7/23/2019 Makalah Biotekno Farmasi Fix
1/35
1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Produksi senyawa kimia yang digunakan seperti pada industri makanan
dan obat-obatan dengan proses bioteknologi sebenarnya merupakan sesuatu yang
lama (terlebih dahulu) ada namun juga termasuk baru. Lebih dari 7 tahun
lamanya, fermentasi mikroorganisme atau penggunaan ragi dan tanaman dalam
memproduksi obat-obatan farmasi penting telah mengalami perkembangan yang
pesat. Penemuan dan produksi obat secara genomik memberi harapan yang sangat
gemilang pada pertengahan tahun !!"-an, yang sekarang telah terpenuhi di
berbagai area.
#ntegrasi yang sistematik dari teknologi menghasilkan suatu output data
dan informasi yang superior dan karenanya meningkatkan pemahaman kita
terhadap fungsi biologis, dimana penemuan obat dan perkembangannya
menghadapi era baru. $train bakteri, terutama Actinomycetes telah digunakan
dalam bioteknologi produksi dan penemuan obat-obatan bertahun-tahun. %etode
genetik membuka bidang biosintesis kombinatorial yang dikembangkan dengan
mengesankan dalam beberapa tahun. $elain itu, produkti&itas ragi dan fungi
lainnya dalam keragaman prosesnya yang berbeda-beda dikembangkan secara
signifikan sejak diperkenalkannya metode genetika.'i lain pihak, sejarah telah membuktikan bahwa penelitian dan
pengembangan teknologi &aksin sudah memasuki suatu era teknologi modern
yang mempunyai nilai khusus ( uwono, !! ). *atakanlah telah memasuki era
molekular terutama jika dibandingkan dengan pada saat pertama kali +dwin
enner menemukan &aksin cacar pada tahun 7! . 'alam satu dasawarsa terakhir
7/23/2019 Makalah Biotekno Farmasi Fix
2/35
ini, telh diketahui adanya beberapa jenis &aksin baru yang sudah mendapatkan hak
lisensianya di berbeagai negara untuk dipakai dalam &aksinasi rutin, antara lain
termasuk &aksin rekombinan.
Pembahasan
1. Antibiotik
ntibiotika merupakan senyawa kimia yang dihasilkan oleh
mikroorganisme, dan dapat menghambat atau membunuh mikroorganisme lain.
Perkembangan antibiotika sebagai /at untuk pengobatan penyakit infeksi lebih
banyak memengaruhi penggunaan obat dibandingkan dengan perkembangan
antibiotik itu sendiri.
ntibiotika merupakan produk metabolisme sekunder. %eskipun hasilnya
relatif rendah dalam sebagian besar industri fermentasi, tetapi karena akti&itas
terapetiknya tinggi maka menjadi memiliki nilai ekonomik tinggi, karena itu
antibiotika dibuat secara komersial melalui fermentasi mikroba. 0eberapa
antibiotika dapat disintesis secara kimia, tetapi karena kompleksitas bahan kimia
antibiotika dan cenderung menjadi mahal, maka tidak memungkinkan sintesis
secara kimia dapat bersaing dengan fermentasi mikroorganisme.
Penggunaan antibiotika secara komersial, pertama kali dihasilkan olehfungi berfilamen dan oleh bakteri kelompok Actinomycetes (Gambar 1 ).
'aftar sebagian besar antibiotika yang dihasilkan melalui fermentasi
industri berskala-besar, dapat dilihat pada Tabel 1 . $eringkali, sejumlah senyawa
kimia berhubungan dengan keberadaan antibiotika, sehingga dikenal famili
antibiotik. ntibiotika dapat dikelompokkan berdasarkan struktur kimianya
7/23/2019 Makalah Biotekno Farmasi Fix
3/35
(Tabel 2 ). $ebagian besar antibiotika digunakan secara medis untuk mengobati
penyakit bakteri, meskipun sebagian diketahui efektif menyerang penyakit fungi.
$ecara ekonomi dihasilkan lebih dari "".""" ton antibiotika per tahun, dengan
nilai penjualan hampir mendekati 1 milyar.
Gambar 1. Strain Streptomyces yang mengalami sporulasi pada
medium padat. Tetes-tetes biru meninjukkan produksi antibiotik aromatik polyketide !.
a. Pencarian ntibiotika 0aru
0ahan antibiotik yang sudah diketahui, lebih dari .""", dan beberapa
ratus antibiotika ditemukan dalam beberapa tahun. 'an sejumlah peneliti
mempercayai bahwa berbagai antibiotika baru dapat ditemukan lagi jika penelitian
dilakukan terhadap kelompok mikroorganisme selain Streptomyces, Penicillium,
daen Bacillus . $ekali diketahui urutan struktur gen mikroorganisme penghasil-
antibiotika, dengan teknik rekayasa genetika memungkinkan pembuatan
antibiotika baru.
2ara utama dalam menemukan antibiotika baru yaitu melalui screening .
'engan pendekatan tersebut, sejumlah isolat yang kemungkinan mikroorganisme
7/23/2019 Makalah Biotekno Farmasi Fix
4/35
penghasil-antibiotika yang diperoleh dari alam dalam kultur murni, selanjutnya
isolat tersebut diuji untuk produksi antibiotika dengan bahan yang diffusible , yang
menghambat pertumbuhan bakteri uji. 0akteri yang digunakan untuk pengujian,
dipilih dari berbagai tipe, dan mewakili atau berhubungan dengan bakteri patogen.
Tabel 1. Beberapa Antibiotika yang "ihasilkan Se#ara $omersial
Prosedur pengujian mikroorganisme untuk produksi antibiotika adalah
metode gores silang, pertama kali digunakan oleh 3leming. 'engan program
pemisahan arus, ahli mikrobiologi dapat dengan cepat mengidentifikasi, apakah
antibiotika yang dihasilkan termasuk baru atau tidak. $ekali ditemukan organisme
penghasil antibiotika baru, antibiotika dihasilkan dalam sejumlah besar,
dimurnikan, dan diuji toksisitas dan akti&itas terapeutiknya kepada hewan yang
terinfeksi. $ebagian besar antibiotika baru gagal menyembuhkan hewan uji, dan
sejumlah kecil dapat berhasil dengan baik. khirnya, sejumlah antibiotika baru
ini sering digunakan dalam pengobatan dan dihasilkan secara komersial ( Tabel 1 ).
Tabel 2. $lasi%ikasi antibiotika sesuai dengan struktur kimianya dan #ontoh antibiotika
7/23/2019 Makalah Biotekno Farmasi Fix
5/35
7/23/2019 Makalah Biotekno Farmasi Fix
6/35
Gambar 2. Seluruh Proses &kstraksi dan Pemurnian Antibiotik
ika antibiotika larut dalam pelarut organik yang tidak dapat bercampur
dengan air, maka pemurniannya relatif lebih mudah, karena memungkinkan untuk
mengekstraksi antibiotika ke dalam suatu pelarut ber&olume kecil, sehingga lebih
mudah mengumpulkan antibiotika tersebut. ika antibiotika tidak larut dalam
pelarut, selanjutnya harus dipindahkan dari cairan fermentasi melalui adsorpsi,
pertukaran ion, atau presipitasi secara kimia. Pada semua kasus, tujuannya untuk
7/23/2019 Makalah Biotekno Farmasi Fix
7/35
memperoleh produk kristalin yang sangat murni, meskipun sejumlah antibiotika
tidak mudah terkristalisasi dan sulit dimurnikan.
%asalah yang berhubungan adalah, kultur sering menghasilkan produk
akhir lain, termasuk antibiotika lain, dalam hal ini penting mengakhiri proses
dengan suatu produk yang hanya terdiri dari antibiotik tunggal. Pemurnian secara
kimia mungkin dibutuhkan untuk mengembangkan metode dalam rangka
menghilangkan produk sampingan yang tidak diharapkan, tetapi dalam beberapa
kasus hal tersebut penting untuk ahli mikrobiologi untuk menemukan strain yang
tidak menghasilkan senyawa kimia dan tidak diharapkan.
2. 'aksin
5aksin telah lama dikenal sebagai suatu substansi yang digunakan untuk
memperoleh respon imun terhadap mikroorganisme patogen.5aksin pertama kali
ditemukan pada tahun 7!6 oleh +dward enner yaitu &aksin &irus cacar. $ejak
saat itu teknologi pembuatan &aksin telah berkembang dengan pesat dan berbagai
jenis &aksin untuk mencegah penyakit infeksi telah banyak digunakan.
5aksin kon&ensional baik &aksin generasi pertama yaitu &aksin yang
mengandung mikroorganisme hidup yang telah dilemahkan dan &aksin generasi
kedua yaitu &aksin yang mengandung mikroorganisme yang dimatikan, serta&aksin generasi yang ketiga yaitu &aksin rekombinan yang juga dikenal dengan
&aksin sub unit yang mengandung fragmen antigenik dari suatu mikroorganisme
yang dapat merangsang respon imun, dalam penggunaannya masih memiliki
beberapa kelemahan ( adji, 8""!98!).
7/23/2019 Makalah Biotekno Farmasi Fix
8/35
5aksin generasi pertama seringkali dapat bermutasi kembali menjadi
&irulen sehingga menimbulkan efek yang tidak diinginkan. :leh sebab
itubiasanya jenis &aksin yang dilemahkan ini tidak dianjurkan diberikan kepada
penderita yang mengalami imunokompromais. $edangkan &aksin generasi kedua
adalah &aksin mengandung mikroorganisme yang dimatikan menggunakan /at
kimia tertentu, biasanya dengan menggunakan formalin atau fenol, dalam
penggunaannya sering mengalami kegagalan atau tidak menimbulkan respon
imun tubuh.
;ntuk mengatasi berbagai kelemahan yang terjadi pada penggunaan
&aksin generasi pertama dan kedua mulailah dikembangkan &aksin generasi yang
ketiga yaitu &aksin rekombinan yang juga dikenal dengan &aksin sub unit. 5aksin
sub unit dibuat melalui teknik rekayasa genetika untuk memperoleh fragmen
antigenik dari mikroorganisme, sehingga disebut dengan &aksin rekombinan.
$ebagai contoh, &aksin hepatitis 0 mengandung bagian protein selubung dari
&irus hepatitis 0 yang diproduksi melalui rekayasa genetika, oleh sel ragi. 5aksin
rekombinan lebih aman dibandingkan dengan &aksin yang mengandung seluruh
sel &irus, karena fragmen antigenik yang terdapat dalam &aksin rekombinan tidak
dapat bereproduksi dalam tubuh penerima, disamping itu &aksin rekombinan
umumnya tidak menimbulkan efek samping.
7/23/2019 Makalah Biotekno Farmasi Fix
9/35
Proses Pelemahan 5irus ( tenuasi 5irus) 9 5irus &irulen dapat dibuat
menjadi kurang &irulen ( attenuated ) dengan cara menumbuhkan &irus
tersebut pada sel inang yang berbeda dari sel inang normal atau dengan cara
mengembang-biakkan &irus tersebut pada suhu non fisiologis. %utan yang
mampu berkembang biak lebih baik dibanding &irus tipe liar ( wild type ) pada
kondisi selektif tersebut akan meningkat selama replikasi &irus. ika mutan
tersebut diisolasi, dimurnikan, dan diuji patogenisitas pada model yang tepat,
beberapa tipe mutan dapat memiliki sifat patogen yang lebih rendah
dibandingkan induknya %utan tersebut merupakan kandidat yang baik
sebagai &aksin karena mereka tidak lagi berkembang dengan baik pada inang
alaminya tetapi memiliki kemampuan bereplikasi yang cukup tinggi sehingga
dapat menstimulasi respons imun, tetapi tidak menimbulkan penyakit
Gambar (. )ontoh 'aksin yang dilemahkan attenuated vaccine ! *'aksin B)G+ 'aksin Sabin polio!+ 'aksin #ampak+ 'aksin rubell
Sumber* ,urnal nline+ TB!
b. 5aksin &irus inaktif>mati
Pada metoda ini, &irus yang secara alami bersifat patogen diproduksi dalam
jumlah besar dan diinaktifkan dengan menggunakan bahan kimia atau
prosedur fisik yang dirancang untuk menghilangkan sifat infektif dari &irus
tanpa kehilangan sifat antigenisitasnya (yaitu kemampuan untuk memicu
7/23/2019 Makalah Biotekno Farmasi Fix
10/35
respons imun yang diinginkan).4eknik yang umum digunakan adalah dengan
cara perlakuan dengan formalin atau beta propriolactine atau ekstraksi dari
partikel en&elope &irus dengan detergen nonionik seperti 4riton ?- "". enis
&aksin ini relatif tidak memerlukan proses pembuatan yang rumit dan
berbiaya murah. 2ontoh 5aksin &irus inaktif 9 5aksin #nfluen/a, Polio&irus
(Salk Vaccine ), abies, &aksin untuk hewan ( veterinary ).
c. 5aksin $ubunit
%engambil hanya suatu bagian protein &irus untuk dibuat menjadi
suatu &aksin, contoh 9 &aksin hepatitis 0 dan &aksin influen/a.atau 5aksin
diformulasikan hanya dengan beberapa komponen yang dimurnikan dari &irus
(tanpa memasukkan seluruh bagian &irus) disebut dengan &aksin subunit.
*omponen &irus yang diambil adalah protein &irus yang dikenali oleh
antibodi. Pada banyak kasus, protein yang digunakan adalah protein struktural
&irus, khususnya protein yang ditemukan pada permukaan &irion, yang
merupakan target utama dari respons imun. ontoh 5aksin $ubunit 9 @erpes
$impleA 5irus 0agian ntigenik dari @erpes $impleA 5irus adalah @$5 &iral
en&elope glycoprotein '
7/23/2019 Makalah Biotekno Farmasi Fix
11/35
Gambar /. Skema Proses Produksi 'aksin subunit 0S'Sumber* ,urnal nline+ TB!
d. 5aksin '< 4ransfer '< plasmid secara langsung ke dalam jaringan mencit tanpa
sistem penghantaran khusus telah berhasil dilakukan pertama kali pada tahun
!!" (Bolff, !!"). '< plamid yang disuntikkan secara intramuskular
kedalam tubuh mencit tersebut ternyata dapat memproduksi protein yang
dikode oleh sekuen '< yang terdapat dalam '< plamid tersebut di dalam
jaringan mencit. Penelitian berikutnya telah membuktikan bahwa '< dapat
dimasukkan langsung secara in &i&o untuk menghasilkan protein yang
dikehendaki sesuai dengan sekuen '< yang mengkode ekspresi protein
tersebut ( adji, 8""!9C").$ejak saat itu diyakini bahwa metode transfer '< secara in &i&o dapat
diaplikasikan baik untuk terapi gen maupun untuk &aksinasi dengan '< .
0erbagai penelitian telah dilakukan untuk mempelajari berbagai faktor yang
mempengaruhi efisiensi dan sifat imunogenisitas dari '< plasmid, yang
pada akhirnya dikenal dengan &aksin '< untuk memberikan imunitas tubuh
7/23/2019 Makalah Biotekno Farmasi Fix
12/35
terhadap serangan berbagai mikroorganisme. $ampai saat ini berbagai hasil
penelitian telah dipublikasikan bahwa imunisasi dengan '< dapat
menghasilkan protein asing atau antigen yang dapat menstimulasi
responimun, sehingga dapat mencegah berbagai penyakit infeksi pada
binatang percobaan antara lain terhadap @uman immunodeficiency &irus
(@#5) , &irus +bola, malaria, Mycobacterium tuberculosis , &irus inluen/a,
atau untuk meningkatkan sistem imunitas terhadap sel-sel tumor ( adji,
8""!9C").Perkembangan penelitian dalam bidang &aksin '< ini telah
berkembang pesat selama satu dekade terakhir dan beberapa uji klinik
penggunaan &aksin '< pada manuasia telah dilakukan terhadap berbagai
jenis penyakit infeksi termasuk malaria, &irus dengue, cytomegalovirus , &irus
+bola, &irus influen/a, a&ian influen/a &iruses, Best
7/23/2019 Makalah Biotekno Farmasi Fix
13/35
.Gambar . &lemen Genetik pada 'aksin " A
Sumber* $ayser dan 3uller+ 244/*144!
Plasmid &aksin '< mempunyai unit propagasi yang berfungsi untuk
multiplikasinya dalam sel mikroba sebagai hospesnya yang terdiri dari
fragmen '< untuk replikasi dan marka seleksi. Produksi &aksin '
Top Related