Rekayasa jaringan tulang merupakan salah satu perkembangan penting dalam dunia ortopedi modern, terutama dalam menangani kondisi seperti bone defect atau kerusakan tulang yang tidak dapat disembuhkan hanya dengan operasi biasa. Mesenchymal stem cells (MSC) menjadi pusat perhatian karena kemampuannya berubah menjadi berbagai jenis sel, termasuk osteoblas pembentuk tulang. Namun, proses untuk mengubah MSC menjadi sel tulang tidak sederhana dan membutuhkan rangsangan tertentu. Selama ini, banyak penelitian menyoroti efisiensi faktor kimia untuk menginduksi diferensiasi. Namun, para ilmuwan mulai menemukan bahwa rangsangan fisik juga memiliki peran penting. Ketertarikan ini muncul ketika penelitian ruang angkasa menunjukkan bahwa microgravity justru menghambat pembentukan tulang. Dari sinilah konsep hypergravity atau gravitasi yang ditingkatkan mulai dieksplorasi sebagai alternatif yang berlawanan efeknya.
Systematic review ini menganalisis lima penelitian yang memenuhi kriteria PRISMA seperti ditunjukkan pada alur halaman 77. Semua penelitian menggunakan MSC manusia maupun hewan, lalu dipaparkan pada hypergravity dengan level 2G hingga 40G selama 48 jam hingga 14 hari. Tabel 1 di halaman 78 merangkum hasil penelitian tersebut dan memperlihatkan pola yang jelas: hypergravity secara konsisten meningkatkan ekspresi marker osteogenik seperti RUNX2, ALP, COL1A1, OPN, OCN, hingga β-catenin. Marker-marker ini merupakan indikator penting bahwa sel sedang bergerak menuju diferensiasi osteoblast. Beberapa penelitian menunjukkan peningkatan ekspresi 3“4 kali lipat dibandingkan kontrol tanpa hypergravity, terutama pada penelitian Prodanov et al. dan Rocca et al.
Tidak hanya itu, hypergravity juga meningkatkan deposisi kalsium sebagai tanda mineralisasi, tahap akhir dari pembentukan tulang. Pada halaman 78“79, salah satu penelitian menunjukkan bahwa level 30G memberikan peningkatan kalsium tertinggi, bahkan lebih tinggi dibandingkan 40G. Hal ini menjadikan 30G sebagai kandidat level gravitasi paling efektif. Grafik pada halaman 81 juga menunjukkan pola bahwa 30G memberikan efek paling stabil untuk mineralisasi, meski beberapa marker lain meningkat paling tinggi pada 40G.
Durasi paparan juga menjadi faktor penting. Penelitian Huang et al. dan Prodanov et al. menunjukkan bahwa hari ke-7 merupakan titik peningkatan terbesar marker seperti RUNX2 dan ALP, sementara penelitian Nakaji-Hirabayashi et al. menemukan puncaknya pada hari ke-14. Dari pola ini, durasi optimal diperkirakan berada di rentang 7“14 hari. Selain itu, beberapa penelitian menunjukkan bahwa hypergravity dapat meningkatkan diferensiasi bahkan tanpa inducer kimia. Temuan ini sangat penting karena faktor kimia sering mahal dan berpotensi memberikan efek samping, sehingga hypergravity dapat menjadi alternatif yang lebih aman.
Diagram pada halaman 79“80 menggambarkan bahwa proses diferensiasi osteoblast berlangsung dalam tiga tahap selama sekitar 21 hari. Hypergravity meningkatkan proliferasi pada tahap pertama dan meningkatkan ekspresi marker pada tahap kedua dan ketiga, sehingga mempercepat keseluruhan proses.
Secara keseluruhan, systematic review ini menyimpulkan bahwa hypergravity memiliki potensi besar sebagai metode non-kimia untuk menginduksi osteogenesis dari MSC. Level gravitasi sekitar 30G dengan durasi 7“14 hari dianggap kondisi paling optimal. Temuan ini membuka peluang besar bagi rekayasa jaringan tulang, khususnya dalam pengembangan implant atau scaffold yang lebih efektif di masa depan.
Penulis : Wisnu Sudrajad, Andre Erica Indrawan, Devangga Kusuma, Bagus Wibowo Soetojo, Heri Suroto
Judul Artikel : Hypergravity as a Possible Way of Bone Tissue Engineering in Osteoblastic Differentiation from Mesenchymal Stem Cells: A Systematic Review
Jurnal : Journal Orthopaedi and Traumatology Surabaya (JOINTS)
Tautan : https://e-journal.unair.ac.id/JOINTS/article/view/49108
