Rekayasa jaringan

Rekayasa jaringan (bahasa Inggris: Tissue Engineering) adalah penggunaan kombinasi teknik sel, rekayasa dan material serta pemanfaatan faktor biokimia dan fisiokimia untuk meningkatkan atau menggantikan fungsi biologis. Walaupun definisi rekayasa jaringan meliputi berbagai aplikasi secara luas, dalam praktiknya hal ini lebih dekat dengan upaya perbaikan atau penggantian sebagian atau keseluruhan jaringan seperti tulang, kandung kemih. Rekayasa jaringan juga meliputi upaya penciptaan fungsi biokimia khusus menggunakan sel dalam suatu organ buatan (pankreas buatan misalnya).

Rekayasa jaringan menggunakan sel hidup sebagai bahan pembangun. Contohnya, penggunaan fibroblast dalam perbaikan kulit, perbaikan kartilago dengan kondrosit. Sel mulai digunakan sebagai bahan pembangun sejak peneliti mampu mengetahui cara memperpanjang telomer (komponen umur sel) dengan memanfaatkan enzim dari tumor. Sebelumnya sel hanya dapat membelah maksimal kira-kira 50 kali.

Ekstraksi Sel

Dari jaringan cair seperti darah, sel diekstrak dengan alat sentrifugal. Dari jaringan solid, biasanya jaringan dicincang, lalu diberi enzim pencerna seperti tripsin atau kolagenase untuk menghilangkan matriks ekstraselular yang mengikat atau menyatukan sel. Setelah itu, sel akan mengambang bebas dan dapat diekstrak secara sentrifugal. Penggunaan tripsi sangat bergantung pada suhu, semakin tinggi suhu semakin cepat matriks diurai, tetapi kerusakan sel bertambah banyak. Kolagenase tak terlalu bergantung pada suhu dan kerusakannya kecil tetapi lebih sulit dan mahal.

Tipe Sel

Sel sering kali dikategorikan berdasarkan sumber:

Autologos

Sel yang diperoleh dari individual yang sama dengan yang akan diimplantasikan. Sel autologos paling kecil risikonya dari penolakan atau infeksi, tetapi sering kali tidak dapat digunakan, baik karena cacat genetik, penyakit atau kerusakan akibat luka bakar parah. Selain itu sel ini harus dibiakkan dari sampel sebelum digunakan, dan ini cukup memakan waktu.

Allogenik

Sel yang diperoleh dari donor dengan spesies yang sama. Walaupun masih ada kontroversi, tetapi penggunaan sel manusia dalam penanaman kulit terbukti aman.

Xenogenik

Sel yan diperoleh dari spesies yang berbeda, dan telah diuji secara ekstensif dalam upaya konstruksi organ transportasi tubuh.

Singeneik

Sel yang diambil dari organisme identik secara genetik

Primer

Sel dari organisme

Sekunder

Sel dari bank sel

Stem Sel

Sel belum berdiferensiasi yang dapat membelah dalam kultur dan berubah menjadi aneka macam sel.

Material Pembangun

Sel sering kali diimplantasikan ke struktur buatan yang mampu mendukung pembentukan jaringan secara 3 dimensi. Struktur ini sering kali disebut penyangga, sangat penting agar sel dapat memengaruhi lingkungan mikronya. Umumnya fungsinya untuk memenuhi tujuan seperti: Memungkinkan pelekatan dan migrasi sel Menghantarkan dan memperoleh sel dan faktor biokimia Memungkinkan difusi nutrisi penting dan pengeluaran zat tertentu Memberikan rangsangan tertentu untuk memengaruhi sifat sel

Untuk menjadi benar fungsional, penyangga haruslah memenuhi kriteria sebagai berikut: Memiliki tingkat porositas yang tinggi Memiliki ukuran pori yang cukup untuk memungkinkan difusi nutrisi dan sel pada keseluruhan struktur Mudah untuk diurai sangat penting karena penyangga ini diharapkan dapat diserap oleh jaringan tanpa pembedahan. Diharapkan saat sel membentuk matriks pengikat, penyangga dapat memberi dukungan struktural dan setelah jaringan terbentuk barulah terurai.

Banyak material yang telah dicoba, dan banyak yang telah dipakai dalam bidang kedokteran seperti benang jahit luka. Umumnya berupa kolagen atau poliester alifatik.

Metode pemasangan

Umumnya masalah yang timbul adalah keterbatasan sistem transpor. Jaringan buatan umumnya kekurangan suplai darah awal, sehingga sulit untuk memperoleh oksigen dan nutrisi yang cukup untuk bekerja dengan baik. Karenanya, sangat penting untuk menciptakan struktur dengan skala yang tepat, agar mudah menyatu dengan pembuluh darah.

Kultur jaringan

Penciptaan jaringan yang berfungsi memerlukan kultur yang ekstensif dengan memperhatikan aneka faktor seperti oksigen, keasaman, kelembapan, suhu, nutrisi dan osmosis. Selain itu, kultur jaringan buatan ini menciptakan masalah baru. Umumnya, dalam kultur sel biasa, pemberian nutrisi cukup melalui difusi.

Namun karena jaringan bertambah besar dan kompleks, cara yang digunakan pun bertambah rumit. Selain itu, diperlukan faktor atau rangsangan untuk menciptakan fungsionalitas. Hormon, faktor pertumbuhan, metabolit dan nutrisi, rangsangan kimia dan fisik juga perlu. Misalnya kondrosit memerlukan kondisi rendah oksigen dalam pembentukan rangkanya. Misalnya untuk menolong orang diabetes, dilakukan implantasi jaringan yang memiliki sel islet, yang mampu menghasilkan insulin, amilin dan glukagon.

Untuk menghindari reaksi penolakan, sel islet dikapsulkan. Dengan sel islet terkapsul, dapat terbentuk lapisan sel islet yang mampu menjadi pankreas buatan. Terdiri dari:

• serat untuk menguatkan lembaran islet.
• sel islet terkapsul untuk menghindari reaksi penolakan
• lapisan semipermeabel agar difusi dapat terjadi.
• lapisan protektif untuk menghindari reaksi penolakan dari tubuh agar jaringan dapat berfungsi tetap sebagaimana mestinya.

Selain itu, kantung kemih buatan juga pernah dibuat untuk membantu orang yang mengalami kecacatan pada organ tersebut. Ilmuwan menumbuhkan kantung kemih baru dari sel pasien itu, untuk kemudian ditransplantasikan kembali ke tubuh pasien. Caranya, sel otot dan kantung kemih diambil dari kantung kemih pasien. Sel-sel itu ditumbuhkan di cawan Petri lalu dijadikan lapisan pada suatu struktur berbentuk seperti kantung kemih. Setelah itu, sel membentuk kantung kemih baru, yang ditanamkan ke tubuh pasien.