06. Embriogenesis dan Induksi Embrio

http://aff.fkh.ipb.ac.id
EMBRIOGENESIS
DAN INDUKSI EMBRIO (BAGIAN II)
LABORATORIUM EMBRIOLOGI
FAKULTAS KEDOKTERAN HEWAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Indikator pencapaian:
http://aff.fkh.ipb.ac.id
 Definisi dan tahapan embriogenesis (pembelahan, blastulasi, gastrulasi dan
neurulasi)
 Parameter pertumbuhan dan perkembangan embrio
 Pertumbuhan dan perkembangan embrio (waktu, tempat, proses)
 Pembelahan, Blastulasi, Gastrulasi dan Neurulasi
 Kaitan Tipe Pembelahan dengan Tipe Sel Telur
 Prinsip perkembangan: Segregasi sitoplasma dan induksi embrionik terkait
dengan potensi prospektif sel
 Konsep organiser yang menjelaskan tentang proses induksi terkait dengan
peta takdir
 Peranan hereditas inti dan sitoplasma (maternal) dalam perkembangan
 Aktivasi gen dalam proses diferensiasi (metilasi dan asetilasi) terkait dengan
waktu dan proses embriogensis
 Kembar identik (monozigotik): komplit dan inkomplit
 Khimerism termasuk freemartin
 Wawasan bioteknologi: splitting, kloning, stem cell
Prinsip perkembangan: Segregasi sitoplasma
dan induksi embrionik terkait dengan potensi prospektif sel
http://aff.fkh.ipb.ac.id
Diferensiasi terjadi melalui :
1. Segregasi sitoplasmic
(cytoplasmic determination)
Proses diferensiasi secara independen. Sel bersifat
unipoten (determined). Kerusakan satu sel bisa cacat.
disebut juga Mozaic Development (moluska, tunika,
anelida)
2. Induksi embrionik (Progressive Determination)
Diferensiasi secara dependen melalui interaksi seluler.
Sel pada awalnya totipoten, pluripoten dan berangsur
menjadi unipoten.
disebut juga Regulatory Development (Vertebrata:
amfibia, mamalia)
http://aff.fkh.ipb.ac.id
1. Segregasi sitoplasma (cytoplasmic determination)
http://aff.fkh.ipb.ac.id
= Mozaic Development
http://aff.fkh.ipb.ac.id
2. Regulative Development /Embryonic Induction
(progressive determination)
Contoh paling menonjol pada embrio MAMALIA
Embrio dini memiliki sifat totipotensi
Diferensiasi & determinasi, melalui
proses interaksi langsung & induksi
Proses Induksi Embrio
Secara Bertahap
• Potensi
• Induksi, Diferensiasi
• Determinasi
Potensi Sel:
http://aff.fkh.ipb.ac.id
kemampuan sel untuk berdiferensiasi
Totipotensi >>>> Pluripotensi >>> Unipotensi
Diferensiasi:
 perubahan bentuk & fungsi sel atau sekelompok sel kedalam
bentuk/ fungsi yg baru
Determinasi
 takdir sel menjadi tetap melalui proses diferensiasi (perubahan
biokimia dan fungsi seluler)
Proses pematangan dimana sel yg telah mengalami
determinasi (determined) dapat dikenali sbg sel
spesifik
http://aff.fkh.ipb.ac.id
TOTIPOTENSI:
Kemampuan masing-masing blastomer untuk berdiferensiasi
sangat luas, dapat membentuk individu utuh,
Contohnya: pada embrio mamalia tahap 2-8 sel.
Dapat dibuktikan melalui percobaan:
1. Dengan cara melukai (mengurangi) salah satu blastomer
2. Penambahan blastomer (agregasi embrio): pd pembuatan
hewan khimera.
3. Percobaan pemisahan blastomer (pembuatan kembar
identik)
Percobaan Totipotensi
http://aff.fkh.ipb.ac.id
A. Mematikan (pengurangan) satu blastomer
B. Penambahan satu blastomer : Pembuatan hewan khimera
http://aff.fkh.ipb.ac.id
EKSPERIMENTAL
TOTIPOTENSI
MORULA
AGREGASI
BLASTOMER
HEWAN
KHIMERA
http://aff.fkh.ipb.ac.id
TOTIPOTENSI, contohnya pd kejadian kembar identik
http://aff.fkh.ipb.ac.id
Pembentukan sel darah
Pluripoten 
Konsep Organiser, yang menjelaskan
http://aff.fkh.ipb.ac.id
tentang proses induksi terkait dengan peta takdir
Potensi Prospektif dan Nasib Prospektif
1. Pada blastula:
Potensi prospektif >> Nasib prospektif
2. Pada Gastrula:
Potensi prospektif = Nasib prospektif
Kemampuan induksi suatu daerah pada embrio
Tergantung lokasi daerah dan umur embrio
Sifat totipotensi embrio hanya terbatas pada EMBRIO DINI tahap preimplantasi
http://aff.fkh.ipb.ac.id
Akibat pembelahan, diferensiasi, migrasi
Terjadi penurunan potensi dan terbentuknya PUSAT INDUKSI
KONSEP ORGANIZER
ORGANIZER PRIMER
Pada embrio mamalia, sel-sel blastomer yg semula bersifat
totipoten secara bertahap mengalami diferensiasi dan terjadi
penurunan potensi; namun terbentuk suatu pusat induksi yg akan
merangsang proses diferensiasi sel-sel lain di sekitarnya
Teori dan kemampuan induksi dapat dibuktikan dgn percobaan:
Teknik transplantasi jaringan
Percobaan transplantasi pd blastula amfioksus
Bagian dorsal (bakal notokorda) blastula amfioksus mampu induksi
pembentukan daerah kepala-II
Transplantasi bagian simpul hensen embrio ayam (awal gastrula)
Simpul Hensen mampu induksi pembentukan buluh saraf – II
Patten & Charlson,1974
Percobaan tranplantasi daerah bakal mata pd blastula
amfioksus
Takdir sel
resipien
Kemampuan induksi
Transplantasi
http://aff.fkh.ipb.ac.id
PETA TAKDIR
Daerah-daerah
tertentu pada
sel telur atau
blastoderm
embrio telah
memiliki nasib
(takdir) tertentu
yang akan
berkembang
menjadi bagianbagian atau
organ tertentu
Membuktikan PETA TAKDIR
a. Pewarnaan vital
b. Pelabelan
http://aff.fkh.ipb.ac.id
Peranan Hereditas Inti dan Sitoplasma
(maternal) dalam Perkembangan
Dua faktor utama sel yang mengatur
aktivasi gen pada proses perkembangan
1. Bahan Inti / NUCLEUS
2. Bahan SITOPLASMA
CELL NUCLEUS
http://aff.fkh.ipb.ac.id
CHROMOSOME
GENOME/ GENES/ DNA
http://aff.fkh.ipb.ac.id
Lanjutan………
Sebelum terjadi aktivasi genom embrio:
Faktor /produk maternal :
cytoplasmic maternal mRNA, proteins, antioxidant & organelles,
termasuk mitokondria (mengandung mDNA).
Kondisi awal faktor maternal pd oosit
merupakan faktor kritikal dalam perkembangan embrio.
Oosit berperan mengatur aspek:
a. meiosis (Polanski, 1997),
b. fertilisasi & pembelahan awal
c. memodulasi perkembangan epigenetik genom embrio
(Latham and Sapienza, 1998)
http://aff.fkh.ipb.ac.id
Aktivasi Genom Embrio
- terjadi secara bertahap
- waktu terjadinya berbeda antar species
Contoh: Pd mencit terjadi pada tahap 2 sel:
Sintesis RNA baru: rRNA (18-21 jam pi)
tRNA (26-29 jam pi)
Sintesis Protein pada masa embriogenesis:
Insulin & EGF (stimulasi aktivitas metabolisme shg
meningkatkan kecepatan pembelahan sel dan jumlah
blastomer)
Keberhasilan perkembangan zigot embrio  implantasi,
t’gantung pd: aktivasi gen & program perkembangan
Aktivasi Gen
http://aff.fkh.ipb.ac.id
dalam proses diferensiasi (metilasi dan
asetilasi) terkait dengan waktu dan proses embriogensis
http://aff.fkh.ipb.ac.id
Lanjutan…..
Sel somatis pd mamalia memiliki 2 copy genome (diploid)
Kontribusi nyata yg diberikan induk jantan & betina pada
anak-anaknya  berbeda-beda
Bagaimana gen yang diwariskan dr maternal & paternal
berbeda ekspresi ?
Terjadi switch off (silencing) pd salah satu copy gen induk
Genomic Imprinting
http://aff.fkh.ipb.ac.id
Genomic Imprinting,
suatu proses EPIGENETIK yg dinamis, yg terlibat
dalam pengaturan ekspresi sebagian kecil gen
dari genome mamalia melalui proses modifikasi
STRUKTUR DNA
Memberikan efek terhadap fenotip
Pd setiap generasi harus mampu di HAPUS (Off) dan BENTUK (On)
Ada 2 mekanisme utama yg terlibat dalam terjadinya imprinting,
yakni: 1. Modifikasi Asetilasi Histone
(memicu transkripsi)
2. Modifikasi Metilasi DNA (menekan
transkripsi)
1. Asetilasi Histone
Asetilasi residu lisine pd posisi terminus dr protein histone
menghilangkan muatan positif  mengurangi afinitas protein
histon ke DNA
http://aff.fkh.ipb.ac.id
Enzim polimerase RNA polymerase dan faktor transkripsi
lebih mudah berikatan pada promoter
Umumnya, asetilasi histon memicu transkripsi;
deasetilasi histon menekan transkripsi
2. Modifikasi Metilasi DNA
http://aff.fkh.ipb.ac.id
METILASI DNA (menekan ekspresi gen)
Penambahan CH3 pada cytosine  Silencing Gene Expression
Metilasi residu cytosine  5-methylcytosine
Deaminasi 5-methylcytosine  thymin
e.
http://aff.fkh.ipb.ac.id
Pengaturan Ekspresi Gen
WAWASAN BIOTEKNOLOGI
Kembar Identik (monozigotik):
lambat, disebabkan oleh pemisahan ICM
 Kembar awal, disebabkan pemisahan blastomere 2-4 sel
http://aff.fkh.ipb.ac.id
 Kembar
Komplit /
sempurna
Kembar
identik
normal
Inkomplit /
tak
sempurna
Kembar
identik
dempet
(siam)
Kembar monozigotik,
genetis sama.
http://aff.fkh.ipb.ac.id
 Normal

Dempet (siam): craniopagus (KEPALA), thoracopagus
(DADA), pygopagus (PUNGGUNG)
http://aff.fkh.ipb.ac.id
Bila besar tidak sama : yang kecil parasit (KEMBAR PARASITIK)
http://aff.fkh.ipb.ac.id
APA PERBEDAAN ANTARA
HEWAN KHIMERA DAN TRANSGENIK??
http://aff.fkh.ipb.ac.id
Hewan khimera
Di dalam
tubuh hewan
khimera
terdapat selsel dengan
genetik yang
berbedabeda
AGREGASI
BLASTOMER
HEWAN
KHIMERA
http://aff.fkh.ipb.ac.id
Hewan transgenik
Hewan yang selselnya memiliki
sisipan gen tertentu
sehingga hewan
tersebut mampu
menghasilkan
protein spesifik yang
dikode oleh gen
sisipan tersebut
http://aff.fkh.ipb.ac.id
Fremartin




Pada sapi
Kembar beda kelamin
Percampuran darah, hormon testosteron dr jantan
(dihasilkan lebih dahulu), akan mempengaruhi
perkembangan organ reproduksi betina.
Anak sapi betina yang mandul (disebut fremartin).
Kloning: transfer inti, splitting dll
http://aff.fkh.ipb.ac.id

Splitting
Therapeutic cloning dan stem cell,
http://aff.fkh.ipb.ac.id
kloning untuk tujuan pengobatan
Transplantasi tanpa
terjadi penolakan
karena berasal dari
stem cell hasil kloning
dirinya sendiri