iChip : Mendulang Harta Karun Antibiotik Baru di Dark Matter of Life

iChip : Mendulang Harta Karun Antibiotik di Dark Matter of Life

Resistensi mikrob patogen terhadap antibiotik membawa mimpi buruk yang lama terlupakan, infeksi yang mematikan, bahkan dari luka gores kecil, kembali menghantui peradaban manusia. Badan kesehatan dunia, WHO pada 2014 lalu melaporkan bahwa serangan penyakit infeksi akibat mikrob resisten antibiotik, dapat menyalip kanker sebagai penyebab kematian utama, dalam beberapa tahun mendatang Kekhawatiran ini makin meningkat, karena pertambahan jumlah mikrob resisten antibiotik, tidak diimbangi dengan pertambahan jumlah antibiotik baru.

Perlu Anda ketahui, bahwa hanya 1 antibiotik baru yang ditemukan dan diapprove oleh FDA, antibiotik tersebut adalah flouroquinole yang ditemukan pada tahun 1980 lalu. Industri farmasi umumnya memodifikasi antibiotik-antibiotik yang sudah ada, untuk memenuhi kebutuhan antibiotik dunia.

Meski demikian, ilmuwan nampaknya belum kehilangan semangat untuk menemukan antibiotik baru. Jika Anda mengamati dibeberapa penerbit jurnal terkemuka, Nature misalnya, Anda pasti menemukan banyak jurnal-jurnal baru yang melaporkan novel antibiotik dari berbagai sumber.

 

Salah satu sumber antibiotik baru yang banyak dilaporkan adalah dari mikroorganisme. Namun, jika ditelaah dari kajian metagenomik, kita hanya mempelajari 1-5% dari seluruh keanekaragaman mikrob yang ada di lingkungan kita. Hingga dapat disimpulkan bahwa kita masih memiliki 95 hingga 99 dark matter of life yang menunggu untuk kita manfaatkan potensinya.

99% dari keanekaragaman mikrob tersebut tidak dapat ditumbuhkan karena banyak kebutuhan khusus, yang tidak dapat mereka temukan di media, yang kita sediakan di laboratorium. Misalnya jenis dan kadar nutrisi tertentu, ketersediaan oksigen, keasaman, suhu, dan lain-lain.

Bacaan lanjutan  5 Alasan Mengapa Cewek yang Penelitian Mikrobiologi Itu Keren

 

Selain menjadi batu sandungan, fakta ini juga menginspirasi sekelompok ilmuwan yang dipimpin Kim Lewis dan Slava Epstein, dari NovoBiotic Pharmaceuticals, untuk menciptakan perangkat yang dapat mengkulturkan mikrob secara in situ. Perangkat ini disebut iChip (Isolation chip), dan diklaim mampu menumbuhkan 50% jumlah mikrob. Jumlah ini tentu lebih fantastis dari usaha kita menumbuhkan mikrob di laboratorium, yang hanya sebesar 1% saja (Baca: Nichols et al., 2010)

Begini Cara Kerja iChip Mengisolasi Mikrob dengan Efisiensi Tinggi

 

Analogi dari cara kerja iChip ini sama dengan penangkaran satwa langka. Beberapa satwa langka yang dipelihara di kandang, dilepas ke habitat asli mereka agar mereka dapat berkembang biak dan bertahan hidup.

 

Begitu pula cara kerja iChip. Pada dasarnya, bakteri yang telah diperangkap dalam alat tersebut, dalam media agar tentunya, akan ‘dikembalikan’ ke asalnya hingga bakteri-bakteri tersebut dapat berkembang dan tumbuh dengan baik. Pertumbuhan pesat dari bakteri-bakteri tersebut dapat ‘dipanen’ dalam bentuk koloni-koloni yang siap dimurnikan.

 

Lalu apa beda perangkat iChip dengan cawan petri berisi agar yang biasa digunakan di laboratorium?

 

Nah, jadi begini.

 

Dengan menggunakan iChip, Anda sebenarnya melakukan kultivasi bakteri selayaknya menanam sayuran dalam green house. Perangkat ini memiliki membran semipermeabel yang akan memungkinkan nutrisi dan mineral berdifusi dan menyuplai kebutuhan sel-sel bakteri dalam perangkat tersebut (Gambar 1). Perangkat ini juga memungkinkan inkubasi isolasi bakteri dapat dilakukan langsung di tempat asal sampel, hingga keadaannya sesuai dengan fisiologi mikrob yang kita inginkan.

Perangkat iChip dan cara penggunaannya

Karena seluruh faktor-faktor pertumbuhan mikrob tersebut terpenuhi – hal yang tidak ditemukan di media biasa dalam cawan petri, bakteri tersebut dapat tumbuh dan memenuhi sumuran iChip hingga dapat digores di media untuk dimurnikan dan diamati potensinya (Gambar 2).

Bacaan lanjutan  Hijaber Tidak Perlu Khawatir, Akan Ada Probiotik Pencegah Ketombe!

Mendulang Harta Karun Antibiotik Baru dengan iChip

Lassomycin, Menghambat Mycobacteria Mendapat Energi

Metode isolasi menggunakan iChip telah berhasil menumbuhkan beberapa mikroorganisme unculturable  dari berbagai habitat seperti tanah dan perairan dengan berbagai potensi, salah satunya adalah bakteri unculturable yang dapat menghasilkan antibiotik baru seperti lassomycin (Penders et al., 2013).

Antibiotik ini dapat membunuh bakteri Mycobacterium tuberculosis, dengan menginhibisi enzim protease ClpP1P2C1. Terhambatnya aktivitas protease tersebut, akan membuat sel Mycobacteria kekurangan ATP, karena C1 ATPase menghentikan produksi ATP.

Antibiotik Baru yang Efektif Tanpa Menginduksi Resistensi

Sedangkan Ling et al., (2015) telah berhasil mengisolasi 10.000 isolat asal tanah  padang berumput di daerah Maine, dengan menggunakan iChip. Dari 10.000 isolat tersebut, E. terrae merupakan isolat dengan daya hambat terbesar pada pertumbuhan bakteri S. aureus.

 

Hasil fraksinasi ekstrak bahan organik dari E. terrae menunjukkan bahwa senyawa peptida non-ribosom, teixobactin merupakan senyawa antibiotik yang bertanggung jawab terhadap aktivitas antibakteri E. terrae. Teixobactin memiliki aktivitas bakterisida yang tinggi pada bakteri Gram positif dengan  MIC kurang dari 1 μg mL-1.

 

Teixobactin bekerja dengan mengikat Lipid II dan Lipid III yang berperan dalam sintesis dinding sel. Bakteri-bakteri MRDO (diwakili S. aureus VISA)  yang dipaparkan pada teixobactin tidak bermutasi dan menumbulkan resistensi, setelah terpapar teixobactin.  

 

Kesimpulan

iChip dapat mengkulturkan 50% dari jumlah mikrob di lingkungan. Hal ini membuka pintu ditemukannya antibiotik baru yang dapat mencegah terjadinya post antibiotic era. Selain itu, dengan perangkat ini, juga dapat ditemukan mikrob dengan potensi fantastis lain, misalnya antikanker, penghasil energi terbarukan, dan sebagainya.

Bacaan lanjutan  Anda Diet dan Tetap Gemuk? Salahkan Bakteri Saluran Pencernaan Anda!

 

Sumber Pustaka dan Bacaan Lanjut

Arias CA, Murray BE. 2012. The rise of the Enterococcus: beyond vancomycin resistance. J. Nat. Rev. Microbiol. 10(4):266–78.

Bush K, Courvalin P, Dantas G, Davies J, Eisenstein B, Huovinen P, Jacoby GA, Kishony R, Kreiswirth BN, Kutter E, et al. 2011. Tackling antibiotic resistance. J. Nat. Rev. Microbiol. Rev Microbiol. 9(11):894–896.

D’Elia, M. A. 2006.  Lesions in teichoic acid biosynthesis in Staphylococcus aureus lead to a lethal gain of function in the otherwise dispensable pathway. J. Bacteriol. 188(24): 4183–4189.

Ling LL, Schneider T, Peoples AJ, Spoering AL, Engels I, Conlon BP, Mueller A, Hughes DE, Epstein S, Jones M, et al. 2015. A new antibiotic kills pathogens without detectable resistance. Nature 517(7535):455–459.

Kollef, M. H. 2007. Limitations of vancomycin in the management of resistant staphylococcal infections. J. Clin. Infect. Dis. 45(4): 191–195.

Penders J, Stobberingh EE, Savelkoul PHM, Wolffs PFG. 2013. The human microbiome as a reservoir of antimicrobial resistance. J. Front. Microbiol. 4(4):1–7.

Schneider T, Kruse T, Wimmer R, Wiedemann I, Sass V, Pag U, Jansen A, Nielsen AK, Mygind PH, Raventós DS, et al. 2010. Plectasin, a fungal defensin, targets the bacterial cell wall precursor Lipid II. Science  328(5982):1168–1172.

[WHO]. World Health Organization. 2014. Antimicrobial resistance: global report on surveillance 2014 [Internet]. [Diunduh 24 Desember 2016]. Tersedia pada:  http:// www.who.int/drugresistance/documents/surveillancereport/en/

Nichols D, Cahoon N, Trakhtenberg EM, Pham L, Mehta A, Belanger A, Kanigan T, Lewis K, Epstein SS, Al NET. 2010. Use of Ichip for High-Throughput In Situ Cultivation of “ Uncultivable ” Microbial Species. Appl. Environ. Microbiol. 76:2445–2450.

author
Author: 
Laila Karomah yang lebih sering berpetualang di dunia maya sebagai evilgenius, merupakan mahasiswi Mikrobiologi Institut Pertanian Bogor. Bidang yang digemari oleh pegiat IT otodidak ini adalah mikrobiologi kesehatan, mikrobiologi lingkungan, bioteknologi mikrob, dan enzimologi.

Leave a reply "iChip : Mendulang Harta Karun Antibiotik Baru di Dark Matter of Life"

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.