Bhataramedia.com – Seperti peternak yang cenderung membuat kawanan sapi untuk menghasilkan susu, peneliti cenderung menggunakan koloni bakteri Escherichia coli (E. coli) untuk menghasilkan bentuk-bentuk antibiotik baru. Para peneliti telah menemukan tiga antibiotik yang menjanjikan untuk digunakan di dalam pertempuran melawan bakteri resisten.
Penelitian yang diterbitkan 29 Mei di jurnal Science advances tersebut, dipimpin oleh Blaine A. Pfeifer, seorang profesor teknik kimia dan biologi di University at Buffalo School of Engineering and Applied Sciences. Timnya terdiri dari Guojian Zhang, Yi Li dan Lei Fang, semuanya dari Departemen Teknik Kimia dan Biologi.
Selama lebih dari satu dekade, Pfeifer telah mempelajari bagaimana cara merekayasa E. coli untuk menghasilkan varietas eritromisin baru, antibiotik yang sudah populer. Di dalam studi baru tersebut, diia dan rekan-rekannya melaporkan bahwa mereka telah melakukan berhasil melakukannya. Mereka memanfaatkan E. coli untuk mensintesis puluhan bentuk-bentuk obat baru yang memiliki struktur yang sedikit berbeda dari versi yang sudah ada.
Tiga dari semua jenis eritromisin baru yang dihasilkan E. Coli berhasil membunuh satu spesies Bacillus subtilis yang resisten terhadap bentuk dari eritromisin yang saat ini digunakan secara klinis.
“Kami fokus untuk memunculkan antibiotik baru yang dapat mengatasi resistensi antibiotik dan kami melihat ini sebagai langkah yang penting,” kata Pfeifer, Ph.D.
“Kami tidak hanya menciptakan analog baru dari eritromisin, tetapi juga mengembangkan platform dengan menggunakan E. coli untuk menghasilkan obat. Ini membuka pintu untuk kemungkinan rekayasa tambahan di masa depan, yang bahkan dapat mengarah pada bentuk-bentuk obat baru yang lebih banyak,” katanya, seperti dilansir University at Buffalo (29/05/2015).
Penelitian ini sangat penting mengingat meningkatnya resistensi bakteri terhadap antibiotik. Eritromisin biasa digunakan untuk mengobati berbagai penyakit, dari pneumonia dan batuk rejan hingga infeksi kulit dan saluran kemih.
E. coli sebagai pabrik
Menggunakan E. coli untuk menghasilkan antibiotik baru telah menjadi sumber utama bagi para peneliti di lapangan.
Hal tersebut karena E. coli dapat tumbuh dengan pesat, sehingga mempercepat langkah eksperimental dan upaya untuk mengembangkan dan meningkatkan produksi obat. Spesies ini juga relatif mudah untuk menerima gen baru, membuatnya menjadi kandidat utama untuk rekayasa.
Sementara banyak berita yang hanya melaporkan mengenai bahaya E. coli, sebagian besar jenis bakteri ini sebenarnya tidak berbahaya, termasuk yang digunakan oleh tim Pfeifer di laboratorium.
Selama 11 tahun terakhir, penelitian Pfeifer telah difokuskan pada memanipulasi E. coli sehingga organisme ini menghasilkan semua bahan yang diperlukan untuk membuat eritromisin. Anda dapat menganggap ini seperti menyupali pabrik dengan semua bagian dan peralatan yang diperlukan untuk membuat mobil atau pesawat.
Dengan selesainya fase lengkap penelitian tersebut, Pfeifer telah beralih ke tujuan berikutnya. Dia akan mengoptimasi eritromisin yang dihasilkan E. coli, sehingga obat yang mereka buat sedikit berbeda dari versi yang digunakan di rumah sakit saat ini.
Proses menciptakan eritromisin dimulai dengan tiga blok bangunan dasar yang disebut prekursor metabolik (senyawa kimia yang dikombinasikan dan dimanipulasi melalui proses perakitan) untuk membentuk produk akhir, eritromisin.
Untuk membuat eritromisin baru dengan bentuk yang sedikit berbeda, para ilmuwan secara teoritis dapat menargetkan setiap bagian dari jalur perakitan tersebut, menggunakan berbagai teknik untuk menambahkan bagian dengan struktur yang sedikit menyimpang dari aslinya.
Di dalam studi baru tersebut, tim Pfeifer terfokus pada langkah di dalam proses pembuatan yang sebelumnya hanya mendapat sedikit perhatian dari para peneliti, yaitu langkah yang mendekati akhir.
Para peneliti memfokuskan pada penggunaan enzim untuk menambahkan 16 bentuk molekul gula yang berbeda pada molekul yang disebut 6-deoxyerythronolide B. Setiap satu molekul gula tersebut berhasil ditambahkan hingga pada akhir jalur perakitan. Proses inilah yang memunculkan lebih dari 40 analog eritromisin baru, tiga di antaranya menunjukkan kemampuan untuk melawan bakteri resisten eritromisin di dalam percobaan laboratorium.
“Sistem yang kami buat secara mengejutkan sangat fleksibel dan merupakan salah satu hal besar mengenai sistem ini,” kata Pfeifer. “Kami telah menetapkan platform untuk menggunakan E. coli untuk memproduksi eritromisin, setelah kita mempunyai itu, kita dapat mulai mengubahnya dengan cara baru.”
Referensi :
Guojian Zhang, Yi Li, Lei Fang, Blaine A. Pfeifer. Tailoring pathway modularity in the biosynthesis of erythromycin analogs heterologously engineered in E. coli. Science Advances, 2015 DOI: 10.1126/sciadv.1500077.
