Rekayasa Produk Vaksin Virus dalam Kehidupan Sehari-hari

Produksi Vaksin

Mikroorganisme tertentu memiliki kemampuan menghasilkan suatu produk untuk menyembuhkan penyakit yang disebabkan oleh mikroorganisme lain atau penyakit karena gangguan fisiologis. Dua produk yang erat kaitannya dengan dengan mikroorganisme adalah vaksin dan antibiotik. Penemuan vaksin cacar pertama kali ditemukan oleh Edward Jenner (1796) sehingga mendorong para ahli biologi lain untuk meneliti vaksin maupun antibiotik melalui bioteknologi. Penemuan vaksin diawali ketika Jenner melihat seorang pemerah susu sapi yang jari tangannya teredapat bekas luka ketika menderita cacar, padalah pada waktu itu sedang terjadi wabah cacar. Demikian juga seseorang yang telah sembuh dari penyakit cacar, dengan meninggalkan bekas-bekas luka ternyata kebal terhadap penyakit cacar. Dengan sifat kekebalan cacar tersebut Jenner mulai malakukan percobaan untuk mendapatkan vaksin dadar dari serum darah tersebut. Sekarang kita tahu bahwa penyakit cacar disebabkan oleh virus Variola, dan penyakit cacar sapi disebabkan oleh virus yang serupa walaupun berbeda. Dimasukannya virus cacar sapi yang telah dilemahkan ke dalam tubuh pasien, akan merangsang tubuh untuk membentuk antibodi yang efektif untuk melawan suatu infeksi lanjutan dari virus cacar yang serupa. Cara yang dilakukan dengan memasukan mikroorganisme yang dilemahkan ke dalam tubuh manusia untuk memberikan kekabalan terhadap mikroorganisme berbahaya disebut vaksinasi.

Salah satu kelemahan vaksin-vaksin yang dibuat dengan cara seperti di atas ternyata menimbulkan rasa sakit setelah diberi sintikan vaksin tersebut, misalnya demam. Dewasa ini dengan bioteknologi mulai dibuat vaksin yang tidak menyebabkan rasa sakit jika disuntikan ke tubuh orang sehat. Pembuatan vaksin ini adalah sebagai berikut. Bacteri atau virus penyebab penyakit pada umumnya memiliki permukaan protein yang khusus. Dengan penyisipan gen dihasilkan copy salinan dari permukaan tersebut. Salinan permukaan protein tersebut kemudian digunakan untuk memvaksin. Contoh vaksin aman telah dihasilkan hepatitis B, Chlamyda dan malaria. Antibiotik pertama kali ditemukan oleh Louis Pasteur dari jamur Penisillium sp. Alexander Flemming (Inggris, 1928) menemukan koloni jamur Penicillium notatum yang dapat menghambat pertumbuhan bacteri Staphulococcus aureus dan sekitanya. Bacteri yang resisten terhadap penisilin dapat dibunuh dengan sefalospurin C dari jamur jenis Cephalospurium yang ditemukan oleh Prentis tahun 1984. Antibiotik adalah bahan-bahan bersumber hayati berkadar rendah yang mampu menghambat pertumbuhan mikroorganisme, sehingga dalam perkembangannya dapat digunakan untuk mengobati suatu penyakit. Mikroorganisme yang mampu membuat zat antibiotik tertama adalah fungi (jamur) Actinomycetes, Aspergillus dan beberapa jenis bacteri. Sampai sekarang ini ditemukan lebih dari 2000 karakter antibiotik. Dengan adanya perkembngan bioteknologi, sekarang mulai dikembangkan jenis-jenis mikroorganisme tertentu yang telah diubah susunan genetiknya sehingga mampu menghasilkan antibiotik dalam jumlah lebih besar dalam waktu yang singkat.

Gambar Tahapan sintesis vaksin yang direkayasa secara genetika

sumber: http://www.biology-online.org

Aplikasi Teknik Nuklir Dalam Pembuatan Vaksin

Berdasarkan bahan dasarnya, vaksin dibagi menjadi empat tipe yaitu (1) vaksin dengan bahan dasar organisme patogen yang dimatikan atau inaktif; (2) vaksin dengan parasit yang dilemahkan atau daya virulensinya rendah; (3) vaksin dengan subunit protein hasil purifikasi, rekombinasi atau proses kimia; dan (4) vaksin asam nukleat baik deoxyribonucleic acid (DNA) maupun ribonucleic acid (RNA).

Hal yang mulai dikembangkan untuk pembuatan vaksin adalah dengan memanfaatkan efek radiasi. Suatu materi hidup seperti sel, bila terkena sinar gamma akan mengalami kerusakan secara langsung atau tidak langsung. Efek langsung adalah terjadinya pemutusan ikatan senyawa-senyawa penyusun sel. Efek tidak langsung terjadi karena materi sel terbanyak adalah air yang apabila terkena sinar gamma akan mengalami hidrolisis dan menghasilkan radikal bebas. Radikal bebaslah yang akan menyebabkan kerusakan materi sel.

Target utama bagian sel adalah DNA yang merupakan sumber informasi genetik sel. Perubahan genetik sel akan berakibat pada terganggunya kinerja atau kematian sel. DNA yang terkena radiasi akan mengalami pemutusan rantai dan dapat kembali menyusun ulang urutan basa nitrogennya. Hasil penyusunan kembali tersebut dapat sama atau berbeda dengan semula. Penyusunan ulang yang berbeda dapat berakibat pada kematian sel, mutasi atau transformasi. Efek-efek yang ditimbulkan sinar gamma tersebut dapat digunakan untuk mengiradiasi agen penyakit yang berasal dari virus, bakteri, protozoa dan cacing.

Vaksin yang menggunakan iradiasi dibagi menjadi dua macam, yaitu vaksin aktif dan vaksin inaktif. Vaksin aktif adalah vaksin dengan bahan dasar organisme hidup yang telah dilemahkan dengan proses iradiasi, sedangkan vaksin inaktif adalah vaksin dengan bahan dasar organisme mati hasil iradiasi. Vaksin inaktif sendiri dibagi menjadi dua, yaitu vaksin aktif rekombinan dan non rekombinan. Vaksin inaktif rekombinan diperoleh dengan cara melemahkan organism terlebih dahulu melalui teknik rekombinan setelah itu diinaktivasi dengan iradiasi. Vaksin inaktif non rekombinan adalah pemakaian iradiasi untuk inaktivasi organisme patogen secara langsung.

Vaksin aktif yang telah dilemahkan biasanya digunakan untuk parasit yang bersifat intraselular yang berasal dari protozoa dan cacing. Beberapa penelitian vaksin yang saat ini dikembangkan baik pada manusia maupun hewan menggunakan teknik nuklir untuk melemahkan organisme patogen, seperti untuk protozoa dan cacing.

Keuntungan vaksin jenis ini adalah dapat mengaktifkan seluruh fase sistem imun, meningkatkan respon imun terhadap seluruh antigen (proses inaktivasi dapat menyebabkan perubahan antigenisitas), durasi imunisitas lebih panjang, biaya lebih murah, lebih cepat menimbulkan respon imunitas, mudah dibawa ke lapangan, dapat mengurangi wild type. Tetapi vaksin jenis ini memiliki beberapa kelemahan dimana vaksin ini kurang baik apabila digunakan pada daerah tropis dan pada penderita penyakit defisiensi imun serta adanya kemungkinan terjadi mutasi balik yang menyebabkan daya virulensi menjadi tinggi.

Hasil percobaan terdahulu menunjukkan bahwa booster yang diberikan akan bermanfaat apabila diberikan pada saat tingkat produksi/titer antibodi menjelang puncaknya, sehingga akan meningkatkan daya kekebalan pada hewan yang bersangkutan. Disamping itu pertambahan bobot badan hewan tidak terganggu karena parasit penantang yang diberikan tidak bisa berkembang dan tidak infektif lagi. Kegiatan percobaan ini merupakaan kelanjutan dalam menguji bahan vaksin iradiasi untuk melihat potensi dan keamanannya serta penerapannya pada kondisi lapang. Dosis iradiasi terhadap parasit yang digunakan adalah 45 Gy di Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi BATAN Jakarta. Contoh vaksin aktif protozoa adalah malaria pada stadium sporozoit dengan dosis iradiasi berkisar 150 – 200 Gy.

Vaksin inaktif contohnya Leishmania, yaitu penyakit Kala-azar yang ditimbulkan oleh protozoa. Keuntungan vaksin ini adalah memberikan imunitas humoral yang tinggi bila diberikan booster, tidak menyebabkan mutasi atau reversi, dapat digunakan untuk pasien defisiensi imun, cocok digunakan untuk daerah tropis tetapi vaksin jenis ini membutuhkanbiaya yang lebih tinggi karena membutuhkan booster.

Vaksin inaktif rekombinan contohnya untuk penyakit yang disebabkan bakteri Brucella abortus, yaitu penyakit menyebabkan keguguran pada ternak ruminansia maupun manusia. Rekombinasi dilakukan untuk melemahkan bakteri dengan cara menginsersikan gen plasmid bakteri Escherichia coli sehingga B. abortus memiliki karakteristik membran yang sama dengan E. coli. Selanjutnya mutan tersebut yang diinaktivasi dengan iradiasi sinar gamma dengan dosis 300 Gy.

Hal yang penting selain mendapatkan dosis optimum iradiasi selama melakukan pengembangan vaksin adalah optimasi laju dosis. Laju dosis akan mempengaruhi proses kualitas vaksin yang diinaktivasi atau dilemahkan.

Vaksin Virus Polio

Dalam proses imunisasi polio, ada dua macam vaksin yang digunakan, yaitu IPV (inactivated poliovirus vaccine) dan OPV (oral poliovirus vaccine). Kedua jenis vaksin ini berasal dari virus polio yang dikulturkan pada sel Vero yang berasal dari Monkey kidney dan keduanya mengandung vaksin virus polio serotype 1, 2, dan 3. Perbedaan kedua vaksin ini adalah, kalau IPV merupakan virus yang sudah dinonaktifkan (inactivated) dengan formaldehyde, sehingga sifat virusnya hilang termasuk sifat perkembang biakannya, sedangkan OPV adalah virus yang masih hidup.

Pada IPV, yang berfungsi sebagai vaksin (antigen) adalah protein-protein dari virus tersebut, terutama protein kapsid (capsid protein) yang mengandung gugusan epitop antigen (antigenic epitope). Berlawanan dengan IPV, OPV adalah virus yang masih hidup dan mempunyai kamampuan untuk berkembang biak, tetapi hampir tidak bersifat patogen karena sifat patogennya sudah dilemahkan. Oleh karena itu OPV juga dinamakan live-attenuated poliovirus vaccine. Pada OPV yang berfungsi sebagai antigen adalah virus itu sendiri. Karena OPV mampu berkembang biak, setelah vaksinasi, virus akan berkembang biak di usus penerima vaksin (resepien) dan menyebar ke seluruh tubuh melalui saluran darah. Oleh karena itu, OPV akan membuat daya imun yang lama dan bahkan dikatakan bisa untuk seumur hidup. Selain itu, virus yang terekresi oleh resepien akan terinfeksi kepada orang-orang yang berhubungan dengan resepien, dan otomatis berkembang biak dan memberi daya imun terhadap orang-orang tersebut.

Daftar Pustaka

Anonymous. 2010. Penerapan Bioteknologi Bidang Kesehatan.http://www.000webhost.com/ Diakses tanggal 5 Januari 2011.

Anonymous. 2010. Tahapan Sintesis Vaksin Yang Direkayasa Secara Genetika. http://www.biology-online.org. Diakses tanggal 5 Januari 2011.

Anonymous. 2010. Virus Polio dan Hubungannya dengan Program Eradikasi Polio. http://www.kliksaya.com/virus_polio_dan_hubungannya_dengan_program_eradikasi_polio.htm. Diakses tanggal 5 Januari 2011.

Sebastian. 2008. Pengembangan Vaksin Flu Burung. http://www.wordpress.com/ilmuwan_indonesia.html. Diakses tanggal 5 Januari 2011.

Suwandi, Usman. 2002. Perkembangan Vaksin Hepatitis B.Pusat Penelitian dan Pengembangan PT. Kalbe Farma: Jakarta

Wariyono, sukis. 2010. Bioteknologi. http://www.wordpress.com/bioteknologi.Sukis_Wariyono.htm. Diakses tanggal 5 Januari 2011.

 

 

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: