Obat Anti-neuraminidase

January 15, 2008 at 11:45 am

[Kompas, Kamis, 09 Maret 2006; Oleh Arief B. Witarto] Dengan adanya wabah flu burung, permintaan obat Tamiflu yang direkomendasikan oleh Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) meningkat tajam. Tamiflu dan sejenisnya adalah obat flu yang dikembangkan dengan teknologi canggih berkat keberuntungan dan kreativitas.

Sebelum obat itu ditemukan, obat yang dipakai untuk mengatasi penyakit flu adalah Amantadine dan Rimantadine. Pada awal pemasaran kedua obat ini, tidak diketahui mekanisme kerja sampai tingkat molekulnya, kecuali hanya dibuktikan dapat membunuh virus flu secara efektif.

Penelitian mendalam akhirnya menyingkap mekanisme kerja Amantadine dan Rimantadine, yaitu menghambat kerja protein M2 virus flu yang bekerja sebagai protein saluran ion.

Pada tahap pembentukan endosom di mana virus flu mulai memasuki sel, protein M2 memungkinkan proton (H+) dari lingkungan asam endosom masuk ke dalam badan virus yang menyebabkan terurainya virus itu sehingga materi genetik RNA virus flu dapat lepas ke dalam sel yang diinfeksi.

Dengan menghambat kerja protein M2, Amantadine dan Rimantadine menghalangi keluarnya RNA virus ke dalam sel. Mekanisme kerja ini menjelaskan pula bahwa kenapa kedua obat itu sama sekali tidak berdaya melawan virus flu jenis B karena tidak memiliki protein M2.

Obat penyakit flu generasi baru menghambat kerja protein lain dari virus flu, yaitu neuraminidase (NA). Berbeda dengan sebelumnya, dari awal, obat ini sudah dirancang secara rasional untuk menghambat kerja protein yang menjadi target.

Keberhasilan

Keberhasilan pengembangannya diawali dengan keberuntungan Graeme Laver dari Universitas Nasional Australia mendapatkan kristal protein NA dari percobaan memekatkannya menggunakan sentrifugasi pada tahun 1970-an. Mendapatkan kristal protein tidaklah mudah. Sampai-sampai untuk pembuatan kristal protein NA sekarang ini dilakukan di antariksa menggunakan pesawat ulang alik NASA seperti dilakukan Ming Luo dan kawan-kawan dari Universitas Alabama, AS.

Selanjutnya dengan teknik kristalografi sinar-X, diperoleh struktur detail atom penyusun protein NA. Protein NA terdiri dari empat bagian yang sama, di mana masing-masing melipat dalam struktur yang diberi nama baling-baling/propeller . Karena ketakjubannya melihat keindahan bentuk protein yang baru pertama kali ditemukan itu, para penulis dalam artikel ilmiahnya di jurnal Nature tahun 1983 menyebut juga struktur protein ini sebagai bunga mawar.

Pada tahun yang sama, Kevin Ulmer, Direktur Riset Eksploratif perusahaan bioteknologi GENEX di AS mencetuskan istilah baru teknologi rekayasa protein. Informasi detail struktur protein memungkinkan ilmuwan merekayasa protein melalui perubahan DNA pengode urutan asam amino penyusun protein, sebagaimana insinyur sipil dan arsitek merancang bangunan.

Melalui struktur protein NA, diketahui secara persis posisi asam amino yang sering berganti menyebabkan perubahan antigen. Sebaliknya diketahui pula, posisi asam amino yang selalu sama dari berbagai jenis dan tipe virus.

Protein NA mengenai karbohidrat asam sialat dan memotong ikatannya dari karbohidrat yang lain. Untuk itu, logika yang dipikirkan pertama adalah membuat senyawa serupa dengan substrat alami protein NA yang disebut DANA. DANA memang berikatan dengan protein NA, tetapi tidak cukup kuat untuk melumpuhkan aksinya karena kekuatan ikatannya hanya 10 mekromolar (10-5).

Protein

Antibodi, protein yang dalam tubuh berikatan dengan molekul asing untuk menghancurkannya, berikatan dengan kekuatan pikomolar (10-12).

Menggunakan teknik bioinformatika untuk melakukan simulasi interaksi ligan (senyawa yang berikatan) dengan protein, ditemukan satu posisi yang pada asam sialat diisi oleh gugus hidroksil (OH) yang berukuran kecil sehingga tidak dapat berikatan dengan ion negatif dari asam amino Asam Glutamat (E) dalam bagian aktif protein NA.

Gugus hidroksil ini diganti dengan gugus bermuatan positif, yaitu gugus amin dan gugus guanidin. Ketika digunakan gugus amin, senyawa turunan asam sialat yang didapatkan mampu berikatan dengan kekuatan 100 mikromolar (10-8) melalui interaksi dengan satu Asam Glutamat. Ketika gugus guanidin yang berukuran lebih besar digunakan, senyawa yang diperoleh berikatan dengan kekuatan nanomolar (10-9) melalui ikatan dengan dua Asam Glutamat .

Senyawa terakhir ini yang akhirnya digunakan sebagai obat, diberinama Zanamivir dan dipasarkan dengan nama produk Relenza oleh Glaxo Wellcome, perusahaan farmasi Inggris. Ironisnya, justru karena gugus quanidin inilah, Zanamivir tidak bisa digunakan sebagai obat minum sebab senyawa bermuatan ion tidak dapat menembus dinding pembuluh darah untuk bisa diedarkan ke seluruh tubuh. Akibatnya, Relenza dikenal sebagai obat hirup. Walaupun sangat potensial bagi virus flu ganas yang tidak hanya menyerang saluran pernapasan dan bagi penderita anak-anak dan orang tua, obat hirup kuranglah cocok.

Flu modern

Obat flu modern kedua, Tamiflu, mengatasi permasalahan tersebut. Perusahaan biotek farmasi Gilead Sciences, AS, menggunakan cara berbeda dalam mengembangkan obatnya. Tidak dengan simulasi komputer lebih dahulu, tetapi melakukan sintesa acak dengan membubuhkan berbagai jenis gugus kimia pada senyawa inti/lead compound, satu teknik yang disebut kimia kombinasi/combinatorial chemistry.

Hanya satu dari ratusan ribu senyawa kimia yang didapat menunjukkan ikatan kekuatan setara Zanamivir, yaitu S (kependekan dari Gilead Sciences) 4071. Tidak ada gugus bermuatan positif yang menggantikan gugus hidroksil seperti pada Zanamivir, Namun, pada posisi berbeda terdapat gugus hidrofobik (sifat tidak suka air, seperti minyak). Rupanya, ikatan GS 4071 pada protein NA menyebabkan satu asam amino dalam bagian aktif berubah arah yang menghasilkan bentuk kantong hidrofobik yang diisi oleh gugus hidrofobik GS 4071.

Satu hal yang sulit diprediksikan dengan analisa bioinformatika. Untuk menjadi obat minum, masih ada satu pekerjaan lagi, yaitu gugus karboksil yang bermuatan negatif harus ditutupi dengan menambahkan gugus kimia lain yang tidak bermuatan ion. Hasilnya adalah GS 4104 yang dalam tubuh akan berubah menjadi GS 4071, senyawa kimia yang lebih lazim dikenal dengan nama Oseltamivir dan dipasarkan oleh perusahaan farmasi F Hoffman-La Roche (Swiss) dengan nama dagang Tamiflu.

Baik Relenza maupun Tamiflu menyembuhkan penyakit flu burung dengan cara menghalangi virus flu keluar dari sel yang diinfeksinya. Protein NA dalam virus flu yang baru diproduksi bertugas memotong asam sialat di permukaan sel yang berikatan dengan virus flu agar virus flu bisa lepas dan menginfeksi sel lain.

Akan tetapi, karena zat aktif kedua obat itu berikatan lebih kuat dengan protein NA, protein NA tidak dapat bekerja. Akibatnya, virus flu tertahan dalam sel sehingga virus tidak dapat berkembang biak dengan cepat.

Klik di sini untuk versi asli di Kompas.

Entry filed under: Rekayasa Protein. Tags: .

Kebangkitan Iptek Indonesia Proyek “Subway” Jakarta, Kebangkitan Nasionalisme Iptek?


Categories

January 2008
M T W T F S S
     
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031  

Blog Stats

  • 117,955 hits

%d bloggers like this: