Artikel saya sebelumnya di BeritaIptek edisi 14 September 2005 dengan judul "Teknik Baru Menyelamatkan Ikan Langka", membahas sebuah sel yang bersifat fleksibel karena dapat berkembang menjadi sel sperma dan telur. Sel tersebut dinamakan primordial germ cells (PGCs) atau sel bakal gonad. Sel PGCs ini dapat digunakan untuk menghidupkan kembali ikan-ikan yang terancam punah sehingga sangat berguna untuk menjaga keragaman dan kelestarian hayati.

Akan tetapi, karena jumlah sel PGCs per ekor ikan relatif sedikit, untuk mengisolasinya membutuhkan keahlian tinggi, dan tingkat keberhasilan transplantasinya relatif rendah, maka aplikasinya di lapangan relatif sulit untuk dilakukan. Dengan demikian diperlukan sel yang memiliki fleksibilitas yang mirip PGCs, tetapi dengan metode isolasi sederhana dan tingkat keberhasilan transplantasinya tinggi.

Salah satu kandidat alternatif PGCs adalah pengembangan stem sel spermatogonia. Pada tikus, secara morfologi ukuran stem sel spermatogonia lebih kecil dari sel PGCs. Pola metilasi DNA juga dapat membedakan sel PGCs dengan stem sel spermatogonia. Pola ekspresi beberapa jenis gen-gennya juga berbeda.

Pada ikan, kedua jenis sel tersebut juga bisa dibedakan dari ukurannya, tetapi belum diketahui marker atau penanda gen yang bisa membedakan keduanya. Selain itu, belum ada bukti langsung bahwa sel spermatogonia (sel testikular jantan) mengandung populasi stem sel. Dalam artikel ini akan dibahas mengenai sel spermatogonia yang memiliki daya plastisitas yang sama dengan sel PGCs. Sel spermatogonia secara alamiah akan berkembang akan menjadi sperma, tetapi bila disuntikkan ke perut (Gambar 1) embrio ikan betina akan berkembang menjadi telur.



Stem sel spermatogonia dapat digolongkan menjadi dua jenis, yaitu stem sel spermatogonia yang belum terdiferensiasi dan yang terdiferensiasi. Sel spermatogonia yang telah terdiferensiasi akan mengalami proliferasi (pembelahan) mitotik dan meiotik hingga menjadi spermatozoa. Sedangkan sel yang belum terdiferensiasi memiliki kemampuan memperbaharui diri (self-renew) sepanjang hidup organisme dan juga dapat terus berkembang menjadi spermatozoa seperti halnya sel spermatogonia terdiferensiasi. Stem sel ini dapat menurunkan informasi genetik ke generasi berikutnya melalui pematangan gonad dan fertilizasi.

Umumnya ikan memiliki ovari atau testis, tetapi ada beberapa jenis ikan tropis yang betinanya secara spontan dan dalam waktu singkat dapat berubah menjadi jantan atau sebaliknya dari jantan menjadi betina. Contoh ikan yang bisa berubah jenis kelaminnya secara spontan adalah ikan Amphiprion, Cirrhilabrus, Paracheinlinus, dan Centropyge. Hormon memegang peranan utama dalam pengubahan jenis kelamin ikan. Hal ini telah dibuktikan dengan pemberian hormon pada embrio ikan yang belum terdiferensiasi dan setelah dewasa ikan tersebut tumbuh menjadi jantan atau betina semua. Tetapi, belum diketahui jenis sel germinal apa yang mendukung perubahan kelamin ini.

Untuk mengetahui lebih banyak bagaimana fleksibilitas kelamin ikan bekerja pada tingkat seluler, Prof. Goro Yoshizaki dan kolega dari Tokyo University of Marine Science and Technology meneliti apakah sel spermatogonia mengandung sub-populasi sel yang memiliki kemampuan yang mirip stem sel yang dapat berkembang menjadi sperma atau telur.

Pertama-tama beberapa sel germinal dikumpulkan dari ikan rainbow trout jantan yang telah matang gonad. Spermatogonia ikan trout jantan ini telah dilabeli dengan gen yang berpendar bila disinari dengan ultraviolet (UV) sehingga bisa dibedakan dari sel somatik. Gen tersebut adalah green fluorescent protein (GFP). Kemudian sel spermatogonia tersebut disuntikkan ke perut embrio ikan yang baru menetas (Gambar 1).

Ikan-ikan hidup yang bersal dari hasil penyuntikan, diperoleh sekitar 39 persen ikan jantan dan menghasilkan sperma, sisanya tidak berkembang hingga umur satu tahun. Hal yang menarik adalah sekitar 37 persen ikan resipien mengandung ovari dengan sel telur yang membawa gen GFP. Hal ini menunjukkan bahwa sel telur tersebut berasal dari donor sel germinal.

Untuk membuktikan telur-telur tersebut hidup atau tidak, setelah ikan tersebut berumur dua tahun, telur-telur mereka dicampur dengan sperma secara buatan. Hasilnya menunjukkan bahwa telur-telur tersebut menetas dan normal. Hal ini menunjukkan bahwa sel telur itu tumbuh dan berkembang dari sel spermatogonia jantan, bukan berasal dari sel bakal telur resipien. Tingkat penyebaran donor sel spermatogonia di keturunan pertama adalah 2,14 persen untuk ikan betina, dan 5,46 persen untuk ikan jantan. Tingkat keberhasilan ini lebih tinggi dibandingkan bila menggunakan sel PGCs yang hanya 0,4 persen. Keberhasilan ini telah dilaporkan dalam Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Pada Drosophila, spermatogonial stem sel dapat melakukan regenerasi melalui proses dediferensiasi. Hal yang sama mungkin juga dialami oleh spermatogonial ikan setelah disuntikkan ke perut embrio ikan. Akan tetapi seperti yang dijelaskan di atas, karena belum ada penanda yang bisa digunakan untuk membedakan sel PGCs dan spermatogonia, maka klarifikasi dediferensiasi belum dapat dilakukan.

Menurut Guang Zhao, ahli stem sel dari University of Texas Southwestern Medical Center-Dallas, sel germinal ini mungkin tidak semudah bekerja di hewan lainnya, seperti mamalia (Science Daily News, 6 Februari 2006). Tetapi, Zhao setuju bahwa sel germinal ikan jantan memiliki karakter yang mirip dengan stem sel. Zhao menambahkan bahwa stem sel ikan ini mungkin dapat berkembang menjadi sel lain disamping menjadi sel germinal.

Stem sel spermatogonia memiliki potensi sebagai alat untuk mengkonservasi populasi ikan yang terancam punah dan mungkin juga membantu menjelaskan fleksibilitas ikan yang bisa berganti kelamin. Sel ini juga dapat digunakan untuk produksi strain inbred dengan karakter genetik tertentu dalam waktu relatif singkat dibandingkan dengan cara yang ada saat ini.

Alimuddin, Doktor bidang Bioteknologi Akuakultur dari Tokyo University of Marine Science and Technology, staf FPIK IPB Bogor, dan anggota ISTECS chapter Jepang. Email: alimuddin_alsani@yahoo.com