POTENSIMIKROORGANISME SEBAGAI SUMBER BAHAN OBAT-OBATAN DARILAUT YANG DAP AT DIBUDIDAYAKAN. Oleh. Tutik Murniasih

sumber:www.oseanografi.lipi.go.id

Oseana, Volume XXIX, Nomor 1, Tahun 2004 : 1 - 7

ISSN 0216-1877

POTENSIMIKROORGANISME SEBAGAI SUMBER BAHAN OBAT-OBATAN DARILAUT YANG DAP AT DIBUDIDAYAKAN Oleh Tutik Murniasih ABSTRACT THE POTENCY OF MICROORGANISMS AS CULTURABLE SOURCE OF DRUG FROM THE SEA. Since the annual number of papers on the new biomedical ob-

tained from marine ancestry such as algae, coelenterates and sponges were declining, in contrast, searching a new metabolite from marine microorganisms were growing rapidly. Many researches demonstrated that microorganisms should be in some instances the true producers of a number of secondary marine metabolite. Some active substances such as okadaic acid, symplostatin 1, staurorosporea, dolastatin, theopalauamide, bryostatin and macrolide swinholide A isolated from sponges and other marine invertebrate were claimed produced by associated microorganisms. PENDAHULUAN

Lebih dari setengah abad jasad renik yang berasal dari darat yaitu bakteri dan jamur merupakan sumber obat-obatan yang terpenting, sebagai contoh lebih dari 120 obat yang digunakan saat ini antara lain penicillins, cyclosporine A, adriamycine dan Iain-lain diperoleh dari mikroorganisme darat. Bahkan sebagian besar antibiotik berasal dari kelompok besar bakteri darat ordo Actinomycetales, namun sayangnya penemuan metabolit baru dari actinomycetes darat tersebut saat ini mengalami penurunan (KELECOM, 2002). Menganalogi hasil gemilang yang pernah dicapai oleh mikroorganisme darat, maka penelitian mulai tertuju pada mikroorganisme laut. Hal ini diawali dengan penemuan antibiotik

Oseana, Volume XXIX no. 1, 2004

cephalosporin C dan cephalosporin PI dari jamur Cephalosporium sp. yang diisolasi dari air laut sekitar pantai Sardinia (BURTON & ABRAHAM, 1951). Bahkan pada dua tahun terakhir ini penelitian tentang bahan bioaktif dari mikroorganisme laut meningkat dengan pesatnya. William Fenical dalam Simposium Produk Alam Laut IV melaporkan bahwa pada periode 1988-1997 dari 151 makalah tercatat 246 senyawa baru yang telah ditemukan dalam mikroorganisme laut (FENICAL et al., 1989). Hal tersebut mendorong peneliti produk alam laut lebih antusias menangani mikroorganisme. Dua masalah serius yang menghambat pengembangan obat-obatan dari laut, yang pertama adalah sebagian besar senyawa aktif yang diisolasi dari biota laut mempunyai struktur yang komplek dan kuantitasnya sangat


sedikit, padahal untuk proses sintesis senyawa organik diperlukan jumlah yang cukup banyak. Sintesis ini sangat diperlukan karena pada umumnya senyawa yang diperoleh mempunyai toksisitas yang cukup tinggi sehingga untuk mengurangi toksisitas dan meningkatkan aktivitas dilakukan modifikasi struktur kimianya. Masalah yang kedua adalah terbatasnya sumber biota penghasil senyawa aktif dan berbagai kendala dalam budidayanya. Beberapa fakta membuktikan bahwa sebagian senyawa aktif yang diisolasi dari biota laut, diproduksi oleh mikroorganisme yang bersimbiosis dengannya. Hal ini merupakan angin segar untuk memecahkan kedua masalah tersebut. Mikroorganisme yang diisolasi baik dan invertebrata maupun biota laut lainnya dapat dikulturkan sesuai dengan jumlah yang kita inginkan. Agar produksi substansi aktif dapat dioptimalkan maka perlu memodifikasi lingkungan kuitivasi. Kondisi kultivasi mikrorganisme laut yang berbeda dengan mikroorganisme darat memungkinkan mikroorganisme laut memproduksi metabolit sekunder yang mempunyai struktur unik dan kompleks. Sebagai sumber bahan obat yang dapat diperbaharui mikroorganisme yang diisolasi dari lingkungan laut mempunyai prospek yang menjanjikan. Dalam tulisan ini dipaparkan tentang bagaimana peran mikroorganisme simbion dalam produksi metabolit sekunder,dan senyawa-senyawa aktif lain yang dikandung oleh mikroorganisme laut. MIKROORGANISME DARI BIOTA LAUT SEBAGAI SUMBER PRODUKSI METABOLIT SEKUNDER Sebagian besar he wan invertebrata laut merupakan sarang dari bakteri, cianobakteri dan jamur, yang tersimpan dalam jaringan ekstra maupun intraseluler (VACELET & DONADE Y, 1977). Salahsatu biota tempat mikroorganisme


bersimbiosis adalah spons. Spons mencari makanan dengan cara "filter feeder", yaitu dengan memompa sejumlah volume air kedalam tubuh melalui saluran vascular yang unik, sehingga air yang masuk ke tubuhnya menjadi steril. Sedangkan bakteri yang merupakan makanan spons terdapat dalam air yang dipompa masuk kedalam tubuh spons, tertahan dalam membran pinacoderm spons sebagai simbion. (VACELET, 1975). Populasi bakteri ini sebagaian besar bakteri ekstraselular yang berada dekat dengan matriks mesohyl dan secara fisik terhindar dari air laut karena dibatasi oleh membran pinacoderm spons. Seperti halnya dengan bakteri, jamur juga berasosiasi kedalam tubuh spons lewat air laut yang dipompa masuk kedalam tubuhnya. Spora jamur terakumulasi didalam jaringan tubuh spons dan hidup sebagai "dormant" kemudian spora ini akan tumbuh jika menemukan media yang cocok (PAUL & FENICAL, 2000). Interaksi simbiotik mutualisme terjadi antara spons dan mikroorganisme. Bagi spons, simbion mikroorganisme berfungsi dalam membantu proses perolehan nutrien (terutama dalam fiksasi karbon dan nitrogen), penstabil kerangka spons, proses ekskresi dan ikut andil daiam siklus produksi metabolit sekunder (HENTSCEL et al, 2002). Sedangkan bakteri mendapatkan lingkungan tumbuh yang sesuai dalam tubuh spon. Fungsi bakteri simbion dalam produksi metabolit sekunder spons berkaitan dengan bidang farmakologi dan bioteknologi, karena adanya laporan bahwa beberapa produk alam laut dari spons berasal dari mikroorganisme simbion. Bukti keterlibatan mikroorganisme dalam biosintesa produk alam laut dapat ditunjukkan pada biota spons. Mikroalga yang diketahui mempunyai keterlibatan dalam biosintesa metabolit sekunder dari spons adalah genus Halicondria yaitu H. okadai atau H. melanodocia. Kedua spesies spons tersebut mengandung enzym penghambat protein phosphatase asam okadaik (TACHIBANA et al,


1981).Ternyata akhir-akhir ini diketahui bahwa asam okadaik tersebut juga dihasilkan oleh dinoflagelata dari genus Prorocentrum (MURAKAMI et ah, 1982). Prorocentrum merupakan salah satu sumber makanan bagi spons genus ini. Berikut di bawah ini adalah struktur dari asam okadaik.

mulanya diperoleh pada moluska Dolabella auricularia (LUESCH, 2001). Struktur symplostatin 1 dengan dolastatin hampir sama. Staurosporine merupakan senyawa kimia yang ditemukan pada beberapa jenis actinomycetes antara lain Saccharothrix

Selain asam okadaik contoh lain dari metabolit yang dihasilkan oleh makanan spons adalah symplostatin 1, dulastatin 10 dan staurosporine. Symplostatin 1 merupakan hasil metabolit dari "blue green algae" Symploca hydnoides (HARRIGAN et a/., 1998). Symplostatin 1 saat ini masih berada pada uji klims tahap II. Dolastatin 10 adalah metabolit yang dihasilkan oleh cyanobakteri, yang pada

aerocolonigenes dan Streptomyces staurosporeus. Belakangan ini senyawa tersebut berhasil diisolasi dari cacing Pseudoceros sp. yang merupakan makanan tunicate asal Micronesia yaitu Eudistoma toealensis(SCHU?P, 1999). Dolastatin 10 dan staurosporine mempunyai keaktifan sebagai sitotoksis. Berikut ini adalah struktur kimia dari Staurosporine.



Selain tunicate E. toealensis, tunicate E. turbinate juga menghasilkan metabolit ecteinascidine 743 (ET-743) yang strukturnya mirip dengan metabolit dari Pseudomonas fluorescens yaitu safracin B (IKEDA, 1983). Adanya kemiripan struktur kimia menunjukkan bahwa secara bioteknologi safracin B merupakan salah satu prekursor dalam biosintesa ET-743 (CUEVAS, 2000). Berdasarkan pendekatan struktur kimia yang merupakan identifikasi produk alam yang dihasilkan dari invertebrata dan mikroorganisme, dapat diasumsikan bahwa senyawa-senyawa dolastatin 10, staurosporine atau bahkan ET-743 dibentuk oleh invertebrata melalui rantai makanan atau berasal dari simbiotik bakteri atau mikroalga. Spons Theonella swinhoei yang dikoleksi dari Philippina dan Macronesia mengandung peptide siklik theopalauamide dan macrolide swinholide A. Theopalauamide mempunyai aktivitas sebagai antifungal sedangkan macrolide swinholide A sebagai sitotoksik. Beberapa fraksi selular darijaringan spons dapat diperoleh dengan cara sentrifugasi bertahap. Theopalauamide terdeteksi dalam


filamen bakteri, sedangkan swinholide A ditemukan dalam fraksi yang sebagian besar merupakan bakteri uniselular (BEWLEY et al, 1996). Bakteri yang mengandung theopalauamide dalam taksonomi disebut "Candidatus Entotheonella palauensis" (SCHMIDT et al, 2000). Dalam kasus bryozoan B.neritina, yang diketahui sebagai sumber penghasil senyawa antikanker bryostatins, baru-baru ini dilaporkan bahwa senyawa tersebut berasal dari bakteri yang berasosiasi. γ-Proteobacteria simbion "Candidatus Endobugula sertula" kemungkinan terlibat dalam biosintesa bryostatins. Eksperimen menunjukkan bahwa penambahan antibiotik pada kultivasi B.neritina menurunkan konsentrasi bakteri simbion yang diikuti dengan penurunan kadar bryostatins. Fragmen gen polyketide synthase tipe I (PKS-I) dapat dikloning dari bakteri simbion B.neritina dan dari korelasi RNA menunjukkan bahwa ikatan hanya terdapat pada bakteri simbion tetapi tidak terdapat pada sel bryozoan ataupun bakteri lainnya (HA YGOOD & DAVIDSON, 1997). Berikut di bawah ini adalah struktur kimia dari bryostatins.


Selain senyawa-senyawa tersebut di atas beberapa peneliti telah melaporkan penemuan senyawa-senyawa baru dari mikroorganisme laut yang mempunyai keaktifan sebagai antikanker, antibakteri, antivirus, antifungal dan Iain-lain. Alteramide A, aburatubolactam A, asperazin, halichomycin, leptosins dan neomangicols diantaranya adalah metabolit sekunder dari mikroorganisme laut yang mempunyai keaktifan sebagai antikanker. Sedangkan senyawa Marinone, dibromomarinone, Massetol, Microspaeropsisin,(3S)-(3’5’Dihydroxyphenyl) butanol, 2-( 1 ‘(E)-Propenyl)octa-4(E),6(Z)-diene-1,2-diol merupakan senyawa antibakteri. Senyawa antivirus yang berhasil diisolasi diantaranya adalah macrolactin A, caprolactin A & B, Haovir. Dan untuk antifungal salah satu diantaranya adalah senyawa lipodepsipeptida 15G256γ. (PAUL & WILLIAM FENICAL, 2000). Demikian bukti-bukti keterlibatan mikroorganisme simbion dalam biosintesa senyawa-senyawa aktif yang diisolasi dari biota laut khususnya invertebrata. Persoalan baru muncul ketika usaha propaganda strain mikroorganisme simbion dilakukan. Penentuan kondisi maupun media kultivasi mikroorganisme potensial tidaklah mudah. Kondisi yang berbeda dari situasi dan keadaan ketika bakteri berada pada reservoar spons terkadang mempengaruhi produksi metabolit sekunder dan bahkan dapat menghilangkan senyawa aktifnya. Selain itu sulitnya taksonomi mikroorganisme juga merupakan tantangan tersendiri bagi para mikrobiologis untuk pengembangan produk alam laut.

Khususnya dari kelompok actinomycetes dan bakteri gram positip dari darat. Hasilnya sungguh menakjubkan, terdapat sekitar 100 obat baru yang diperoleh dari proses fermentasi mikroorganisme darat. Akibatnya lebih dari 9 $ milyar pertahun dialokasikan untuk membiayai penelitian substansi bioaktif dari mikroorganisme darat (PAUL & WILLIAM FENICAL, 2000). Namun terbatasnya pengembangan mikroorganisme darat menyebabkan penurunan jumlah senyawa baru yang diketemukan, sehingga diperlukan eksplorasi sumber baru. Mikroorganisme laut adalah alternatif terakhir sesudah sumber yang lain dirasa tidak mempunyai prospek yang bagus. Berbicara mengenai prospek mikroorganisme laut sebagai sumber obatobatan, tidak lepas dan potensi jenis mikroorganisme laut yang sangat beragam. Beragamnya jenis mikroorganisme laut mi disebabkan oleh perbedaan morfologi, ekologi dan fisiologi. Namun karena ukurannya yang sangat renik mikroorganisme sangat sulit dikarakterisasi. Selain ditinjau dari biodiversitasnya, kondisi lingkungan laut yang spesifik memicu mikroorganisme menghasilkan metabolit yang mempunyai struktur kirnia yang spesifik dan unik. Oleh karena itu peluang untuk mendapatkan metabolit baru sangatlah besar. Kedua hal tersebut membuktikan bahwa mikroorganisme laut merupakan sumber bahan biomedika baru yang sangat efektif. Adapun prospek yang sangat potensial ini harus didukung oleh beberapa faktor, diantaranya adalah: a. Pengembangan Riset Mikrobiologi Laut

PROSPER MIKROORGANISME LAUT SEBAGAI BIOMEDIKA

Dewasa ini industri farmasi memfokuskan menggunakan mikroorganisme sebagai sumber untuk memperoleh obat baru.


di

bidang

Skreening substansi aktif dan mikroorganisme laut tidaklah produktif jika tidak dibarengi dengan pengembangan ilmu biologi dasar tentang mikroorganisme laut. Kemajuan-kemajuan metode klasifikasi


mikroorganisme laut sangat berpengaruh terhadap penemuan senyawa baru hasil metabolit sekunder. Penemuan metabolit baru akan sangat terbatas jika jenis mikroorganisme yang diteliti tidak berkembang. Selain itu juga akan terjadi pengulangan penelitian pada jenis yang sama. Pengetahuan yang terbatas tentang pertumbuhan, kondisi fermentasi maupun nutrien yang dibutuhkan untuk mengukur mikroorganisme laut juga akan menghambat penemuan metabolit baru. Media yang umum seperti peptone, karbohidrat sederhana sangat tidak realistik untuk diterapkan pada mikroorganisme laut, karena dalam lingkungan asalnya terdapat sumber karbon yang sangat komplek seperti kitin, polisakarida sulfat dan protein laut. Selain itu kita tidak tahu banyak tentang efek unsur-unsur anorganik seperti litium dan silicon terhadap pertumbuhan mikroorganisme laut, padahal unsur-unsur tersebut banyak terdapat di lingkungan air laut. b. Peran Industri dan Lembaga Penelitian Meskipun metabolit sekunder baru telah ditemukan dari mikroorganisme laut, namun secara klinis hal tersebut tidaklah berarti, jika penelitian tidak diteruskan dengan pengujian bioaktifitasnya terhadap beberapa bioindikator sumber penyakit. Bagaimanapun perkembangan penelitian lebih lanjut sangat tergantung kepada beberapa faktor diantaranya adalah konsistensi berbagai kelompok penelitian yang bekerja pada bidang ini dan kemauan dari lembaga-lembaga penelitian dalam meng-alokasikan dana untuk penelitian produk alam laut ini. Penelitian farmakognosi selanjutnya guna meluncurkan obat baru ke pasar membutuhkan waktu dan biaya yang cukup besar. Untuk beberapa "lead compounds" secara klinis belum dapat difungsikan sebelum dilakukan serangkaian uji klinis dan taksonomi yang tepat dari sumber mikroorganisme. Industri farmasi yang kuat dibutuhkan untuk membawa produk mikroba


laut sebagai bahan obat. Kondisi "in vivo" yang sesuai untuk dikembangkan ke skala fermentasi yang lebih besar dan potensi klinis yang menjanjikan dan senyawa mikroba laut sangat dibutuhkan oleh industri untuk meluncurkan obat baru melalui berbagai pengujian. Jika hal tersebut terpenuhi maka kemungkinan besar untuk menjadikan mikrooorganisme laut sebagai sumber obat baru akan segera terealisasi. DAFTAR PUSTAKA

BEWLEY,C.A., N.D. HOLLAND and D.J.FAULKNER 1996. Two classes of metabolites from Theonella swinhoei are localized in distinct populations of bacterial symbionts. Experientia 52:716-722 BURTON, H.S. and E.P.ABRAHAM 1951. Isolation of antibiotics from a species of Cephalosponwn. Cephalosporins Pr P,, P3, P4 and Ps. Biochem J 50: 168-174 CUEVAS 2000. Drugs from the seas-current status and microbiological implication, in Mini-Review (Proksch.ed.) SpringerVerlag2002.pp.4. FENICAL,W., P. JENSEN ,D. TAPIOLAS, K. GUSTAFSON, M. ROMAN and C. PATHIRANA C. 1989. Natural products chemistry of sediment-derived marine bacteria. Proceed. VI Int. Symp. Marine Natural Products, Dakar, Senegal. HARRIGAN,GG., H. LUESCH, W. Y. YOSHIDA, R.E. MOORE, D.G. NAGLE, VJ. PAUL, S.L. MOOBERRY, T.H. CORBETT and F.A. VALERIOTE 1998. Symplostatin 1: A dolastatin 10 analogue from marine cyanobacterium symploca hydnoides. J Nat Prod; 61:1075-1077.


HAYGOOD and DAVIDSON 1997 Drugs from the seas-current status and microbiological implication, in Mini-Review (Proksch.ed.) Springer-Verlag 2002.pp.7. HENTSCHEL, U., J. HOPKE, M. HORN, A. B. FRIEDRICH, M. WAGNER, J. HACKER and B.S. MOORE 2002. Molecular Evidence for a Uniform Microbial Community in Sponges from Different Oceans. Applied and Environmental Microbiology 68(9):4431- 4440. IKED A 1983 Drugs from the seas-current status and microbiological implication, in Mini-Review (Proksch.ed.) SpringerVerlag2002.pp.5. KELECOM, A. 2002 . Secondary Metabolism from Marine Microorganisms. An. Acad. Bras. Cienc. Vol. 74 no. 1 Rio de Janeiro. LUESCH 2001. Drugs from the seas-current status and microbiological implication, in Mini-Review (Proksch.ed.) SpringerVerlag2002.pp.5. MURAKAMI, Y., Y.OSHIMA and T. YASUMOTO 1982. Identification of okadaic acid as a toxic component of a marine dinoflagellate Prorocentrum lima. Bull Jap SocSci Fish .48: 69-72. PAUL, R.J. and W. FENICAL 2000. Marine Microorganisms and Drug Discovery: Current Status and Future Potential. In : Drug from the Sea (Nobuhiro Fusetani ed.). S. Karger Switzerland.pp. 6-29.


SCHMIDT,E.W., A.Y. OBRAZTOVA, S.K. DAVIDSON, D.J. FAULKNER, and M.G. HAYGOOD 2000. Identification of the antifungal peptide-containing symbiont of the marine sponge

Theonella sxvinhoei as a novel delta-Proteobacterium Candidatus Entotheonella palauensis. Mar. Biol. 136:969-977.

SCHUPP 1999. Drugs from the seascurrent status and microbiological implication.In: Mini Review (Proksch ed.) Springer-Verlag 2002.pp.5. TACHIBANA K., P.J.SCHEUER, Y. TSUKITANI, H. KIKUCHI, D. V. ENGEN, J.CLARDY, Y.GOPICHAND and F.J.SCHMITZ 1981. Okadaic acid, a cytotoxic polyether from two marine sponges of the genus Halichondria. J Am ChemSoc 103: 2469-2471. VACELET, J. 1975. Etude en microscopie electronnique de l'associoation entre bacteries et spongiaires du genre Verongia (Dictyoceratida). J. Microscope study of the association between some sponges and bacteria. J. Mi arose. Biol.Cell.23:27l'2&SJ VACELET, J. andC. DONADEY 1977. Electron microscope study of the association between some sponges and bacteria. J.Exp.Mar. Ecol. 30:301-314.

POTENSIMIKROORGANISME SEBAGAI SUMBER BAHAN OBAT-OBATAN DARILAUT YANG DAP AT DIBUDIDAYAKAN. Oleh. Tutik Murniasih

Recommend Documents