinyalan seluler lain atau ditransfer.

Inovasi reporter skin dari Fraunhofer IGB menawarkan solusi canggih bagi pengujian bahan kimia dan kosmetik tanpa penggunaan hewan, dengan akurasi tinggi dan efisiensi waktu yang jauh lebih baik dibanding metode konvensional.

Untuk Indonesia, teknologi ini tidak hanya relevan dari sisi pengembangan produk dan ekspor, tetapi juga dari sisi etika, regulasi, dan perlindungan konsumen.

Produsen kosmetik dan bahan kimia di Indonesia dapat menjalin kerjasama dengan institusi riset atau mitra global yang memiliki akses ke teknologi in-vitro seperti ini. Teknologi reporter skin menjadi alat pemasukan yang strategis untuk riset dan pengembangan (R&D).

Dengan mengadopsi dan mengintegrasikan teknologi seperti ini dalam ekosistem industri lokal, Indonesia berpotensi memperkuat daya saing nasional dalam industri kosmetik dan bahan kimia global.

 

 

---

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

---