Virus dan bakteri yang kebal terhadap antibiotik dapat dikalahkan dengan bantuan antibiotik sintetis.
Sebuah antibiotik merk baru yang dikembangkan di Rockefeller University menggunakan model hasil komputasi dari gen bakteri yang bisa membunuh bakteri yang bahkan tahan terhadap antibiotik yang lain. Merujuk pada sebuah studi yang dipublikasikan di jurnal Science, obat yang dikenal sebagai cilagicin cukup efektif pada anak tikus dan menggunakan mekanisme baru untuk memerangi MRSA (bakteri yang tidak bisa disembuhkan hanya dengan penggunaan antibiotik) dan berbagai infeksi berbahaya lainnya.
Temuan ini menyiratkan bahwa model komputer dapat digunakan untuk mengembangkan sebuah antibiotik jenis baru. “Ini tidak hanya sebuah molekul yang baru, ini merupakan sebuah inovasi dari pendekatan baru dalam penemuan obat,” kata Sean F. Brady. “Studi ini adalah sebuah contoh biologi komputasi, pengurutan genetis, dan kimia sintetis jadi satu kesatuan untuk mengungkap rahasia dari evolusi bakteri.”
Tindakan yang nyata dalam memerangi bakteri
Dikutip dari https://scitechdaily.com, bakteri telah menghabiskan triliunan tahun dalam menemukan metode atau cara yang baru untuk saling membunuh satu sama lain. Jadi, bukan sebuah hal yang baru bahwa banyak antibiotik berasal dari bakteri itu sendiri. Kecuali penicillin dan beberapa antibiotik kuat yang berasal dari jamur. Sebagian besar antibiotik digunakan pertama kali sebagai ‘senjata’ oleh bakteri untuk melawan bakteri yang lain.
“Jutaan tahun evolusi telah memberikan jalan bagi bakteri untuk terlibat dalam ‘peperangan’ dan saling membunuh satu sama lain tanpa membiarkan musuhnya bertahan”, kata Brady yang merupakan seorang kepala Laboratorium bernama Laboratory of Genetically Encoded Small Molecules. Penemuan antibiotik ini disebabkan oleh percobaan para peneliti yang berusaha untuk menumbuhkan streptomyces atau bacillus di laboratorium dan memasukkannya ke dalam botol agar bisa digunakan untuk mengobati penyakit yang diderita manusia.
Namun, dengan meningkatnya bakteri yang tahan terhadap antibiotik ini, muncul sebuah kebutuhan mendesak untuk menciptakan senyawa baru dan mungkin kita akan kehabisan bakteri tersebut. Jumlah antibiotik yang tidak diketahui sepertinya tersembunyi di dalam genom atau tubuh bakteri. Hal tersebut membuat para peneliti sulit untuk mempelajarinya di laboratorium. “Banyak sekali jenis antibiotik yang berasal dari bakteri, tetapi sayangnya sebagian besar bakteri tidak dapat ditumbuhkan di dalam laboratorium,” ucap Brady.
Menemukan zat antibakteri di dalam tanah dan membudidayakannya adalah alternatif yang lebih aman untuk bisa menumbuhkan bakteri. Tetapi, cara seperti ini mempunyai beberapa kekurangan. Sebagian besar antibiotik berasal dari zat genetik yang terkunci dalam tubuh bakteri. Awalnya, cukup sulit untuk mengambil zat genetik dari dalam bakteri. Namun, dengan hadirnya teknologi seperti yang ada saat ini, membuat semuanya jadi lebih mudah.
“Bakteri merupakan makhluk hidup yang cukup rumit. Dengan mengetahui struktur tubuh bakteri bukan berarti kami tahu bagaimana bakteri bisa memproduksi protein”, ujar Brady. “Ada ribuan kelompok bakteri yang belum teridentifikasi dan kami hanya pernah mengidentifikasi sebagian kecil dari mereka.”
Kumpulan Antibiotik Baru
Frustasi dengan ketidakmampuan untuk mengidentifikasi gen bakteri, Brady dan rekannya coba menggunakan algoritma. Dengan memisahkan instruksi genetis di dalam susunan DNA, algoritma modern dapat memprediksi struktur dari senyawa antibiotik yang dengan susunan seperti itu bakteri dapat membuat protein. Ahli kimia organik kemudian bisa mengambil data dan membawanya ke laboratorium untuk dipelajari.
Prediksi dari algoritma mungkin tidak selamanya tepat. “Molekul yang belum tentu kami dapatkan akan memproduksi gen yang kami belum tahu di alam”, kata Brady. “Kami tidak berfokus pada hasil dari yang kami teliti ini benar atau tidak, kami hanya perlu molekul sintetis untuk membuktikan bahwa molekul tersebut cukup sama dengan senyawa yang ada di alam.”
Rekan Brady, Zonggiang Wang dan Bimal Koirala mulai meneliti melalui data susunan genetis yang sangat besar guna memprediksi gen mana yang terlibat dalam pembunuhan bakteri lain dan belum pernah diketahui sebelumnya. Kelompok gen “cil” yang belum pernah diketahui, mulai terlihat menonjol karena kedekatannya dengan gen yang lain dalam pembuatan antibiotik. Para peneliti kemudian memasukkan susunan yang sesuai ke dalam sebuah algoritma, Kemudian, algoritma tersebut mengusulkan beberapa senyawa yang kemungkinan besar dihasilkan oleh “cil”. Satu senyawa teridentifikasi. Senyawa itu bernama cilagicin yang ternyata merupakan sebuah senyawa antibiotik aktif.
Cilagicin secara aktif membunuh bakteri Gram positif yang tidak berbahaya bagi sel manusia dan berhasil mengobati infeksi bakteri pada tikus. Yang menarik adalah cilagicin cukup ampuh dalam melawan beberapa bakteri yang tahan terhadap antibiotik dan bahkan ketika cilagicin ini bertemu dengan senyawa yang dibuat untuk menghancurkan dirinya, tetap yang menang adalah senyawa sintesis.
Brady, Wang, Koirala dan rekan sesama peneliti yang lain mengatakan bahwa cilagicin bekerja dengan mengikat dua dinding molekul, yaitu C55-P dan C55-PP. Keduanya membantu mempertahankan dinding sel bakteri. Antibiotik yang beredar di pasaran seperti bacitracin mengikat salah satu dari dua molekul tersebut tetapi tidak pernah mengikat keduanya, dan bakteri dapat melawan obat dengan menyatukan dua dinding sel yang tersisa. Tim peneliti menduga bahwa kemampuan cilagicin untuk menggabungkan dua molekul dapat menghadirkan dinding yang mencegah resistensi.
Kemungkinan cilagicin untuk diuji ke manusia masih jauh. Pada studi selanjutnya, Brady dan timnya akan melakukan penelitian lebih lanjut untuk memaksimalkan senyawa dan akan melakukan tes pada hewan dengan melawan patogen seperti virus dan bakteri yang lebih beragam untuk mengetahui penyakit mana yang paling efektif untuk diobati.
Namun, di luar implikasi dari cilagicin, studi ini menunjukkan sebuah metode yang bisa digunakan oleh para peneliti untuk menemukan dan mengembangkan antibiotik baru. “Proyek ini merupakan contoh kecil dari apa yang tersembunyi dalam tubuh bakteri,” kata Brady. “Kami rasa bahwa kami bisa mengungkap senyawa alami yang baru dengan strategi seperti ini, dan kami harap kami bisa menghadirkan ruang bagi kandidat obat yang baru.”