Terinspirasi dari Darah Komodo Ilmuwan Membuat Peptida Sintesis Penyembuh Luka (DRGN-1)

Oleh: Muhammad Mahfuzh Huda

Sejak ditemukannya oleh Antony van Leuwenhoek dan pengembangan ilmu mikrobiologi oleh Louis Pasteur, ilmuwan telah berperang melawan bakteri dan mikroorganisme. Typus, TBC dan tetanus merupakan jenis penyakit yang sangat sering terjadi dan ketiganya disebabkan oleh bakteri.

Dewasa ini, dengan perkembangan obat-obatan yang begitu pesat, ternyata bakteri juga terus berkembang menjadi kebal/resisten terhadap beberapa jenis obat. Untuk menanggulangi perkembangan jenis-jenis bakteri ini, dibutuhkan adanya antibakteri baru yang ampuh.

Peptida antimikroba (AMP) dan peptida antimikroba kation (CAMP) merupakan alternatif yang memungkinkan sebagai antibiotik melawan bakteri jahat. Walaupun mekanisme kerja dan interaksi antara AMP dengan bakteri belum banyak diketahui, namun sifat antibiotiknya telah teruji di laboraturium.

AMP memiliki sifat antimikroba dan antibiofilm. Antimikrobial merujuk pada sifat membasmi mikroba yang buruk bagi tubuh sedangkan antibiofilm ialah sifat yang mampu menghancurkan kawanan mikroba yang membentuk lapisan pada permukaan kuilt/luka.

Figure 1: Ilustrasi proses biofilm | sumber: www.4inno.com

CAMP mampu membunuh bakteri secara instant berdasarkan sifat reaktifnya pada bagian sitoplasma. Reaksi pada sitoplasma bakteri ini sangat kompleks sehingga kemungkinan bakteri untuk membangun kekebalan/resistensi sangatlah minim.

Oleh karena itu penggunaan AMP dan CAMP untuk digunakan pada infeksi luka sangatlah potensial.

Salah satu sumber AMP dan CAMP yang kaya ialah pada hewan. Aktivitas hidup hewan yang tidak steril menyebabkan interaksinya yang sangat intens dengan bakteri. Oleh karena itu mereka mampu mengembangkan sistem pertahanan dirinya terhadap bakteri secara internal(dari dalam tubuh). Hal ini memungkinkan produksi AMP dan CAMP di dalam tubuhnya.

Dalam penelitian terbaru, Komodo, Satwa langka khas indonesia ini diketahui memiliki 48 CAMP yang potensial sebagai antimikroba. Dari 48 tersebut, peneliti berhasil mengisolasi dan mensintesis 8 peptida untuk diuji aktivitasnya melawan bakteri. Salah satu jenis AMP yang telah diidentivikasi ialah VK25 yang terdapat di dalam plasma darah komodo.

Terinspirasi dari VK25, ilmuwan Amerika mensintesis peptida dengan pengembangan variasi pada dua asam amino dalam rantai peptidanya, peptida baru ini diberi nama DRGN-1.

Ketika dilakukan uji laboraturium, DRGN-1 menjanjikan kemampuan penyembuhan luka lebih cepat baik itu dari in vitro dan in vivo, baik itu pada luka yang terinfeksi maupun yang steril.

Aktivitas Antimikroba DRGN-1

Untuk melihat aktivitas antimikrobanya, DRGN-1 dan VK25 diujikan pada bakteri gram negatif (Pseudomonas aeruginosa, Francisella novicida, Burkholderia thailandensis) dan bakteri gram positif (Staphylococcus aureus). Disimpulkan bahwa DRGN-1 memiliki aktivitas antimikroba yang jauh lebih aktif dibandingkan VK25.

Aktivitas Antibiofilm DRGN-1

Kemudian untuk menilai kemampuan DRGN-1 dalam mencegah pembentukan biofilm, dilakukan pengujian dengan teknik pewarnaan kristal ungu dan confocal microscopy. Digunakan tiga tabung berisi S. aerus, P. aeruginosa, dan campuran keduanya. Dengan penggunaan DRGN-1, jumlah bakteri berkurang sangat drastis. Sehingga dapat disimpulkan bahwa DRGN-1 memiliki sifat antibiofilm. Seperti pada gambar:

Figure 2: Aktifitas antibiofilm DRGN-1. a) Aktivitas antibiofilm DRGN-1 melawan S.aureus. b) Aktivitas antibiofilm DRGN-1 melawan P. aeruginosa. c) Evaluasi aktifitas biofilm menggunakan confocal microscopy

Pada tahap berikutnya dilakukan pengujian kemampuan DRGN-1 untuk melawan bakteri P. aeruginosa yang menginfeksi epidermis kulit orang dewasa (HEKa). Diperoleh kesimpulan bahwa DRGN-1 mampu melawan bakteri yang P. aeruginosa tanpa meracuni sel yang terinfeksi. Artinya DRGN-1 sangat prospek digunakan sebagai antibiotik dalam penanganan luka.

Uji Klinis DRGN-1

Dalam pengujian langsung pada tikus laboraturium, digunakan campuran biofilm S. aureus dan P. aeruginosa yang diinfeksikan pada luka. Kemudian digunakan tiga jenis AMP yakni, DRGN-1, VK25 dan LL-37. Hasil yang diperoleh ialah:

Figure 3: Efektifitas penggunaan DRGN-1 untuk menangani luka terinfeksi biofilm campuran P. aeruginosa dan S. aureus. a) Skema desain eksperiment. b) Efek beberapa peptida pada penutupan luka. c),d) Evaluasi jumlah koloni bakteri pada luka.

Efek langsung proses penutupan luka pada tikus dapat dilihat sejak hari ke-4 pengaplikasian DRGN-1, sementara dua jenis AMP lainnya jauh lebih lambat. Pada hari ke-11 luka telah berhasil ditutup sempurna dengan penggunaan DRGN-1. Jumlah koloni bakteri yang berkembang juga menurun sangat drastis dengan penggunaan DRGN-1. Artinya peptida sintesis baru, DRGN-1, memiliki kemampuan penyembuhan luka yang sangat menjanjikan.

Sedangkan pengaplikasian DRGN-1 pada luka yang tidak terinfeksi oleh bakteri dapat dilihat pada gambar berikut:

Figure 4: Proses penutupan luka dengan aplikasi DRGN-1 tanpa infeksi bakteri. a) Skema desain eksperimen. b) Efek DRGN-1 terhadap proses penyembuhan luka. c) Grafik perubahan luasan luka dengna aplikasi DRGN-1.

Hasil positif lainnya ditunjukkan pula dalam pengaplikasian DRGN-1 untuk penanganan luka langsung tanpa infeksi bakteria. Proses penutupan luka berlangsung jauh lebih cepat dibandingkan tanpa perlakuan (control) ataupun dengan menggunakan VK25.

Penelitian ini memberikan wawasan baru tentang peptida sintesis DRGN-1, yang pembuatannya diinspirasi oleh peptida VK25 dari plasma darah Komodo, untuk penyembuhan luka. DRGN-1 terbukti secara ilmiah memiliki sifat antimikrobial dan antibiofilm yang sangat menguntungkan dalam proses penyembuhan luka.

Pengaplikasian DRGN-1 pada uji dengan tikus laboraturium memberikan hasil positif. Luka yang terinfeksi bakteri S. aureus dan P. aeruginosa dapat disembuhkan lebih cepat dengan menggunakan peptida baru ini.

*Note: VK25 diambil dari nama: Varanus Komodoensis

 

Referensi:

[1] EMC Chung, SN Dean, CN Propst, BM Bishop, ML van Hoek. Komodo dragon-inspired synthetic peptide DRGN-1 promotes wound-healing of a mixed-biofilm infected wound. npj Biofilms and Microbiomes 3. doi:10.1038/s41522-017-0017-2

[2] BM Bishop, ML Juba, PS Russo, M Devine, SM Barksdale, S Scott, R Settlage, P Michalak, K Gupta, K Vliet, JM Schnur, ML van Hoek. Discovery of Novel Antimicrobial Peptides from Varanus komodoensis (Komodo Dragon) by Large-Scale Analyses and De-Novo-Assisted Sequencing Using Electron-Transfer Dissociation Mass Spectrometry. Journal of Proteome Research. doi: 10.1021/acs.jproteome.6b00857

[3] Raghavan Mekhala, New Strategies Needed in Infection & Contamination Control: Spotlight on Anti-Biofilm Technologies, diakses dari: https://www.4inno.com/inno_insight/new-strategies-needed-in-infection-contamination-control-spotlight-on-anti-biofilm-technologies/ pada tanggal 23 mei 2018.

Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:
Warung Sains Teknologi

Warstek Media

Warung Sains Teknologi (Warstek) adalah media SAINS POPULER yang dibuat untuk seluruh masyarakat Indonesia baik kalangan akademisi, masyarakat sipil, atau industri. Sampai saat ini, sains dan teknologi berkesan ekslusif yang hanya ada di laboratorium dan tidak mampu secara langsung berdampak kepada masyarakat. Akibatnya masyarakat, pemerintah dan industri tidak menjadikan sains sebagai sarana mengatasi permasalahan atau membuat kebijakan. Untuk itu, warstek hadir untuk menjawab tantangan tersebut.

Yuk Ajukan Pertanyaaan atau Komentar