Kemajuan ilmu rekayasa bioteknologi dalam memproduksi berbagai senyawa termasuk protein dan antibodi telah berkembang sangat pesat untuk menjawab berbagai tantangan dunia kedokteran dalam diagnosis dan pengobatan suatu penyakit. Dalam artikel ini, tim peneliti yang terdiri dari Universitas Chulalongkorn, Universitas Mahidol (Thailand) dan Universitas Airlangga (Indonesia), telah berhasil merancang, menghasilkan dan menguji antibodi yang spesifik (antibodi monoklonal) dari tanaman yang akan dikembangkan untuk mendeteksi (kit diagnostik) dan mengobati infeksi virus SARS-CoV-2 penyebab COVID-19.
Wabah penyakit coronavirus 2019 (COVID-19) dilaporkan sejak akhir Desember 2019 di Wuhan, provinsi Hubei China yang disebabkan oleh virus betacorona Coronavirus 2 (SARS-CoV-2; sebelumnya dikenal sebagai 2019-nCoV) telah menyebar dengan cepat dan ke berbagai negara. Banyak yang dikonfirmasi kasus COVID-19 telah dilaporkan di seluruh dunia, dengan lebih dari 33 juta kasus terinfeksi dan lebih dari 1 juta kematian secara keseluruhan di 6 benua dalam waktu hanya 10 bulan.
Ada kebutuhan mendesak untuk mengembangkan metode atau kit diagnosis cepat, vaksin, dan terapi untuk mengatasi wabah COVID-19. Saat ini, salah satu prioritas global adalah meningkatkan ketersediaan diagnostik layanan terutama di berbagai negara berkembang dan padat penduduk, sehingga mengurangi secara masif penyebaran virus dan kematian yang ditimbulkan. Peningkatan permintaan untuk reagen kit diagnostik membutuhkan platform produksi yang cepat dan fleksibel dalam memproduksi bahan reagen dengan harga terjangkau.
Dengan perkembangan dunia bioteknologi, tanaman telah muncul sebagai platform produksi protein rekombinan yang efektif, karena tanaman menawarkan banyak keunggulan dibandingkan platform konvensional seperti ekonomi, fleksibilitas, dengan skala cepat, dan faktor keamanan. Pada studi ini, tim peneliti menggunakan Nicotiana benthamiana, sejenis tanaman tembakau,sebagai platform untuk menghasilkan protein antibodi spesifik pada COVID-19.
Penelitian ini dimulai dengan merancang beberapa tipe plasmid DNA yang digunakan sebagai vektor atau pembawa susunan tertentu gen pengkode protein antara lain Receptor Binding Domain (RBD) dari protein Spike virus SARS-CoV-2 dan antibodi monoclonal spesifik virus SARS-CoV-2 kode CR3022. Kedua plasmid rekayasa ini ditranformasikan ke bakteri Agrobacterium tumafaciens dengan metode elektroporasi. Selanjutnya bakteri rekombinan yang mengandung plasmid hasil rekayasa tersebut dimasukkan ke dalam daun tanaman Nicotiana benthamiana. Pada tahap berikutnya, setelah 3 hari inkubasi dilakukan ekstraksi dan pemurnian protein RBD dan antibodi monoclonal CR3022 dengan metode homogenisasi, sentrifugasi dan afinitas kimia. Selanjutnya dilakukan separasi dan deteksi protein tersebut dengan tehnik SDS-PAGE serta immunoassay Western Blot.
Protein RBD yang telah dimurnikan tersebut lalu dilakukan pengujian lebih lanjut secara fungsional dengan cara mengetahui kemampuan ikatan protein terhadap receptor ACE2 (Receptor sel untuk virus SARS-CoV-2). Berdasarkan metode ELISA, diketahui bahwa protein RBD berhasil dikenali dan dideteksi dengan baik. Selanjutnya, juga telah diuji bahwa antibodi monoclonal CR3022 mampu menempel pada protein RBD virus SARS-CoV-2. Eksperimen tersebut menunjukkan bahwa antibodi monoclonal CR3022 yang dihasilkan dari tanaman tersebut memiliki fungsi ikatan kimia yang tepat dan spesifik terhadap protein RBD virus SARS-CoV-2.
Untuk mengetahui kekuatan dan kemampuan antibodi monoclonal CR3022 secara mikrobiologis, maka dilakukan uji in vitro virology dengan virus “hidup” SARS-CoV-2 di laboratorium standar BSL-3 di Faculty of Science, Mahidol University. Dengan uji immunofluoresens, diketahui bahwa antibodi monoclonal CR3022 mampu berikatan pada protein virus di dalam sel Vero E6 yang diinfeksikan SARS-CoV-2, yang dibuktikan dengan warna hijau fluoresens (FITC) pada mikroskop High-throughput Operetta. Namun demikian, pada uji netralisasi, antibodi monoclonal CR3022 yang dihasilkan kurang memiliki daya hambat terhadap infeksi virus SARS-CoV-2 pada sel secara in vitro.
Studi ini memberikan suatu pendekatan bioteknologi farmasi untuk produksi cepat protein rekombinan dalam sistem ekspresi tumbuhan, yang sangat dibutuhkan selama wabah penyakit menular. Studi sebelumnya menunjukkan bahwa antibodi buatan dari tanaman telah dikembangkan untuk Virus West Nile, HIV, virus rabies, virus dengue dan virus chikungunya menunjukkan aktivitas netralisasi in vitro yang menunjukkan bahwa tanaman adalah platform yang sesuai untuk produksi antibodi spesifik tersebut. Pada beberapa publikasi studi lain, antibodi melawan alphavirus, cytomegalovirus dan influenza virus yang tidak menunjukkan aktivitas netralisasi in vitro mampu memberikan perlindungan pada penelitian in vivo, sehingga hal ini dapat dievaluasi untuk dilanjutkan percobaan uji netralisasi antibodi monoclonal CR3022 secara in vivo pada hewan yang terinfeksi virus SARS-CoV-2.
Kesimpulan pada studi ini, menunjukkan pemanfaatan sistem ekspresi tanaman untuk produksi cepat antigen rekombinan dan antibodi baik dengan potensi diagnostik atau terapeutik. Selanjutnya, kolaborasi penelitian di bidang bioteknologi, farmasi, dan virologi kedokteran ini telah membuktikan keberhasilan dalam memproduksi antibodi SARS-CoV-2 CR3022 dengan hasil yang baik, sehingga berpotensi meningkatkan kemandirian, keterjangkauan dan aksesibilitas reagen kit diagnosik COVID-19, khususnya di negara berkembang.
Penulis: Priyo Budi Purwono, Waranyoo Phoolcharoen
Artikel selengkapnya dapat dilihat memlalui link berikut ini:
