Sebuah startup keluar dari Utah, Paterna Biosciences, mengatakan mereka telah berhasil menumbuhkan sperma manusia yang berfungsi di laboratorium dan menggunakan sperma tersebut untuk membuat embrio yang tampak sehat. Teknik ini pada akhirnya dapat membantu pria dengan jenis penyakit tertentu infertilitas mempunyai anak kandung.
Temuan ini belum dipublikasikan dalam jurnal peer-review atau diverifikasi secara independen. WIRED adalah pihak pertama yang melaporkan kemajuan tersebut.
Prosesnya melibatkan isolasi sel induk pembuat sperma dari jaringan testis dan membujuk sel tersebut menjadi sperma lengkap di dalam cawan. Para ilmuwan telah melakukannya mencoba memproduksi sperma di luar tubuh, yang dikenal sebagai spermatogenesis in vitro, selama hampir satu abad. Tim Jepang adalah pertama yang memproduksi sperma tikus yang layak di laboratorium pada tahun 2011, namun membuat sperma manusia ternyata menjadi tugas yang lebih sulit.
Perusahaan bioteknologi lainnya, Kallistem di Perancis, mengklaim hal tersebut spermatogenesis in vitro tercapai pada tahun 2015, namun beberapa peneliti luar mempertanyakan apakah sperma tersebut telah berkembang sempurna, dan perusahaan tersebut tidak membuktikan bahwa sperma tersebut mampu membuahi sel telur.
Dibutuhkan waktu kurang lebih dua bulan dan beberapa langkah agar sel induk pembentuk sperma menjadi sperma matang di dalam tubuh. Setelah sel induk diproduksi di tubulus testis yang melingkar rapat, mereka menjalani meiosis, membelah untuk menghasilkan sel dengan 23 kromosom. Ini adalah saat sperma juga mengembangkan struktur ekor dan kepala yang dibutuhkan untuk berenang. Dari sana, sperma berpindah ke bagian lain testis, tempat mereka memperoleh kemampuan untuk berenang. Sebuah tabung yang disebut vas deferens kemudian mengangkut sperma dan melepaskannya ke dalam ejakulasi.
“Ada mekanisme kontrol yang sangat ketat di setiap langkah tersebut,” kata Alexander Pastuszak, CEO dan salah satu pendiri Paterna, yang juga seorang ahli urologi bersertifikat dan profesor bedah di Fakultas Kedokteran Universitas Utah. “Kami telah menemukan instruksi yang diperlukan untuk mengajarkan sel induk ini menjadi sperma normal yang matang.”
Paterna awalnya menguji apakah tubulus testis tempat sperma matang dapat dikultur di laboratorium dan digunakan untuk menghasilkan sperma, tetapi ternyata itu bukan pendekatan terbaik. Pada akhirnya, perusahaan tersebut menemukan cara untuk memelihara sel induk pembentuk sperma di dalam wadah dan membujuknya menjadi sperma. Tim menggunakan biologi komputasi untuk memprediksi sinyal molekuler yang penting pada setiap langkah proses pembuatan sperma. Mereka kemudian menguji berbagai kombinasi molekul untuk menginduksi setiap tahap tersebut hingga mendapatkan hasil yang tepat.
“Ini sangat besar,” kata Larry Lipshultz, profesor urologi di Baylor College of Medicine, yang tidak terlibat dengan Paterna. “Orang-orang tidak mengerti, atau tidak pernah tahu, faktor pertumbuhan apa yang harus disuplai ke sel-sel ini agar menjadi sperma matang. Tampaknya, mereka telah mengidentifikasi zat-zat ini.”
Mampu menghasilkan sperma di laboratorium telah lama menjadi tujuan bidang kesuburan. Sekitar setengah dari semua kasus infertilitas terkait dengan faktor pria, termasuk jumlah sperma yang rendah, bentuk sperma yang tidak normal, atau kemampuan berenang yang buruk. Sekitar 10 hingga 15 persen pria tidak subur sama sekali tidak memiliki sperma saat ejakulasi dan hanya memiliki sedikit atau bahkan tidak punya pilihan untuk memiliki anak kandung. Kelompok inilah yang pada awalnya diharapkan dapat dibantu oleh Paterna. Meskipun mereka tidak menghasilkan sperma, para pria ini tampaknya masih memiliki sel induk yang menghasilkan sperma, kata Pastuszak.
Penelitian yang dilakukan oleh Paterna dan peneliti lainnya menunjukkan bahwa bukan sel induk yang rusak, namun lingkungan mikro di sekitarnya, termasuk sel pendukung, yang rusak. Dengan meniru lingkungan yang sehat di laboratorium, Pastuszak berpendapat perusahaannya dapat menghasilkan sperma yang sehat.
Tujuannya, katanya, adalah menghasilkan ribuan sperma dari biopsi jaringan standar. Perusahaan ini memiliki tingkat keberhasilan yang tinggi dalam menghasilkan sperma dari puluhan sampel jaringan.
Pastuszak mengatakan pengujian awal menunjukkan sperma buatan laboratorium terlihat “sangat identik” dengan sperma yang dibuat secara alami. Namun, prosedur ini belum siap digunakan untuk memulai kehamilan. Paterna menciptakan embrio sebagai tes awal untuk memvalidasi bahwa sperma buatan laboratoriumnya benar-benar layak. Perusahaan berencana melakukan penelitian yang lebih besar dan komprehensif yang melibatkan pria penderita infertilitas. Paterna akan mengekstrak sperma dari jaringan ejakulasi atau testis mereka dan menggunakan metode tersebut untuk menghasilkan sperma bagi para pria. Dari sana, perusahaan akan menggunakan sperma yang diekstraksi dan sperma buatan laboratorium untuk membuahi sel telur di laboratorium, membandingkan tingkat pembuahan antara kedua kelompok, dan menganalisis embrio yang dihasilkan untuk mengetahui kelainan fisik dan genetik.
“Hal ini akan memberi tahu kita banyak hal mengenai kemanjuran dan keamanan pendekatan ini. Ini akan memberi tahu kita apakah ada mutasi yang dihasilkan oleh proses in vitro,” kata Pastuszak. Setelah itu, uji coba sperma buatan laboratorium untuk memulai kehamilan bisa dimulai paling cepat tahun depan.
Jenis pengobatan tertentu, inseminasi intrauterin, dan fertilisasi in vitro konvensional, atau IVF, dapat membantu pria yang mengalami penurunan kuantitas atau kualitas sperma. Namun bagi pria yang tidak menghasilkan sperma sama sekali, pilihan pengobatannya lebih terbatas.
“Dalam hal infertilitas pria, skenario yang paling menantang bagi dokter adalah ketika pria tidak memiliki sperma,” kata Ryan Flannigan, seorang ahli bedah yang berspesialisasi dalam pengambilan sperma di Vancouver Prostate Centre di Kanada, yang bukan bagian dari Paterna. “Anda melihat dampak emosional dan dampaknya terhadap individu dan pasangan ini.”
Bagi pria-pria ini, prosedur pembedahan untuk mencari sperma di jaringan testis adalah salah satu pilihannya. Tindakan ini memerlukan anestesi umum dan dapat memakan waktu hingga empat jam, tergantung seberapa cepat sperma ditemukan. Meski begitu, ahli bedah gagal menemukan sperma dalam sebagian besar kasus.
Teknologi Paterna dirancang untuk menggantikan proses tersebut, dengan mengambil biopsi kecil pada jaringan testis di ruang praktik dokter. Jaringan tersebut akan dikirim ke Paterna, yang akan melakukan spermatogenesis in vitro. Perusahaan berencana mengenakan biaya antara $5.000 dan $12.000 untuk prosedur ini.
Flannigan mengatakan teknik Paterna juga dapat digunakan untuk anak laki-laki yang menjalani kemoterapi untuk pengobatan kanker sebelum pubertas, karena sel induk pembentuk sperma sudah ada sejak lahir. Pasien kanker muda mempunyai pilihan untuk membekukan dan mengawetkan jaringan testis selama bertahun-tahun, namun melakukan transplantasi kembali masih bersifat eksperimentaldan tidak ada kelahiran yang dilaporkan.
Upaya lain untuk menghasilkan sperma di laboratorium berfokus pada batang, kulit, atau sel darah yang berpotensi majemuk yang telah diprogram ulang ke keadaan mirip embrio. Sel induk ini dapat dimasukkan ke dalam jenis sel apa pun di tubuh menggunakan serangkaian instruksi yang tepat. Para ilmuwan telah berhasil menghasilkan sperma dan sel telur yang berfungsi dari sel induk tikus yang berpotensi majemuk dan menciptakan keturunan yang sehat. Tekniknya, yang dikenal sebagai in vitro gametogenesisdapat digunakan untuk membantu pasangan sesama jenis memiliki anak kandung, karena sel telur atau sperma secara hipotetis dapat dibuat dari sampel kulit.
Justin Dubin, ahli urologi dan direktur kesehatan seksual pria di Baptist Health Miami Cancer Institute, mengatakan kemajuan Paterna sangat menggembirakan namun biaya akan menjadi faktor pembatas bagi banyak pasien di AS dan tempat lain di mana perawatan kesuburan sangat mahal.
“Kita punya begitu banyak pilihan luar biasa dalam perawatan kesuburan, namun banyak di antaranya yang tidak dilindungi oleh asuransi,” katanya.
“Ini merupakan kerugian besar bagi pasien kami, bagi populasi dunia, karena tidak memberikan sarana bagi masyarakat untuk mencapai keluarga yang mereka inginkan.”
