Kunjungan Laboratorium Toyohashi University of Technology

Pengembangan kompetensi akademik merupakan salah satu upaya yang dapat dilakukan untuk meningkatkan kualitas mahasiswa. Wawasan dan pengetahuan mahasiswa dapat ditingkatkan melalui berbagai upaya selain dari kegiatan akademik melalui perkuliahan. Sebagai salah satu fakultas diantara 13 sekolah atau fakultas yang ada di Institut Teknologi Bandung (ITB), SITH membekali mahasiswa dengan berbagai kompetensi yang tidak hanya diberikan melalui perkuliahan reguler, tetapi juga mendukung mahasiswa untuk mengembangkan diri melalui jalur pertukaran pelajar (student exchange) ataupun kegiatan yang berupa kunjungan laboratorium (lab visit). 

Terdapat beberapa tujuan yang memotivasi mahasiswa untuk melakukan pertukaran pelajar atau kunjungan, yaitu tidak hanya untuk mengenal ragam budaya dan bahasa serta kehidupan akademik mahasiswa asing di luar negeri, tetapi juga untuk memperkaya keterampilan dan wawasan yang telah ditempa sebelumnya di ITB. Sebagai perguruan tinggi riset dan entrepreneur, berbagai program riset yang menjadi komitmen institusi perlu dikembangan untuk menjadi bagian dari subjek pendidikan. Suasana riset yang dibangun harus mampu memberikan pembekalan kepada mahasiswa sehingga diharapkan dapat menjadi peneliti yang berprestasi dan berdaya saing serta kompeten dalam bidangnya.

Pentingnya peningkatan kualitas riset mahasiswa tidak terlepas dari keterampilan mahasiswa dalam menggunakan sarana dan prasarana penunjang riset. Selain itu, pengetahuan dan wawasan mahasiswa terhadap kecenderungan penelitian yang sedang berkembang di dunia diupayakan untuk tidak luput dari orientasi penelitian yang dilakukan mahasiswa di dalam negeri, sehingga kualitas penelitian tidak tertinggal jauh. Mengingat pentingnya pengembangan riset dan keterampilan riset yang harus dimiliki mahasiswa, maka salah satu upaya yang dilakukan adalah dengan memberikan kesempatan bagi mahasiswa untuk belajar beberapa hal yang berkaitan dengan sarana dan prasarana riset, metode kerja, serta penggunaan instrumen penelitian yang belum pernah dipelajari sebelumnya sebagai upaya untuk membentuk wawasan dan pengetahuan baru bagi mahasiswa untuk dapat diterapkan di Indonesia dan ITB pada khusunya melalui program pertukaran pelajar maupun kunjungan singkat.

Kegiatan yang dilakukan berupa kunjungan ke Toyohashi University of Technology (TUT) dilaksanakan pada tanggal 4-11 Desember 2016 dengan 5 hari efektif selama di TUT.  Kunjungan difokuskan untuk mengetahui kegiatan penelitian dalam bidang yang terkait dengan penelitian yang terdapat di kelompok keahlian FPHSB ITB dan untuk mengetahui sistem penerimaan mahasiswa baru melalui jalur beasiswa yang diberikan oleh pemerintah Jepang.  Beberapa aktivitas yang dilakukan oleh mahasiswa dalam kegiatan kunjungan, diantaranya sebagai berikut:

1. ORIENTASI KAMPUS DAN PUSAT PENELITIAN 

Pada hari pertama kunjungan, mahasiswa disambut oleh Prof. Sachiko Yoshida selaku dosen penanggung jawab dan mahasiswa anggota laboratorium Developmental neuroscience.  Dilakukan “welcome party” yang telah dipersiapkan sebelumnya oleh mahasiswa anggota lab yang bertujuan untuk menyambut kedatangan, bertukar informasi dan saling mengakrabkan diri. Kegiatan dilanjutkan dengan orientasi kampus, yaitu mengunjungi beberapa fakultas dan institusi yang terdapat di TUT beserta sarana dan prasarana penunjang lainnya.

Dokumentasi beberapa kegiatan orientasi kampus

Toyohashi University of Tehnology (TUT) memiliki lima departemen dan satu institut, yaitu (1) Mechanical engineering, (2) Electrical and electrical information engineering, (3) Computer science and engineering, (4) Environmental and life science, (5) Architecture and civil engineering, (5) Institute of liberal art and science. Selain itu, sebagai universitas teknologi dan riset, TUT memiliki Badan Riset dan pengembangan teknologi yang terdiri dari (1) research institute for science and technology innovation, (2) Institute of global network innovation in technology education, dan (3) Join use facilities for education and research.

Research institute for science and technology innovation membawahi beberapa lembaga penelitian, yaitu (1) Electronics-inspired interdisciplinary research institute (EIIRES), (2) Venture business laboratory, (3) Incubation center for venture business, (4) Research centre for future vehicle, (5) Research center for collaborative area risk management (CARM), (6) Research centre for agrotechology and biotechnology, (7) Research center for human robot symbiosis system. Beberapa lembaga pengembangan pendidikan yang dibawahi oleh Institute of global network innovation in technology education diantaranya (1) International cooperation center for engineering education development (ICCEED), (2) Centre for international relation, (3) Center for international education dan (4) TUT-USM technology collaboration center. Beberapa fasilitas penunjang pembejaran terdiri dari perpustakaan, pusat media dan informasi, pusat kesehatan dan pusat fasilitas penelitian kolaboratif.

 

Mengingatnya banyaknya lembaga riset dan pengembangan teknologi yang terdapat di TUT serta keterbatasan waktu yang dimiliki oleh mahasiswa dalam kegiatan kunjungan, maka orientasi Badan riset dan pengembangan teknologi difokuskan pada Electronics-inspired interdisciplinary research institute (EIIRES). EIIRES merupakan isnstitusi riset yang bertujuan untuk menghasilkan inovasi penelitian kelas dunia terutama dalam bidang Brain and neuro electronics, climate change dan aging societies. EIIRESS terdiri dari tiga departemen inovasi, yaitu (1) advance medical technology, (2) brain technology, (3) green technology

2. PENGENALAN LAB DAN RISET DI BIDANG NEUROSCIENC

 

Kunjungan di fokuskan pada laboratorium dan penelitian yang berada di Departemen Ilmu Hayati, khususnya untuk kelompok keilmuan fisiologi dan perkembangan hewan. Spesifikasi penelitian yang diobservasi selama kegiatan kunjungan adalah “Developmental Neuroscience” yang dipimpin oleh Sachicko Yoshida, Ph.D selaku ketua lab dan penelitian pada bidang tersebut. Selama kunjungan di lab Developmental neuroscience, mahasiswa berinteraksi dan bersosialisasi dengan mahasiswa lain, mengakrabkan diri, saring bertukar informasi baik akademik maupun budaya.  Mahasiswa mengikuti seluruh aktivitas kegiatan yang dilakukan di lab, termasuk salah satunya adalah Lab meeting yaitu berupa pertemuan seluruh anggota lab untuk melaporkan hasil penelitian yang telah dilakukan. Lab meeting dilaksanakan sebanyak satu minggu sekali

Mengacu pada visi dan misi Toyohashi University of Technology sebagai universitas di Jepang yang berbasis teknologi, maka penelitian pada bidang neurosains perkembanganberbasis pada penelitian kolaboratif dengan output pengembangan alat-alat

Dokumentasi bersama Yoshida sensei dan

anggota lab penelitian yang digunakan untuk pengukuran dan evaluasi dalam riset neurosains. Penelitian kolaboratif dilaksanakan dengan bekerja sama dengan NHI (National Health Institute) di Jepang dan Lembaga Penelitian Kanker di Amerika dan Kanada. Selain itu, kolaborasi internal bekerja sama dengan Department of Electrical Engineering, Toyohashi University of Technology.

Terdapat empat tema penelitian di laboratorium Developmental Neuroscience, yaitu (1) Autistic animal model, (2) Artificial neuron development, (3) Artificial muscle cell development, dan (4) Cancer cell culture. Terdapat tiga tema penelitian dan dua penelitian spesifik yang diobservasi selama kunjungan, yaitu mengenai Autistic animal model, Artificial neuron development dan Cancer cell culture. Untuk penelitian dengan tema Autistic animal model, diobservasi penelitian dengan judul “Alteration of neuronal development by Autism-induced drugs and recovery effect with Bumetanide and Oxytocin in developing rat cerebellum” , untuk tema penelitian Artificial neuron development judul penelitian yang diobservasi adalah “Visualization of neurotransmitter released from cultured granule cells and the neurosphere cells using enzyme-linked photo-assay combined with ICA”, sedangkan mengenai kanker penelitian dilakukan untuk riset kanker otak, payudara dan kanker kulit.

Riset di bidang Autistic animal model dengan judul penelitian “Alteration of neuronal development by Autism-induced drugs and recovery effect with Bumetanide and Oxytocin in developing rat cerebellum

Beberapa dokumentasi penelitian Autistic animal model

Tujuan utama tema penelitian ini adalah untuk mengembangkan model tikus autis yang diinduksi oleh beberapa jenis obat serta mengevaluasi jenis obat yang dapat digunakan untuk menangani kasus autis. Hewan model autis ini berupa tikus Wistar yang nantinya dapat digunakan sebegai hewan uji dalam penelitian neurosains perkembangan. Terdapat 3 jenis induser autis yang digunakan dalam penelitian, diantaranya (1) Sodium valproate (VPA), (2) Suberanilohydroxamic acid (SAHA), dan (3) MS-275 (entinostat). Dosis VPA yang digunakan sebanyak 600 mg/kg yang diberikan pada tikus E16, 50 mg/kg SAHA, dan 4 atau 10 mg/kg MS-275. Agen treatment yang digunakan adalah Trybutilin (TBT) dan Oxytocin. Bumetanide diaplikasikan sebanyak 5 mg/kg pada tikus E20 dan sebanyak 33 µg/kg pada tikus P5, P3- P7 serta Oxytocin diberikan sebanyak 33 µg/kg pada tikus p3-p7. Setelah diberikan perlakuan, kemudian dibuat sayatan otak bagian cerebellum dengan ketebalan 400µm. Sayatan di fiksasi dengan pewarnaan Immunofluorescent antibody, Hematoxylin dan Calbindin D-28k. Histologi otak kemudian diamati menggunakan Laser confocal microscopy (Nicon).

Parameter yang diamati adalah efek dari induser autis terhadap histologi otak bagian cerebellum dan perilaku. Hasil penelitian yang diperoleh menyebutkan bahwa setelah pemberian induser autis, terjadi masalah migrasi dari sel-sel granul pada neuron, Sel Purkinje dendrit menjadi lebih panjang daripada tikus wild type (WT), Sel Purkinje soma menjadi lebih kecil dari pada WT dan tidak terorganisir dan terdapat abnormalitas dalam pembentukan lobus serta terdapat perbedaan perilaku dari tikus WT. Efek perbaikan dari Bumetanide dan Oxytocin terhadap neuron diantaranya berupa pengorganisasian kembali dari Sel Purkinje, perbaikan elongasi dendrit dan memberikan dukungan terhadap migrasi sel granula. Meskipun terdapat perubahan struktur pada neuron, namun pemberian Bumetanide dan Oxytocin tidak efektif dalam upaya perbaikan pembentukan lobus serta memberikan efek yang kecil terhadap perubahan perilaku tikus khususnya dalam pergerakan otot involunter. Berdasarkan penelitian, dapat disimpulkan bahwa tikus yang diberikan VPA dapat digunakan sebagai tikus model autis, serta Bumetanide dan Oxytocin dapat memberikan efek perbaikan neuronal pada hewan model autis yang diinduksi VPA.  Beberapa aspek penelitian dapat dilihat pada Riset di bidang Artificial neuron development

Penelitian pada bidang pengembangan neuron dan otot buatan, serta penelitian perkembangan kanker secara in vitro menitik berakan pada penelitian kolaborasi dengan program studi teknik elektro dan informatika TUT, national institute of health science Tokyo dan lembaga penelitian kanker di Kanada dan USA. Dalam uraian ini, dipaparkan mengenai penelitian dalam bidang pengembangan neuron buatan dengan judul penelitian “Visualization of neurotransmitter released from cultured granule cells and neurosphere cell using enzyme-linked photo-assay combined with ICA”.

Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi pengeluaran neurotransmitter (spatio temporal) pada otak bagian korteks cerebral dengan mengembangkan enzyme-linked photo-assay system yang di kombinasikan dengan ICA (Independent component analysis) untuk neurotransmitter khususnya GABA dan glutamat.  Evaluasi mengenai  deteksi neurotransmitter ini sangat penting karena dapat menggambarkan kondisi neuron dan diferensiasi. Penelitian ini dilakukan melalui beberapa tahapan, diantaranya (1) enzyme- linked photo analysis, (2) Indeendent component analysis (ICA), (3) Neurosphere culture. Pengeluaran neurotransmitter dideteksi dengan sistem oxydoreductive enzyme-linked photo assay yang menggunakan GABAase dan Glutamate dehydrogenase untuk mendeteksi GABA dan Glutamate. Enzim kemudian akan mengoksidasi substrat dan menghasilkan NAD(P)H, adanya fluoresens menunjukan adanya proses oksidasi substrat.

Untuk pengembangan system ICA, digunakan dual LED sistem, perangkat ini terdiri dari UV-LED, CH1, CH2 dan CCD kamera. Penggunaan 2 LED ini bertujuan untuk menghilangkan noise dari mitokondria yang memiliki material fluoresens. Keunggulan dari perangkat ICA ini diantaranya selain dapat mereduksi noise juga untuk mengukur pengeluaran neurotransmitter dalam sinyal yang lemah. Perangkat ICA dapat dilihat pada

Modifikasi mikroskop dengan sistem ICA yang terdiri dari komponen CCD kamera dan dual LED sistem.

Setelah mengembangkan 2 sistem, kemudin dilanjutkan dengan mempersiapkan kultur neurosphere. Kultur NSPCS (neurosphere stem cell) diperoleh dari cerebrum tikus E16. Setelah satu minggu, sel agregat kemudian dipindahkan pada cover glass untuk menginduksi diferensiasi pada suplemen B27 tanpa bFGF dan EGF untuk diferensiasi selama 3 minggu. Neurosphere yang telah melekat pada gover glas akan mulai bermigrasi menuju bagian terluar. Parameter penelitian yang dianaliasis, diantaranya (1) pengembangan sistem, (2) responsibilitas terhadap glutamate, (3) deteksi glutamate bebas, (4) ekspresi reseptor.

Hasil penelitian menunjukan bahwa  (1) pengeluaran glutamate dari neurosphere yang telah berdifrensiasi selama 3 minggu dapat di deteksi baik dengan single LED dan dual LED sistem, tetapi penggunkan dual LED sistem memberikan gambaran deteksi neurotransmitter yang lebih jelas karena reduksi noise. (2) pengeluaran glutamate secara spontan dan beberapa stimulan responsif  seperti ATP, AMPA, dan KCl dapat diamati, namun tidak semua dapat diobservasi dari neurosphere dengan anggapan bahwa sel yang merespon stimulan bermigrasi menuju arah yang berbeda, (3) AMPA dan ATP reseptor dapat diamati setelah induksi diferensiasi selama 3 minggu. Berdasarkan hasil penelitian, diperoleh kesimpulan bahwa (1) sistem photo-assay yang baru dapat digunakan untuk mengobservasi pengeluaran neurotransmitter pada tingkat seluler, (2)  pengeluaran glutamate spontan dan reaktif dapat diamati  dengan jelas pada neurosphere yang berdiferensiasi, (3) perbedaan pengeluaran  glutamate tergantung pada proses migrasi. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat dikatakan bahwa pengembangan sistem photo-assay dipercaya dapat digunakan untuk memonitor kondisi sel selama proses diferensiasi.

3. PENGENALAN BEASISWA DAN SISTEM PENDAFTARAN

Untuk informasi beasiswa dan sistem pendaftaran di TUT, mahasiswa di dampingi oleh Sachiko Yoshida, Ph.D mengunjungi kantor ICCEED untuk bertemu dengan Prof. Hozumi dan kantor hubungan internasional. Agenda yang dibahas adalah mendiskusikan berbagai macam kesempatan beasiswa yang dapat dilamar. Pemerintah Jepang memfasilitasi beasiswa melalui program JICA dan Monbukagakusho. Pertemuan juga membahas mengenai teknis aplikasi beasiswa serta strategi yang dapat dilakukan untuk memperbesar kemungkinan kesempatan memperoleh beasiswa, terutama yang berkaitan dengan pembuatan proposal penelitian serta diagram alur penelitian yang sesuai sebagai komponen paling penting dalam kualifikasi beasiswa.

 

Sumber : Shanty Rahayu Kusumawardani (20614014), S2 Biologi (Fisiologi Perkembangan Hewan dan Sains Biomedik) SITH ITB