Kultur Jaringan Sel dan Organ

Kultur jaringan adalah metode penelitian biologi di mana fragmen jaringan dari hewan atau tumbuhan yang ditransfer ke lingkungan buatan di mana mereka dapat terus bertahan dan berfungsi. Jaringan kultur dapat terdiri dari satu sel, populasi sel, atau keseluruhan atau sebagian dari organ. Sel dalam kultur dapat berkembang biak, mengubah ukuran, bentuk, atau fungsi, dengan menunjukkan aktivitas khusus (sel-sel otot, misalnya, mungkin berkontraksi), atau berinteraksi dengan sel lain.

Kultur jaringan merupakan perkembangan yang relatif baru. Pada tahun 1907 ahli zoologi Amerika Ross G. Harrison berhasil menunjukkan proses pertumbuhan sel saraf katak dalam medium gumpalan getah bening. Setelah itu, sejumlah peneliti berhasil dalam budidaya sel hewan, gunakan sebagai media kultur berbagai cairan biologis, seperti getah bening, darah serum, plasma, dan ekstrak jaringan.


Kultur jaringan memungkinkan untuk mengontrol lingkungan selular, yang memungkinkan perilaku sel dapat dipelajari dan dimanipulasi. Kultur jaringan telah mengungkapkan informasi dasar tentang sel mengenai komposisi dan bentuk mereka, aktivitas biokimia, genetika, dan reproduksi mereka, nutrisi mereka, metabolisme, fungsi khusus, dan proses penuaan dan penyembuhhan, efek pada sel-sel dari fisik, kimia, dan agen biologi (misalnya, obat-obatan dan virus), dan perbedaan antara sel normal dan sel-sel abnormal seperti kanker. Bekerja dengan kultur jaringan telah membantu untuk mengidentifikasi infeksi, kekurangan enzim, dan kelainan kromosom, untuk mengklasifikasikan tumor otak, serta merumuskan dan menguji obat-obatan dan vaksin.

Sel dapat tumbuh dalam medium kultur asal biologis seperti serum darah atau ekstrak jaringan, dalam medium sintetik kimia tertentu, atau campuran keduanya. Media harus berisi proporsi yang tepat dari nutrisi yang diperlukan untuk sel untuk dipelajari dan harus tepat asam atau basa. Kultur biasanya tumbuh baik sebagai lapisan tunggal dari sel-sel pada permukaan kaca atau plastik atau sebagai suspensi pada medium cair atau setengah padat. Untuk memulai kultur, sampel kecil jaringan yang tersebar pada atau dalam medium, dan termos, tabung, atau piring yang mengandung kultur kemudian diinkubasi, biasanya pada suhu yang mendekati lingkungan normal jaringan itu. Kondisi steril dipelihara untuk mencegah kontaminasi dengan mikroorganisme.

Sel hidup kultur dapat langsung diperiksa dengan mikroskop atau diamati melalui foto-foto dan film yang diambil melalui mikroskop. Sel juga dapat dibunuh, diawetkan, dan diwarnai untuk pemeriksaan lebih lanjut atau dipotong menjadi beberapa bagian tipis untuk mengungkapkan rincian tambahan di bawah mikroskop cahaya atau elektron.

Sel dalam kultur jaringan dikenakan berbagai pengobatan eksperimental. Misalnya, virus, obat-obatan, hormon, vitamin, mikroorganisme penyebab penyakit, atau dicurigai zat kimia penghasil kanker dapat ditambahkan ke kultur. Terkadang kultur yang tumbuh dari sel tunggal, menghasilkan populasi biologi seragam disebut klon.

Kultur telah digunakan untuk menyelidiki proses dasar pertumbuhan dan perkembangan pada jaringan normal dan abnormal. Salah satu temuan adalah bahwa sel-sel normal menjalani proses penuaan, mempertahankan kemampuan mereka untuk berkembang biak mudah hanya 50 sampai 100 generasi, setelah itu tingkat nyata berkurang. Banyak sel-sel kanker, di sisi lain, ternyata dapat diabadikan selamanya.

Sejak penemuan bahwa virus tertentu akan tumbuh dalam kultur jaringan, teknik ini telah digunakan untuk memproduksi vaksin terhadap polio, influenza, campak, gondok, dan penyakit menular lainnya. Kultur sel juga menghasilkan inhibitor virus, termasuk interferon. Hormon sekarang sedang diproduksi dari kultur sel atau organ. Kultur sel darah putih dari dua individu dapat digunakan untuk menentukan kompatibilitas antara donor potensial dan penerima transplantasi jaringan. Dengan menghapus sel kultur dari wanita hamil, adalah mungkin untuk mengatakan apakah janinnya memiliki cacat kromosom terkait dengan sindrom Down (mongolisme).

Identifikasi dan diagnosis kelainan kromosom dan kelainan bawaan telah sangat ditingkatkan oleh perkembangan sel somatik genetika. Teknik kultur jaringan telah digunakan untuk kultur berbagai jenis sel hibrid yang mengandung kromosom dari spesies yang berbeda dalam sel yang sama, yang memungkinkan fungsi kromosom individu harus didefinisikan secara terpisah. Studi kultur jaringan telah mengklarifikasi penyebab genetik dari penyakit keturunan tertentu, dan metode telah dikembangkan untuk mendeteksi zat lingkungan yang dapat menyebabkan kerusakan gen. 

Sifat kanker tertentu telah dijelaskan oleh penemuan gen spesifik dan penyimpangan kromosom yang berhubungan dengan penyakit. Studi kultur sel telah mengungkapkan adanya sitoskeleton yang disebut dalam sel mamalia, yang memberikan sel bentuk dan mengatur berbagai kegiatan biokimia. Metode somatik genetika sel sedang diterapkan untuk sel tanaman dalam upaya untuk mengembangkan strain baru tanaman sereal dengan sifat nutrisi yang diperbaiki.