Bukan Sulap, Bukan Superhero Marvel, Inilah Sel Hamster si Pahlawan Pembuat Hormon Pertumbuhan Manusia yang Menggemparkan Dunia!

Protein terapeutik merupakan salah satu protein rekayasa yang dibuat dengan versi rekombinan dari protein natural. Berdasarkan  aktivitas farmakologi dan dapat dijadikan metode pengobatan, hal tersebut dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu mengganti protein yang awalnya tidak berfungsi dengan baik, menambah pathway, menambah beberapa fungsi dan aktivitas lainnya, mengganggu kerja dari suatu molekul atau organisme, dan memberikan obat sitotoksik atau efektor protein. Sehingga protein terapeutik ini dapat dikategorikan menjadi obat berbasis antibodi, antikoagulan, blood factor, protein tulang morfogenetik, enzim, faktor pertumbuhan, dan sebagainya (Carter 2011). Human growth hormone atau hGH merupakan salah satu hormon peptida yang disekresikan di bagian kelenjar pituitari atau pituitary anterior. hGH memiliki fungsi yaitu meregulasi pertumbuhan dan metabolisme pascakelahiran dimana dapat menjadi aktif apabila berikatan atau membentuk kompleks dengan reseptor hormon atau faktor pertumbuhan lainnya misalnya seperti EphA, IGF1R, dan lainnya (Lu et al. 2019).

Namun seringkali hGH ini memiliki disfungsi serta cenderung diproduksi dalam jumlah yang sedikit dalam sel mamalia, maka untuk mengobati hal tersebut diperlukan alternatif menggunakan sel hewan yang mirip dengan sel manusia pemroduksi growth hormone, yaitu Chinese Hamster Ovary atau CHO. CHO ini digunakan dalam banyak penelitian karena sifatnya yang efisien dalam memproduksi protein terapeutik dalam jumlah yang cukup banyak, dapat dimodifikasi sedemikian rupa agar semirip mungkin dengan protein yang ada pada manusia, serta memiliki stabilitas dan fleksibilitas yang lebih baik terhadap perbedaan kondisi lingkungan (Rezaei et al. 2013).

Produksi Human Growth Hormone (Hormon pertumbuhan manusia) dapat dilakukan menggunakan sel hewan yaitu Chinese Hamster Ovary cell (CHO). Di dalam Chinese Hamster Ovary cell, terdapat sebuah vektor yaitu vektor plasmid pUC8 yang memiliki gen penghasil human growth hormone. Vektor inilah yang akan memproduksi human growth hormone. Vektor ini akan dimasukkan dalam Chinese Hamster Ovary cell sebelum ditumbuhkan pada bioreaktor.

Gambar 2  Bioreaktor yang digunakan untuk menumbuhkan Chinese Hamster Ovary cell (Ritacco et al. 2018). 

Dalam bioreaktor tersebut, terdapat media yang digunakan untuk menumbuhkan Chinese Hamster Ovary cell yaitu media DMEM/Ham’s F12 yang telah ditambahkan suplemen dan antibiotik. Suplemen berupa 10% v/v fetal calf serum berfungsi untuk mendukung pertumbuhan sel hewan tersebut, sedangkan 1% penicillin/Streptomycin dan 200 ug/mL genticin berfungsi sebagai antibiotik agar tidak ada kontaminasi yang menghambat pertumbuhan sel hewan tersebut. Chinese Hamster Ovary cell akan tumbuh pada media tersebut dan semakin lama jumlahnya bertambah banyak. Sel hewan tersebut akan menghasilkan human growth hormone yang nantinya akan diekstraksi dan dikumpulkan (Rezai et al. 2013; Ritacco et al. 2018).

Sel Chinese Hamster Ovary (CHO) awalnya tidak dapat memproduksi Human Growth Hormone (Hormon pertumbuhan manusia) secara alami. Oleh sebab itu diperlukan sebuah untuk membuat sel CHO dapat memproduksi hormon pertumbuhan manusia yang serupa dengan hormon pertumbuhan yang dapat ditemui di tubuh manusia. Metode yang digunakan untuk menghasilkan sel CHO yang dapat menghasilkan Human Growth Hormone adalah metode transfeksi dengan menggunakan vektor plasmid. Secara sederhana, metode ini adalah metode untuk memasukkan sebuah plasmid ke dalam sel hewan seperti sel CHO. Plasmid adalah sebuah DNA tambahan yang beberbentuk lingkaran dan bersifat tidal esensial untuk keperluan bertahan hidup. Artinya sebuah sel dapat hidup meskipun sel tersebut tidak memiliki DNA tambahan dalam bentuk plasmid.

Gambar 3  Metode transfeksi untuk sel hewan (Fus-Kujawa et al. 2021). 

Dalam kasus ini digunakan plasmid pUC8 yang kemudian akan digunakan sebagai wadah untuk membawa gen pengkode Human Growth Hormone. Plasmid yang membawa gen ini kemudian akan dimasukkan ke dalam sel CHO. Keberadaan gen pengkode Human Growth Hormone inilah, yang akan membuat sel CHO mampu menghasilkan Human Growth Hormone melalui proses central dogma of biology sama seperti yang terjadi pada tubuh manusia (Emtner et al. 1990; Fus-Kujawa et al. 2021; Rezaei et al. 2013).

Recombinant human growth hormone (rhGH) dapat digunakan untuk meningkatkan penderita yang mengalami kekurangan growth hormone. Contohnya pada anak-anak yang mengalami growth homone deficiency dengan pemberian rhGH dapat meningkatkan pertumbuhan badan ke atas yang berhubungan dengan tinggi badan saat dewasa. Dengan begitu, anak-anak dapat tumbuh dengan ideal karena rhGH mendorong hormon-hormon pertumbuhan yang diperlukan anak-anak untuk menjadi dewasa seperti perpanjangan tulang sehingga komposisi badan menjadi ideal tidak terlalu kurus atau gemuk. Selain itu, membantu hormon pertumbuhan tulang sehingga tulang menjadi kuat dan mengurangi risiko patah tulang. hrGH juga berperan dalam kesehatan kardiovaskular dimana komposisi lipid-lipid (kolestrol total, kolestrol baik, dan kolestrol jahat, trigliserida) terjaga agar tetap seimbang serta mencegah penumpukan lemak sehingga risiko terkena penyakit hati dapat menurun. Jika kesehatan terjaga, hormon stabil, pertumbuhan sesuai maka kualitas hidup pun meningkat seperti tubuh menjadi berenergi karena metabolismenya lancar, memiliki badan yang kuat karena tulang sehat dan fungsi tubuh berjalan dengan lancar, dan bahkan mempengaruhi kemampuan kognitif yang berkaitan dengan kecerdasan atau emosi atau kemampuan bersosialisasinya. Selain untuk memperbaiki kualitas hidup, terapi ini juga dapat digunakan sebagai terapi untuk sindrom turner. Namun, pada beberapa orang penggunaan rhGH dapat menunjukan efek samping seperti potensi terkena diabetes karena gula dalam tubuh tidak terdeteksi oleh hormon yang berperan dalam metabolsime gula yaitu insulin sehingga gula tidak dapat dicerna atau singkatnya mengalami resistensi insulin. Selain itu, rhGH harus dijaga dosis nya dalam dosis tinggi dapat menyebabkan gejala sakit pada otot dan sendi atau tulang karena pendewasaannya akan meningkat sehingga dapat terjadi epifisis atau pertumbuhan tulang berhenti tidak pada waktunya. Dosis yang tinggi juga dapat menyebabkan edema yang gejalanya dapat menurun seiring penurunan dosis rhGH. Selain itu, dapat meningkatkan risiko kanker prostat atau payudara karena berkorelasi dengan pengaruh peningkatan salah satu hormon yang dipancing oleh growth hormone. Namun hal tersebut dapat dicegah dengan mengukur kadar antigen yang berhubungan spesifik dengan prostat secara rutin. Terakhir, terdapat juga risiko langka yaitu peningkatan tekanan pada otak yang menyebabkan terjadinya sakit kepala atau gangguan penglihatan pada anak-anak (Root & Root 2002).

Banyak produk human growth hormone rekombinan (rhGH) yang telah dipasarkan oleh berbagai perusahaan farmasi dan disetujui oleh FDA. Salah satu contoh dari rhGH yang banyak dipasarkan di industri farmasi adalah Genotropin yang diproduksi oleh Pharmacia and Upjohn. Umumnya, Genotropin digunakan untuk pengobatan anak-anak maupun orang dewasa yang mempunyai gangguan atau defisiensi hormon pertumbuhan dan kondisi terkait lainnya seperti Turner’s syndrome dan Prader-Willi syndrome. Selain itu, juga terdapat beberapa contoh lain dari rhGH komersial seperti Humatrope (Eli Lilly), Norditropin (Novo Nordisk), Omnitrope (Sandoz Inc.), dan Saizen (EMD Serono, Inc.) (Ho & Gibaldi 2013).

Recombinant human growth hormone (rhGH) adalah hormon pertumbuhan manusia yang diproduksi melalui teknologi rekombinan yang mempunyai beragam manfaat bagi manusia yang mengalami gangguan hormon pertumbuhan seperti menangani defisiensi hormon pertumbuhan, mendorong hormon pertumbuhan tulang, menjaga keseimbangan metabolisme lipid, terapi sindrom Turner, dan mempengaruhi kemampuan kognitif seseorang. Produksi recombinant human growth hormone dilakukan melalui teknik rekombinan yang mutakhir yaitu melakukan transfeksi vektor plasmid pUC8 sebagai pembawa gen penyandi human growth hormone ke dalam sel CHO (Chinese Hamster Ovary), kemudian ditumbuhkan pada bioreaktor. CHO digunakan karena rhGH dapat diproduksi secara efisien dengan jumlah yang banyak. Meskipun penggunaan rhGH mempunyai banyak manfaat, penggunaan rhGH dapat menyebabkan efek samping pada dosis yang tinggi seperti diabetes, edema, nyeri sendi, kanker prostat dan payudara serta sakit kepala pada anak-anak. Oleh karena itu, penggunaan dosisnya harus diperhatikan. Metode produksi hormon menggunakan sel CHO merupakan sebuah teknologi inovatif yang masih digunakan hingga saat ini di seluruh dunia.

DAFTAR PUSTAKA:

Carter PJ. 2011. Introduction to current and future protein therapeutics: A protein engineering perspective. Experimental Cell Research. 317(1): 1261-1269.

Emtner M, Mathews LS, Norstedt G. 1990. Growth hormone (GH) stimulates protein synthesis in cells transfected with GH receptor complementary DNA. Molecular Endocrinology. 4(12): 2014-2020.

Fus-Kujawa A, Prus P, Bajdak-Rusinek K, Teper P, Gawron K, Kowalczuk A, Sieron AL. 2021. An overview of methods and tools for transfection of eukaryotic cells in vitro. Frontiers in bioengineering and biotechnology. 9(1): 1-15.

Ho RJY, Gibaldi M. 2013. Biotechnology and biopharmaceuticals: transforming proteins and genes into drugs. Ed ke-2. Hoboken (US): Wiley-Blackwell. 

Lu M, Flanagan JU, Langley RJ, Hay MP, Perry JK. 2019. Targeting growth hormone function: strategies and therapeutic application. Signal Transduction and Targeted Therapy. 1(1): 1-11.

Rezaei M, Zarkesh-Esfahani SH, Gharagozloo M. 2013. The effect of different media composition and temperatures on the production of recombinant human growth hormone by CHO cells. Research in Pharmaceutical Sciences. 8(3): 211-217.

Ritacco FV, Wu Y, Khetan A. 2018. Cell culture media for recombinant protein expression in Chinese Hamster Ovary (CHO) cells: history, key components, and optimization strategies. Biotechnology Progress. 34(6): 1-20. DOI: 10.1002/btpr.2706.

Root AW, Root MJ. 2002. Clinical pharmacology of human growth hormone and its secretagogues. Current Drug Targets-Immune, Endocrine & Metabolic Disorders. 2(1): 27-52.

OUR INFOGRAPHIC:

Gambar 4  Infografis