RIP - ETD UGM

BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Ribosome Inactivating Protein (RIP) merupakan kelompok enzim tanaman
yang memiliki kemampuan untuk menonaktifkan ribosom dengan memodifikasi 28S
rRNA melalui aktivitas N-glikosidase, yang dimanifestasikan dengan pemutusan
ikatan N-glikosidik pada adenin tertentu. RIP dikenal memiliki kemampuan untuk
membunuh sel kanker secara selektif tanpa harus mengganggu sel-sel normal.
Mekanisme RIP dalam immunoterapi kanker menggunakan immunotoksin adalah
dengan menginduksi apoptosis (Ikawati dkk., 2003).
Mirabilis jalapa L atau tanaman bunga pukul empat merupakan salah satu
contoh tanaman yang mengandung RIP. Berdasarkan pada proses pemurnian
ditemukan bahwa tanaman M. jalapa L mengandung lebih dari satu RIP, yaitu basa
dan asam (Sudjadi dkk., 2003).
RIP basa (MJ-30) yang diperoleh dari pemurnian menggunakan CM-Sepharose
CL-6B memiliki aktivitas sitotoksik terhadap sel kanker payudara T47D dan MCF7
(Sismindari dkk., 2010). Fraksi tidak terikat yang bermuatan negatif disebut RIP
asam (RIP MJ-C), selain dapat memotong ikatan DNA superkoil menjadi nick
circular dan linear, juga memiliki efek sitotoksik yang lebih kuat dibandingkan
dengan RIP MJ-30 (Sudjadi dkk., 2007). Pada penggunaannya, protein sebagai bahan
obat memiliki stabilitas yang kurang baik karena protein mudah terdegradasi. Dalam
sediaan parenteral banyak dipengaruhi oleh faktor-faktor yang dapat mengganggu
1
kestabilannya baik pada proses produksi, penyimpanan dan perjalanannya menuju
target terapi. Faktor-faktor tersebut diantaranya adalah pelarut, pH, bahan tambahan
yang digunakan dan suhu. Untuk meningkatkan stabilitas protein perlu adanya suatu
sistem yang dapat melindungi protein dari pengaruh degradasi seperti sistem
penghantaran obat berupa nanopartikel.
Nanopartikel adalah partikel koloid dengan rentang ukuran partikel 10-1000
nm, membentuk dinding polimer atau secara keseluruhan merupakan matriks polimer
(Rawat dkk., 2006). Penelitian mengenai nanopartikel sebagai sistem penghantaran
obat telah banyak diteliti, diantaranya adalah penelitian tentang formulasi
nanopartikel kitosan rantai pendek dan pektin yang mengemas protein RIP MJ
(Pertiwi, 2014), nanopartikel kitosan rantai sedang pektin sebagai penghantar pada
RIP MJ, dan RIP MJ yang dienkapsulasi nanopartikel kitosan viskositas rendah
dengan alginat (Wicaksono, 2014).
Penggunaan kitosan dan pektin sebagai sebagai pembawa dalam sistem
penghantaran obat telah dikenal sejak mulai dikembangkannya sistem penghantaran
obat bentuk baru. Kitosan merupakan salah satu polimer biodegradable yang berasal
dari alam yang terdiri dari koopolimer glukosamin dan n-asetilglukosamin. Kitosan
memiliki toksisitas yang rendah, memiliki sifat biokompatible, biodegradable
sehingga cocok apabila digunakan dalam formulasi obat. Kompleksasi ionik
memungkinkan untuk penggunaan dua macam biopolimer dalam satu sistem
formulasi. Kedua biopolimer yang digunakan harus memiliki muatan yang berbeda,
sehingga dapat membentuk matriks yang dapat mengenkapsulasi obat dengan baik,
2
misalnya kombinasi kitosan dan pektin. Pektin adalah salah satu polimer dari alam
yang bersifat anionik yang dapat digunakan untuk membuat kompleks polielektrolit
dengan kitosan. Dengan kombinasi kitosan pektin dalam formula nanopartikel
diharapkan dapat mengemas protein dengan baik sampai ke target terapi.
Pengembangan penghantaran obat tertarget bertujuan untuk meningkatkan
selektivitas dan efektifitas obat yang diaplikasikan, misalnya pada obat kanker. Untuk
meningkatkan keamanan penggunaan obat kanker dan untuk mencegah obat bereaksi
pada tempat yang tidak diharapkan, sehingga berdampak pada matinya sel normal,
maka salah satu upaya yang dikembangkan adalah dengan memanfaatkan protein
sebagai konjugat pada suatu pembawa (drug carrier) yang sesuai dengan reseptor
yang dimiliki sel kanker pada permukaan nanopartikel. Contoh penelitian tentang
nanopartikel yang dikonjugasikan pada suatu molekul pentarget diantaranya adalah
PLGA-b-PEG berisi cisplatin yang dikonjugasikan dengan molekul pentarget A10
(Dhar dkk., 2011). Nanopartikel yang dikonjugasikan dengan A10 RNA yang
diimobilisasi pada permukaan nanopartikel supermagnetik besi-oksida (Min dkk.,
2011). Kedua sistem tersebut ditujukan sebagai kandidat terapi tertarget pada kanker
prostat (Ozalp dkk., 2011). Kombinasi dari sistem yang telah dibentuk dapat
dijadikan acuan dalam mencari kombinasi baru untuk kebutuhan penghantaran lain
dengan target yang sama.
Epithelial Cell Adhesion Molecule (EpCAM) merupakan monomer membran
glikoprotein yang terdapat dalam epitel manusia normal. EpCAM berfungsi sebagai
penanda molekular antara sel kanker dan sel normal. EpCAM mengalami ekspresi
3
yang berlebih pada kanker payudara (Osta dkk., 2004). Dengan pemberian antibodi
anti EpCAM pada suatu nanopartikel dapat menghambat ekspresi EpCAM. Antibodi
anti EpCAM yang dikonjugasikan pada nanopartikel sebagai pembawa RIP dapat
membentuk sistem penghantaran obat yang tertarget dan
dapat membawa RIP
mencapai target tanpa merusak sel normal.
Uji sitotoksik
nanopartikel RIP MJ
terkonjugasi anti EpCAM AUA-1
terhadap sel kanker payudara T47D menunjukkan bahwa nanopartikel RIP MJ
terkonjugasi anti EpCAM AUA-1 pada konsentrasi RIP MJ 33,33 µg/mL
memberikan nilai persen kematian sebesar 17,22% (Pertiwi, 2014). Pada penelitian
ini dilakukan purifikasi RIP MJ menggunakan kolom CM Sepharose CL-6B
menghasilkan RIP MJ-C. Untuk menjaga kestabilan RIP MJ-C, dilakukan
enkapsulasi menggunakan polimer kitosan rantai pendek dan pektin metilasi rendah
yang dikonjugasikan dengan antibodi anti EpCAM jenis 9C4, selanjutnya dilakukan
uji sitotoksik terhadap sel T47D, sehingga diharapkan akan diperoleh nilai persen
kematian sel yang lebih besar dari 17,22% dengan konsentrasi protein yang lebih
kecil dari 33,33 µg/mL.
1.
Rumusan Masalah
Dalam penelitian ini terdapat beberapa rumusan masalah, yaitu :
a. Apakah nanopartikel dengan polimer kitosan rantai pendek dan pektin
metilasi rendah yang terkonjugasi antibodi anti EpCAM 9C4 dapat
mengenkapsulasi RIP MJ-C?
4
b. Bagamanakah karakteristik fisik nanopartikel RIP MJ-C kitosan pektin yang
meliputi morfologi nanopartikel, ukuran partikel, zeta potensial, indeks
polidispersitas dan efisiensi enkapsulasi?
c. Bagaimanakah efek sitotoksik yang dihasilkan dari nanopartikel RIP MJ-C
yang dikonjugasikan dengan antibodi anti EpCAM 9C4 terhadap sel kanker
payudara T47D?
2.
Keaslian Penelitian
Penelitian mengenai RIP dari daun M.jalapa L telah banyak diteliti,
diantaranya adalah kemampuan RIP dalam menginduksi apoptosis pada sel
HeLa dan Raji (Ikawati dkk., 2003). Penelitian lainnya adalah mengenai
aktivitas RIP yang memiliki kemampuan untuk menonaktifkan ribosom
dengan memodifikasi 28S rRNA melalui aktivitas N-glikosidase (Ikawati
dkk., 2006). Pemurnian RIP MJ menghasilkan RIP MJ-C telah diteliti untuk
melihat efektifitasnya terhadap sel kanker, diantaranya adalah penelitian
tentang efek sitotoksik RIP MJ-C terhadap sel kanker EVSA-T and T47D
(Sudjadi dkk., 2007), penelitian tentang RIP MJ-C yang
menunjukkan
aktivitasnya terhadap sel HeLa, Raji, MCF7, T47D, NS-1, EVSA, WiDR dan
Vero (Sismindari dkk., 2010). Penelitian lain yang mendasari dilakukannya
penelitian ini adalah tentang nanopartikel kitosan sebagai sistem penghantaran
obat. Beberapa penelitian tersebut adalah tentang nanopartikel kitosan sebagai
sistem penghantaran baru pada amonium glycyrrhizinate (Wu dkk., 2005),
aktivitas anti-tumor nanopartikel kitosan paclitaxel-loaded pada sebuah studi
5
in vitro (Li dkk., 2009), dan nanopartikel kitosan sebagai sistem penghantaran
obat baru untuk anti-Alzheimer (Wilson dkk., 2010). Nanopartikel kitosan
yang dikombinasi dengan pektin juga telah diteliti dalam penggunaannya
sebagai sistem penghantaran obat untuk obat kanker. Untuk meningkatkan
keamanan penggunaan obat kanker dan untuk mencegah obat bereaksi pada
tempat yang tidak diharapkan, sistem nanopartikel kitosan-pektin kemudian
dikonjugasikan dengan suatu antibodi yaitu anti EpCAM. Penelitian yang
telah dilakukan adalah formulasi dan uji sitotoksisitas nanopartikel pektin
peanut silang kitosan rantai sedang terintegrasi RIP M.jalapa L dengan
penanda anti EpCAM (Feranisa, 2014). Formulasi nanopartikel RIP M.jalapa
L tertarget menggunakan kitosan rantai pendek-pektin terkonjugasi anti
EpCAM dan uji sitotoksik pada sel kanker payudara T47D (Pertiwi, 2014).
Pada penelitian ini dilakukan formulasi nanopartikel menggunakan kombinasi
polimer kitosan rantai pendek dan pektin metilasi rendah yang dikonjugasikan
dengan antibodi anti EpCAM 9C4, dan diuji daya sitotoksiknya terhadap sel
kanker payudara T47D.
3.
Urgensi Penelitian
Dengan penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan suatu formula
nanopartikel RIP MJ-C dengan polimer kitosan rantai pendek dan pektin
metilasi rendah terkonjugasi antibodi anti EpCAM 9C4 yang memiliki daya
sitotoksik, memiliki efektivitas dan selektivitas yang tinggi pada pengobatan
kanker payudara sehingga dapat menurunkan poliferasi, migrasi dan invasi
6
pada sel kanker payudara T47D, dan tercapainya tujuan terapi tertarget untuk
kanker payudara.
B. Tujuan Penelitian
Tujuan dilakukan penelitian ini adalah untuk:
1.
Mendapatkan formula nanopartikel RIP MJ-C dengan polimer kitosan
rantai pendek dan pektin metilasi rendah yang dikonjugasikan dengan
antibodi anti EpCAM 9C4.
2.
Mendapatkan karakteristik fisik nanopartikel RIP MJ-C kitosan-pektin
yang meliputi morfologi nanopartikel, ukuran partikel, potensial zeta,
indeks polidispersitas.
3.
Memperoleh efek sitotoksik yang dihasilkan dari nanopartikel RIP MJ-C
yang dikonjugasikan dengan antibodi anti EpCAM jenis 9C4 terhadap sel
kanker payudara T47D.
7
Nanomedisin
Aktivitas RIP
RIP dari tanaman
Mirabilis jalapa L
Ekstrak Gubal
Ribosome Inactivating Protein
(RIP) dari tanaman Mirabilis
jalapa L dapat menginduksi
apoptosis pada sel HeLa dan
Raji (Ikawati, 2003)
Ribosome Inactivating Protein
(RIP) merupakan kelompok
enzim tanaman yang memiliki
kemampuan untuk
menonaktifkan ribosom
dengan memodifikasi 28S
rRNA melalui aktivitas Nglycosidase.
(Ikawati., dkk, 20006)
Nanopartikel sebagai
penghantar obat
RIP
MJ-C sebagai antikanker
Efek sitotoksik RIP MJ-C
terhadap sel kanker EVSA-T
and T47D
(Sudjadi.,dkk, 2007)
RIP MJ-C menunjukkan
aktivitasnya terhadap sel HeLa,
Raji, MCF7, T47D, NS-1,
EVSA, WiDR dan Vero
(Sismindari .,dkk, 2010)
Nanopartikel kitosan dengan
peanut silang pektin,
terkonjugasi anti EpCAM
Nanopartikel kitosan sebagai
sistem penghantaran baru pada
amonium glycyrrhizinate
(Wu.,dkk,2005)
Aktivitas anti-tumor
nanopartikel kitosan paclitaxelloaded pada sebuah studi
in vitro (Li dkk.,2009)
Nanopartikel kitosan sebagai
sistem penghantaran obat
baru untuk anti-Alzheimer
(Wilson dkk., 2010).
Formulasi dan uji sitotoksisitas
nanopartikel pektin peanut silang
kitosan rantai sedang terintegrasi RIP
M.jalapa L dengan penanda anti
EpCAM (Feranisa, 2014)
Formulasi nanopartikel RIP
M.jalapa L tertarget menggunakan
kitosan rantai pendek-pektin
terkonjugasi anti EpCAM dan uji
sitotoksik pada sel kanker payudara
(Pertiwi, 2014)
Formulasi dan uji sitotoksik
nanopartikel RIP MJ-C
menggunakan kitosan rantai pendek,
dan pektin metilasi rendah terhadap
sel kanker payudara MCF7
KETERANGAN
Penelitian yang telah dilakukan
Penelitian yang mendasari tesis
Gambar 1. Bagan keaslian penelitian
Penelitian yang dilakukan
8