/

Gel peptida antibakteri menjanjikan dalam memerangi serangga super

Resistensi antimikroba adalah salah satu dari 10 ancaman besar kesehatan global. Gel peptida menawarkan alternatif yang menjanjikan untuk obat-obatan antibakteri tradisional.

Sejak awal tahun 2020, COVID-19 telah menuntut sebagian besar perhatian media dunia dibandingkan dengan tantangan kesehatan global lainnya. Namun, satu masalah kesehatan global utama telah dibayangi: tingkat infeksi bakteri yang meningkat tajam, yang telah menggegerkan dan mungkin berdampak buruk pada kesehatan masyarakat. Hal ini sebagian besar disebabkan oleh konsumsi antibiotik yang tidak terkontrol dan perkembangan selanjutnya dari “superbug” atau resistensi antimikroba (AMR), yang menjamin urgensi untuk mengembangkan pilihan terapi alternatif. 

Satu opsi terapi baru yang diselidiki lab kami di Institut Teknologi India Ropar (IIT Ropar) adalah gel peptida antibakteri.

Kredit: Michael Schiffer.

Mengapa superbug perlu dikhawatirkan?

Ketika virus bermutasi, itu bisa menjadi lebih menular atau lebih mematikan. Demikian pula, penggunaan antibiotik yang berlebihan membawa kita ke jalur peningkatan resistensi bakteri atau AMR, terutama di lingkungan rumah sakit, di mana pasien menjalani operasi implantasi dan terpapar bakteri AMR patogen. Infeksi AMR di rumah sakit terlebih lagi dapat menyebabkan operasi berulang untuk menghilangkan infeksi. Hal ini sering mengakibatkan pengalaman yang tidak menyenangkan bagi pasien karena rawat inap yang berkepanjangan, menambah biaya perawatan, dan dalam kasus terburuk penolakan atau amputasi implan. 

Satu laporan baru-baru ini oleh Lancet menyoroti dalam peningkatan jumlah korban yang mengkhawatirkan akibat AMR secara global. Studi tersebut memperkirakan bahwa bakteri AMR berkontribusi terhadap 1,27 juta kematian pada tahun 2019. Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) telah menyatakan AMR salah satu di antara 10 ancaman kesehatan masyarakat global teratas. Ada strain bakteri patogen tertentu, yang juga menjadi multidrug-resistant, yaitu Mycobacterium tuberculosis (M. tuberculosis), Klebsiella pneumonia (K. pneumonia), Staphylococcus aureus (S. aureus), Streptococcus pyogenes (S. pyogenes), Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa), Acinetobacter baumannii (A. baumannii), dan Escherichia coli (E. coli). Strain ini inilah yang bertanggung jawab dalam menyebabkan berbagai macam penyakit dalam tubuh manusia.

Apa tindakan yang tepat untuk mengatasi situasi ini sebelum menjadi tidak terkendali? Apakah ada pilihan terapi alternatif untuk menghentikan peningkatan resistensi antibiotik ini?

Tantangan dan gel peptida yang bisa merakit diri sendiri

Para ilmuwan sedang menyelidiki berbagai cara untuk mengembangkan obat baru: memodifikasi obat yang ada, mengembangkan molekul baru, atau menggabungkan obat yang berbeda untuk kemanjuran dan pengobatan yang lebih baik. Baru-baru ini, gel/hidrogel mendapat perhatian besar karena hasil yang menjanjikan dalam aplikasi biomedis. Gel/hidrogel adalah bahan semi-padat yang terbuat dari polimer ikatan silang, mengandung lebih dari 90% air dan bersifat biokompatibel, yaitu tidak beracun bagi sel sehat. Gel yang berasal dari peptida penting karena beberapa aplikasi biomedis, seperti yang diuraikan pada gambar di bawah ini. Gel peptida dengan aktivitas antibakteri yang melekat dapat menghambat proliferasi bakteri dan mendukung pertumbuhan sel di sekitarnya. 

Aplikasi biologis gel peptida / hidrogel

Gel peptida terbuat dari rantai pendek atau panjang asam L-amino alami, membuatnya cocok untuk didegradasi oleh enzim tertentu, termasuk enzim proteolitik yang ada di tubuh kita. Enzim ini mengenali asam amino atau keterkaitan alami dalam struktur asam amino dan menurunkannya menjadi senyawa yang lebih sederhana; oleh karena itu, mereka kehilangan fungsi biologisnya. 

Baru-baru ini, para ilmuwan telah memasukkan analog non-protein dari ikatan γ dan analog asam amino non-alami (asam D-amino) ke dalam urutan peptida untuk meningkatkan stabilitas proteolitik, yang selanjutnya membantu mempertahankan aktivitas antibakteri. Bio Stabilitas gel ini semakin ditingkatkan ketika mereka dikomplekskan dengan polimer biokompatibel yang disebut kitosan, yang dikenal dengan aktivitas antibakterinya. Dengan kata lain, kompleksasi peptida dengan kitosan semakin meningkatkan stabilitas proteolitik dan aktivitas antibakteri. Dengan demikian, gel ini bisa menjadi alternatif yang menjanjikan untuk antibiotik untuk mencegah infeksi yang berhubungan dengan bakteri. 

Aplikasi klinis dari self-assembled peptida 

Karena potensinya yang menjanjikan dalam aplikasi biomedis, beberapa self-assembled peptides (SAPs) saat ini sedang dalam uji klinis, dan yang lainnya telah memasuki pasar. Hidrogel SAP, seperti RADA, digunakan dalam operasi untuk mengontrol perdarahan dan dijual dengan merek PuraMatrix® dan PuraStat®. Demikian pula, SAP nanofiber d-EAK16 telah menunjukkan potensi dalam penyembuhan luka hati kelinci dan melawan degradasi protease. SAP kiral lainnya sudah ada di pasaran dengan nama merek Sciobio®-I, -II, -III, dan -IV untuk berbagai aplikasi seperti penyembuhan luka, infark miokard, dan perbaikan tulang. Beberapa perancah SAP bahkan sedang dalam uji klinis untuk mengobati kanker payudara triple-negatif dan regenerasi jaringan untuk prosedur pengangkatan sinus gigi

Tantangan utama dalam komersialisasi hidrogel SAP adalah manufaktur berskala besar dengan harga yang terjangkau. Terlepas dari beberapa tantangan, SAP telah menunjukkan harapan dalam aplikasi klinis dan akan segera menjadi penting untuk membatasi AMR.

Dr Kamal Malhotra menerima gelar PhD dari Indian Institut Teknologi Ropar (IIT Ropar), di mana ia juga bekerja sebagai Direktur. Kemudian, ia bergabung dengan laboratorium Prof May Griffith sebagai rekan Pascadoktoral di Universitas Montreal, Kanada. Minat penelitiannya adalah pada gel peptida dan hidrogel yang dapat menyusun sendiri, peptida antibakteri dan antivirus, infeksi yang berhubungan dengan biomaterial, dan rekayasa jaringan. Dr Malhotra telah diakui dengan beberapa penghargaan termasuk Program Penempatan Doktoral Newton Bhabha yang bergengsi dan Global Young Scientist Summit 2019.