Potensi Dental Stem Cell Untuk Reparasi dan Renegerasi Gigi

Oleh Ketut Suardita, drg., Ph.D., Sp.KG. Subsp.KR(K)

Kerusakan jaringan gigi dapat diakibatkan oleh karies gigi, trauma, dan kelainan bawaan. Gigi adalah organ yang kompleks yang terdiri dari enamel, dentin/ pulpa kompleks dan ligamen periodontal yang melekat pada tulang alveolar. Masing-masing jaringan ini memiliki beberapa jenis sel yang berpartisipasi dalam pembentukan dan pemeliharaannya, sehingga regenerasi gigi merupakan proses yang rumit.¹ Kerusakan gigi seperti karies gigi adalah kondisi patologi gigi yang paling umum dan merupakan konsekuensi dari pengaruh asam pada komponen mineral gigi, baik email maupun dentin.² Lesi ini pada akhirnya dapat menyebabkan peradangan pulpa dan juga kehilangan gigi. Penanggulangan kerusakan jaringan gigi merupakan tantangan yang berat bagi peneliti ilmu dasar dan klinisi. Kerusakan jaringan gigi selain dapat mempengaruhi estetika dapat juga membuat pasien merasa tidak nyaman dan mempengaruhi fungsi. Pada saat ini perawatan standar untuk kondisi patologi ini berupa penggantian jaringan gigi dengan bahan sintetis atau pemasangan implant apabila terjadi kehilangan gigi.³ Perawatan standar untuk memperbaiki kerusakan jaringan gigi ini masih memiliki keterbatasan dan kurang dapat diprediksi secara klinis.

Saat ini telah dikembangkan suatu teknik yang disebut dengan teknik rekayasa jaringan atau tissue engineering untuk memperbaiki kerusakan jaringan tubuh termasuk jaringan gigi. Rekayasa jaringan merupakan pengembangan dari teknik biomaterial dimana tujuan dari rekayasa jaringan adalah untuk memulihkan, memelihara, atau memperbaiki jaringan yang rusak dan dapat juga untuk mengganti seluruh organ yang rusak. Ada tiga komponen utama rekayasa jaringan yaitu: biomaterial biomimetik, faktor pertumbuhan (growth factor), dan yang paling penting yaitu sel punca (stem cell). Stem cell juga dikenal sebagai sel “progenitor atau prekursor” merupakan sel yang mampu memperbaharui diri (self renewal) dan dapat berdiferensiasi menjadi berbagai jenis sel yang lain. Ada beberapa macam stem cell yaitu: 1) embryonic stem cells yang berasal dari embrio usia 4-5 hari; 2) embryonic germ cells yang dapat diisolasi dari gonad janin yang digugurkan; 3) adult stem cells yang terdiri dari hematopoietik dan mesenkim. Stem cell ini dapat berasal dari umbilical cord blood, umbilical cord, bone marrow dan peripheral blood, lemak, sumsum tulang dan jaringan gigi dan penyangga (dental stem cell) ; dan 4) induced pluripotent stem cells yaitu sel dewasa yang telah diprogram ulang secara genetik menjadi seperti embryonic stem cells.⁴

Dental stem cell dapat diisolasi dari berbagai jaringan gigi dan penyangga gigi. Sumber utama jaringan gigi yang dapat digunakan adalah gigi sulung, gigi bungsu dan gigi yang dicabut untuk perawatan ortodontik. Dental stem cell mempunyai kelebihan yaitu mudah diakses dan minimal invasif untuk mendapatkannya, dapat disimpan secara mudah, mempunyai interaksi yang baik dengan scaffol serta memiliki proliferasi dan potensi multidiferensiasi yang tinggi. Tingkat proliferasi dental stem cell 30-50% lebih tinggi jika dibandingkan dengan stem cell yang berasal dari  bone marrow.⁵ Macam-macam dental stem cell adalah: stem cell yang berasal dari pulpa atau dental pulp stem cells (DPSCs), dari gigi susu ataustem cells from exfoliated deciduous teeth (SHED), dari ligamen periodontal atau ligamen periodontal stem cells (PDL SCs), dari papila apikal ataustem cells from apical papilla (SCAP), dandarifolikel gigi ataudental follicle progenitor cells (DFPCs).⁶ Aplikasi klinis sel punca gigi terus dikembangkan sampai sekarang. Saat ini penelitian dental stem cell berfokus pada regenerasi dentin, pulpa dan gigi, tulang alveolar, regenerasi ligamen periodontal, perbaikan cacat kraniofasial, lesi mukosa mulut dan regenerasi kelenjar ludah setelah terapi radiasi.

Usaha untuk meregenerasi gigi merupakan era baru dalam kedokteran gigi dengan tujuan untuk mengembalikan kerusakan jaringan ke bentuk dan fungsi aslinya dengan menggunakan bahan pengganti yang bersifat biologis. Dental stem cell dapat digunakan untuk meregenerasi beberapa jaringan gigi yang rusak. Stem cell dari folikel gigi dapat membentuk kelompok sel seperti sferoid dalam kondisi invitro sedangkan dalam kondisi invivo dapat membentuk matriks sementum.⁷ Penelitian lain yang dilakukan secara secara in vitro maupun in vivo menunjukkan bahwa DPSC dapat membentuk dentin ektopik dan jaringan pulpa.⁸ Batouli dkk. menyatakan bahwa  DPSC dapat membentuk dentin pulp-like complex dan setelah 16 minggu, terbentuk jaringan seperti pulpa yang mengandung jaringan ikat fibrosa, pembuluh darah, dan odontoblas.⁹  SHED dapat digunakan sebagai alat bantu dalam rekayasa jaringan pulpa gigi karena terbukti dapat membentuk pulpa yang secara arsitektur mirip dengan pulpa normal. Huang GT (2009) dalam penelitiannya menunjukkan regenerasi de novo pulpa gigi dalam ruang saluran akar yang dikosongkan dengan menggunakan DPSC dan SCAP yang diisolasi dari gigi geraham ketiga manusia.¹⁰ Penelitian diatas mengindikasikan kemungkinan penggunaan dental stem cell sebagai terapi untuk perbaikan struktur gigi yang rusak.

Seperti kita ketahui, enamel adalah bagian gigi yang tidak dapat beregenerasi sendiri, oleh karena itu diperlukan teknik tissue engineering. Beberapa pendekatan telah dilakukan untuk meregenerasi enamel diantaranya dengan menggunakan protein email rekombinan amelogenin, surfaktan, atau menggunakan bahan kimia seperti larutan/pasta yang mengandung kalsium fosfat untuk mengembalikan lapisan email. Pendekatan-pendekatan tersebut tampaknya sulit untuk diaplikasikan secara klinis atau hanya dapat menghasilkan jumlah enamel yang minimal. Shinmura Y et al menyatakan bahwa epithelial rests of Malassez (ERM) yang dikombinasikan dengan dental pulp cells dapat membentuk jaringan seperti email.¹¹

Pertanyaan yang sekarang sering muncul adalah apakah teknik tissue engineering yang berdasakan dental stem cell dapat kita gunakan untuk menggantikan gigi yang hilang. Meregenerasi seluruh gigi dengan struktur enamel dan dentin secara in vivo adalah sebuah kenyataan, bukan suatu hal yang tidak mungkin. Pembentukan organ baru memerlukan sinkronisasi antara informasi posisi, morfogenesis, dan diferensiasi sehingga dapat menghasilkan organ yang tepat  baik posisi, ukuran, bentuk dan struktur. Rekayasa jaringan gigi utuh membutuhkan pembentukan mahkota, akar, ligamen periodontal, dan interaksi dengan tulang alveolar. Untuk mensimulasikan perkembangan gigi secara in vitro, diperlukan sel epitel dan mesenkim karena perkembangan gigi didasarkan pada interaksi epitel dan mesenkim. Dalam penelitiannya, Nakao dkk. menggunakan sel epitel dan mesenkim yang dikombinasikan dalam scaffold kolagen pada rongga gigi tikus dewasa menunjukkan adanya semua struktur gigi seperti odontoblas, ameloblas, pulpa gigi, pembuluh darah, mahkota gigi, ligamen periodontal, akar gigi, dan tulang alveolar.¹²

Masa depan kedokteran gigi akan berbasis regeneratif, di mana sel dari pasien sendiri dapat digunakan untuk mengobati kerusakan jaringan gigi. Selama beberapa tahun terakhir, kedokteran gigi telah mulai mengeksplorasi potensi aplikasi dental stem cell untuk perbaikan dan regenerasi struktur gigi ataupun gigi secara utuh. Potensi dental stem cell untuk  perbaikan dan regenerasi gigi masih memerlukan  penelitian lebih lanjut, khususnya menggunakan pendekatan secara in vivo.

Daftar Pustaka

1. Petersen PE, Bourgeois D, Ogawa H, Estupinan-Day S, Ndiaye C. The global burden of oral diseases and risks to oral health. Bull World Health Organ. 2005 Sep;83(9):661-9. 
2. Kidd EA. Clinical threshold for carious tissue removal. Dent Clin North Am. 2010 Jul;54(3):541-9. 
3. Scheller EL, Krebsbach PH, Kohn DH. Tissue engineering: state of the art in oral rehabilitation. J Oral Rehabil. 2009 May;36(5):368-89. doi: 10.1111/j.1365-2842.2009.01939.x. Epub 2009 Feb 18. PMID: 19228277; PMCID: PMC2744808.
4. Mantesso A, Sharpe P. Dental stem cells for tooth regeneration and repair. Expert Opin Biol Ther. 2009 Sep;9(9):1143-54. doi: 10.1517/14712590903103795. PMID: 19653863.
5. Gronthos S, Mankani M, Brahim J, et al. Postnatal human dental pulp stem cells (DPSCs) in vitro and in vivo. Proc Natl Acad Sci USA 2000;97(25):13625-30
6. Nedel F, Andre DA, Oliveira IO, Cordeiro MM, Casagrande L, Tarquinio SBC, Nor JE, Demarco FF. Stem Cells: Therapeutic Potential in Dentistry. J Contemp Dent Pract 2009 July; 4(10):090-096
7. Handa K, Saito M, Yamauchi M, Kiyono T, Sato S, Teranaka T, Sampath Narayanan A. Cementum matrix formation in vivo by cultured dental follicle cells. Bone. 2002 Nov;31(5):606-11. doi: 10.1016/s8756-3282(02)00868-2. PMID: 12477575.
8. Gronthos, S., Brahim, J., Li, W., Fisher, L. W., Cherman, N., Boyde, A., DenBesten, P., Gehron Robey, P. & Shi, S. 2001, ‘Stem cell properties of human dental pulp stem cells’, J Dent Res, 81(8):531-535, 2002.
9. Batouli S, Miura M, Brahim J, Tsutsui TW, Fisher LW, Gronthos S, dkk. Perbandingan osteogenesis dan dentinogenesis yang dimediasi sel induk. J Penyok Res. 2003; 82 :976–981. 
10. Huang GT, Gronthos S, Shi S. Mesenchymal stem cells derived from dental tissues vs. those from other sources: their biology and role in regenerative medicine. J Dent Res. 2009 Sep;88(9):792-806. doi: 10.1177/0022034509340867. PMID: 19767575; PMCID: PMC2830488.
11. George TJ Huang. Pulp and dentin tissue engineering and regeneration:current Progress Regen Med. 2009 September ; 4(5): 697–707.
12. G. Bluteau, H-U. Luder, C. De Bari2, T. A. Mitsiadis. Stem cells for tooth engineering.European Cells and Materials Vol. 1 6; 1 – 9. 2008.

Tentang penulis
Ketut Suardita, drg., Ph.D., Sp.KG. Subsp.KR(K) adalah Dosen di Fakultas Kedokteran Gigi, Institut Ilmu Kesehatan Bhakti Wiyata Kediri dengan Jabatan Akademik Lektor Kepala.