Artikel ini merupakan karya dari Diandra Okta Pratama dari SMA N 22 Kabupaten Tangerang ( Juara 1 Lomba Kategori Artikel Biomedical Impact Competition 2024 oleh CALEA )

Secara fundamental, Microphysiological Systems (MPS) merupakan sebuah alat yang mana di dalamnya terdapat lingkungan yang terbuat dari sel-sel dan jaringan-jaringan tubuh manusia. Alat ini meniru kondisi dalam organ tubuh manusia sehingga pengujian obat-obatan yang dikembangkan dapat dilakukan seolah-olah obat tersebut berada di dalam tubuh manusia. Dalam pengembangan obat-obatan, biasanya obat-obatan yang dikembangkan akan melalui tahap pengujian menggunakan hewan. Metode ini sering kali dianggap kejam dan tidak akurat, namun selama puluhan dekade, hanya metode itu yang kita miliki. Namun, dengan penemuan Microphysiological Systems (MPS) yang diperkenalkan oleh Wyss Institute yang berbasis di Boston, Massachusetts, pengembangan obat-obatan di masa depan diperkirakan tidak lagi membutuhkan pengujian pada hewan. Selain menghilangkan kebutuhan akan pengujian hewan, pengujian obat-obatan berbasis MPS terbukti lebih akurat. Pada tahun 2022, sebuah perusahaan melakukan uji coba terhadap 27 jenis obat-obatan berbeda menggunakan MPS yang berisi simulasi organ hati manusia. Obat-obatan tersebut awalnya telah lolos uji pada hewan, namun setelah diuji menggunakan MPS, ternyata obat-obatan tersebut dapat menyebabkan keracunan dan gangguan hati pada manusia, sehingga dapat disimpulkan bahwa pengujian obat-obatan menggunakan MPS lebih menguntungkan dari pengujian pada hewan. Microphysiological Systems (MPS) merupakan terobosan penting dalam dunia medis, dan implementasinya dapat merevolusi proses pengembangan obat-obatan, oleh karena itu MPS mendapat banyak perhatian dari lembaga penelitian dan perusahaan biofarmasi terkemuka yang membuat potensi MPS tidak dapat diragukan. Berikut adalah penjelasan mendetail mengenai MPS.

1. Apa Itu Microphysiological Systems ?

Microphysiological Systems (MPS) adalah perangkat mikrofluida in vitro yang memiliki saluran berisi sel-sel atau jaringan organ manusia. Para ilmuwan mengalirkan berbagai obat-obatan melalui saluran ini untuk diuji, kemudian mengamati perubahan atau efek yang ditimbulkan obat-obatan tersebut pada sel-sel dalam saluran ini. Karena sel-sel yang digunakan adalah sel manusia, perangkat ini sangat efektif dalam pengujian dan memastikan hasil yang akurat serta aman bagi manusia sebagai konsumen obat-obatan yang dikembangkan. Singkatnya, Microphysiological Systems adalah alat yang meniru lingkungan dalam organ manusia.

2. Pengembangan Microphysiological Systems

Pengembangan MPS dimulai pada tahun 2007 ketika Donald Ingber, salah satu Direktur Wyss Institute, mendapatkan inspirasi untuk menciptakan lingkungan yang meniru organ manusia dalam bentuk in vitro setelah menyaksikan demonstrasi tentang konstruksi paru paru manusia dalam bentuk chip tanpa sel hidup. Setelah tiga tahun pengembangan, akhirnya Donald Ingber berhasil menciptakan konstruksi yang sama, tetapi dengan sel hidup. Dengan dukungan dari DARPA (Defense Advanced Research Project Agency), FDA (Food and Drug Administration), dan NIH (National Institute of Health), Donald Ingber dan timnya berhasil menciptakan 15 jenis MPS yang berbeda, termasuk yang meniru hati, usus, ginjal, dan sumsum tulang belakang manusia. Mereka juga berhasil memvalidasi potensi MPS dengan mendemonstrasikan bahwa MPS dapat meniru efek obat-obatan yang sudah ada terhadap organ-organ manusia, sehingga dapat digunakan dalam pengembangan obat-obatan.

3. Cara Kerja Microphysiological Systems

Microphysiolocigal Systems bekerja dengan meniru lingkungan di dalam organ manusia dengan cara menggabungkan sel hidup manusia dengan mikrofluida dalam sebuah saluran kecil. Saluran dalam Microphysiological Systems juga dirancang untuk meniru aliran fluida dan regangan mekanis untuk menciptakan dan mempertahankan kondisi yang serupa dengan fisiologi manusia.

4. Pemanfaatan Microphysiological Systems (MPS)

Microphysiological Systems (MPS) adalah terobosan baru dalam dunia medis dan farmasi yang memungkinkan pengujian obat tanpa penggunaan hewan serta memberikan hasil pengujian yang lebih akurat dan aman bagi manusia. MPS memungkinkan para ilmuwan untuk mengkonstruksi lingkungan yang mirip dengan yang terdapat dalam organ manusia seperti jantung, hati, usus, dan lain-lain. Hal ini memungkinkan para ilmuwan untuk meneliti efek dari obat-obatan yang diuji terhadap tubuh manusia. Empat tahun setelah MPS pertama kali dibuat, Wyss Institute meluncurkan Emulate, sebuah perusahaan yang berspesialisasi dalam mengkomersialkan penemuan ini dan membawa terobosan baru ini ke pasar. Hingga saat ini, MPS telah digunakan di lebih dari 150 laboratorium di seluruh dunia, termasuk 17 dari 25 perusahaan biofarmasi terkrmuka di dunia. MPS juga digunakan oleh FDA untuk menguji keamanan dan efek dari vaksin COVID-19 produksi AstraZeneca terhadap tubuh manusia.

5. Kelebihan Penggunaan Microphysiological Systems (MPS)

Sebagai teknologi baru, penerapan Microphysiological Systems dalam proses pengembangan, terutama dalam pengujian obat-obatan, membawa banyak manfaat yang tidak ditemukan dalam prosedur pengujian obat-obatan sebelumnya. Berikut adalah kelebihan penerapan MPS dalam proses pengembangan obat-obatan:
a) Penerapan MPS menawarkan lingkungan mikro yang dinamis dan spesifik untuk jaringan tertentu yang ingin diteliti.
b) Penggunaan MPS menawarkan relevansi yang lebih tinggi dalam hasil pengujian obat-obatan terhadap manusia karena MPS mengandung sel manusia.
c) Menggunakan berbagai jenis sel untuk meniru kompleksitas proses in vivo dengan lebih baik.
d) Meniru proses fisiologi manusia seperti aliran darah, pernapasan, dan gerak peristaltik.
e) Biaya yang lebih rendah dibandingkan model hewan yang biasanya digunakan dalam tahap akhir pengembangan obat-obatan, serta mengurangi ketergantungan terhadap pengujian hewan.
f) Dapat digunakan dalam pengujian pengobatan presisi pada kelompok atau individu tertentu.

6. Kekurangan Penggunaan Microphysiological Systems (MPS)

Sebagai teknologi baru, tentunya MPS memiliki beberapa kekurangan, kekurangan dari MPS antara lain:
a) MPS memiliki umur yang lebih pendek dibandingkan subjek hewan yang biasanya digunakan dalam pengujian obat.
b) Memerlukan pelatihan yang lebih banyak untuk menggunakannya dibandingkan proses pengujian obat-obatan in vitro lainnya.
c) Lebih mahal dibandingkan model konvensional in vitro yang pada umumnya digunakan.

Kesimpulannya, Microphysiological Systems (MPS) adalah terobosan penting dalam dunia medis yang dapat membawa banyak manfaat dalam proses pengembangan obat-obatan, terutama pada tahap akhir di mana obat-obatan yang dikembangkan harus melalui serangkaian pengujian untuk memastikan keamanan dan efektivitasnya terhadap tubuh manusia. MPS menawarkan metode alternatif dalam pengujian obat-obatan yang meniru lingkungan dalam organ manusia beserta proses fisiologinya, sehingga menghasilkan hasil pengujian yang relevan terhadap tubuh manusia.