Meski sama-sama mengidap artritis reumatoid atau lupus, gejala dan respons terhadap obat dapat berbeda pada tiap pasien. Jika proses penyakit yang terjadi di tubuh pasien bisa ditiru secara mendekati kondisi nyata di laboratorium, peneliti juga dapat menilai obat mana yang paling efektif.
Pusat Medis Katolik Korea menyampaikan pada 28 bahwa tim peneliti gabungan yang dipimpin peneliti Lee Chang-jin serta profesor Lim Ye-ri dan Joo Ji-hyun dari Institut Riset Aplikasi Sel Punca Pluripoten Terinduksi (iPSC), Fakultas Kedokteran Universitas Katolik, mengajukan strategi desain organoid untuk merekonstruksi penyakit autoimun sedekat mungkin dengan kondisi nyata pada ‘mini organ’ berbasis sel manusia.
Studi ini bukan riset eksperimental yang langsung membuat organoid baru lalu menguji kinerjanya. Artikel ini merupakan tinjauan yang merangkum penelitian-penelitian yang sudah ada, sekaligus menata elemen apa saja yang perlu ditiru secara bersamaan ketika meneliti penyakit autoimun seperti artritis reumatoid, lupus eritematosus sistemik, dan skleroderma sistemik menggunakan organoid.
Jika hanya menumbuhkan sel pasien, hasilnya berbeda dari penyakit nyata
Organoid adalah jaringan yang dibuat dengan menumbuhkan sel punca manusia dan sejenisnya dalam bentuk tiga dimensi sehingga meniru sebagian struktur dan fungsi organ sebenarnya. Organoid kerap disebut ‘mini organ’.
Namun, penyakit autoimun sulit dijelaskan hanya dari karakteristik sel pasien itu sendiri.
Saat sel imun menyerang tubuh sendiri, autoantibodi dan zat pemicu peradangan meningkat. Pembuluh darah dan jaringan rusak, dan jaringan di sekitarnya juga dapat menjadi kaku. Ketika sel imun berkumpul di area tersebut, peradangan dan kerusakan bisa makin parah.
Tim peneliti menilai organoid yang mendekati kondisi penyakit pasien yang sebenarnya harus memuat perubahan-perubahan semacam itu. Artinya, bukan hanya sel pasien, tetapi juga ‘lingkungan imun’ yang mengitari sel tersebut perlu ditiru.
Menambahkan lingkungan imun milik pasien pada sel pasien
Rancangan yang diajukan tim peneliti adalah sebagai berikut.
Pertama, iPSC dibuat dari darah atau sel somatik pasien. iPSC adalah sel yang mengembalikan sel somatik—seperti sel kulit atau darah—ke keadaan yang memungkinkan sel tersebut tumbuh kembali menjadi berbagai jenis sel.
Selanjutnya, iPSC dikembangkan menjadi sel organ yang dibutuhkan untuk membentuk organoid tiga dimensi, lalu ditambahkan serum pasien, autoantibodi, serta zat-zat yang memicu peradangan. Dengan demikian, karakteristik sel yang khas pada pasien dan lingkungan imun di dalam tubuh yang sebenarnya dapat dimasukkan bersama dalam satu model.
Jika diperlukan, teknologi ‘organ-on-a-chip’ juga dapat digabungkan. Ini adalah teknologi yang meniru aliran darah atau pergerakan sel imun di dalam chip kecil untuk menciptakan lingkungan yang mirip dengan organ nyata.
Namun, apa yang harus ditiru berbeda-beda menurut penyakitnya.
Pada skleroderma sistemik, kerusakan pembuluh darah dan fibrosis yang membuat jaringan mengeras merupakan hal penting. Pada lupus eritematosus sistemik, perlu mencerminkan proses kerusakan pembuluh darah dan penghalang jaringan akibat autoantibodi, kompleks imun, dan respons inflamasi.
Untuk artritis reumatoid, model harus mampu menelaah rangkaian proses mulai dari peradangan pada sinovium yang melapisi bagian dalam sendi, hingga kerusakan tulang rawan dan tulang.
Sebelum menggunakan obat yang cocok untuk saya, perlukah memeriksan kondisi tubuh terlebih dahulu?
Jika model semacam ini dapat cukup menyerupai kondisi pasien yang sebenarnya, pemanfaatannya tidak sedikit.
Berbagai kandidat obat dapat dimasukkan ke organoid yang merefleksikan sel dan lingkungan imun pasien, lalu dibandingkan seberapa besar peradangan atau kerusakan jaringan berkurang. Artinya, model ini dapat digunakan untuk meneliti mengapa efektivitas obat berbeda pada tiap pasien meski mengidap penyakit yang sama.
Model ini juga dapat membantu memperkirakan obat tertentu akan lebih efektif pada pasien mana, atau menyaring kandidat terapi baru. Ada pula potensi pemanfaatan untuk mencari biomarker yang memprediksi respons terapi, atau mengganti sebagian uji hewan dengan pengujian berbasis sel manusia.
Dalam jangka panjang, tim peneliti juga mengajukan gagasan untuk memperluasnya menjadi riset kedokteran presisi dengan menghubungkan informasi genetik pasien, karakteristik imun, dan informasi klinis dengan data organoid guna memprediksi progresi penyakit atau respons terapi. Namun, ini bukan berarti ‘organoid yang memilihkan obat yang tepat bagi pasien terlebih dahulu’ sudah selesai dibuat.
Masih banyak tantangan yang harus diatasi. Sel yang dibuat dari iPSC perlu dimatangkan agar mendekati jaringan dewasa yang sebenarnya, dan lingkungan inflamasi khas penyakit autoimun juga harus dipertahankan dalam jangka panjang.
Merekonstruksi alur penyakit kronis—di mana gejala membaik lalu memburuk kembali—di laboratorium juga tidak mudah. Diperlukan pula standardisasi metode pembuatan dan kriteria evaluasi agar hasil yang serupa dapat diperoleh meski dibuat di laboratorium yang berbeda.
Tim peneliti menyatakan, “Pada penyakit autoimun, penting untuk merekonstruksi secara bersamaan faktor intrinsik yang dimiliki pasien dan lingkungan imun yang spesifik terhadap penyakit,” serta menambahkan, “Dengan memanfaatkan organoid berbasis iPSC yang berasal dari pasien, kami ingin merefleksikan perbedaan antar pasien yang sulit diwujudkan dengan model hewan, dan menghubungkannya dengan evaluasi obat yang presisi serta pengembangan metode uji pengganti hewan.”
Artikel ini dipublikasikan secara daring pada 30 Juli di jurnal internasional 《Bioengineering & Translational Medicine》.
