Kerusakan tulang dapat disebabkan oleh kelainan bawaan dan peradangan, kondisi klinis yang dapat memicu penyakit tulang termasuk penyakit Paget, osteoporosis, dan perubahan tulang sekunder yang disebabkan oleh kanker, seperti yang terjadi pada mieloma dan metastasis dari kanker payudara. Penyakit tulang sering diturunkan secara genetik, misalnya pada osteopetrosis dan piknodisostosis karena defisiensi cathepsin K. Penyakit tulang juga dapat disebabkan oleh peradangan seperti pada rheumatoid arthritis, periodontitis, ketika peradangan terjadi tubuh akan merespon dengan melepaskan sitokin pro-inflamasi, misalnya TNF-a melalui reseptornya mengakibatkan peningkatan transkripsi dan aktivasi Nuclear Factor Kappa Beta (NF-kB), c-Fos dan Nuclear Factor Associated Tcell 1 (NFATc1). Tumor necrosis factor alpha (TNF-α) akan menginduksi pembentukan osteoklas dengan mengaktifkan reseptornya pada progenitor osteoklas, ketika osteoklas berikatan dengan reseptornya, Receptor activator of nuclear factor B (RANK), akan terjadi resorpsi tulang.
Berbagai macam upaya terapi kerusakan tulang telah dilakukan, antara lain pengobatan dengan menggunakan antibiotik, antibiotik kombinasi, terapi bedah, fitoterapi dengan menggunakan senyawa yang diperoleh dari tanaman herbal. Dalam beberapa tahun terakhir, telah terjadi peningkatan penelitian dan studi yang melaporkan penggunaan sel punca mesenkimal sebagai upaya untuk mengobati kerusakan tulang. telah menjadi fokus upaya penelitian untuk memanfaatkan potensi terapeutiknya karena MSC memiliki sifat regeneratif dan imunoregulasi. Terlepas dari hasil yang menjanjikan ini, temuan yang diperoleh dalam studi eksperimental dan klinis yang telah dilakukan menunjukkan beberapa keterbatasan yang harus diatasi untuk penggunaan klinis Mesenchymal Stem Cells (MSCs) yang aman dan efisien. Masalah keamanan mengenai diferensiasi yang tidak diinginkan dari MSC yang ditransplantasikan masih menjadi bahan perdebatan, terutama dalam tindak lanjut jangka panjang dalam hal pembuatan, aplikasi, dan biaya. MSCs Conditioned Medium (MSCs-CM) dianggap memberikan keuntungan dan potensi untuk aplikasi terapeutik dibandingkan terapi berbasis MSC. MSCs-CM sebagai terapi bebas sel memiliki keunggulan dalam penyimpanan, penanganan, umur simpan produk dan berpotensi sebagai produk biologis siap pakai. Persyaratan, kontrol, regulasi dan pengaturan untuk produksi dan kontrol kualitas sangat diperlukan untuk menetapkan profil keamanan dan kemanjuran terapeutik dari penerapan MSC sekretom. Selain efek imunomodulator, MSC CM memiliki efek antibakteri langsung, melalui LL-37 dan aktivitas peptida yang disekresikan. LL-37 memiliki sifat antimikroba untuk membunuh mikroorganisme yang berbeda dengan kemampuan untuk mencegah efek imunostimulasi molekul dinding bakteri seperti lipopolisakarida. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk mengetahui senyawa aktif MSCs-CM yaitu Cathelicidin (LL-37) effect binding to TNF-α, Interleukin 1 beta (IL-1β), RANK, dan tumor necrosis factor receptor 1 (TNFR1), interleukin-1 reseptor kompleks tipe 1 (IL-1RI), kompleks aktivator reseptor ligan faktor nuklir kappa-Β dan osteoprotegerin (RANKL / OPG) melalui pendekatan bioinformatika, dalam studi in silico.
Hasil simulasi molecular docking menunjukkan bahwa pada kondisi normal kompleks TNFα_TNFR pada Rank 1 memiliki energi ikat paling rendah dengan skor global -103,54 kkal/mol, energi interaksi Van der Waals terdiri dari daya tarik -40,80 kkal/mol dan 20,20. kkal/mol untuk tolak menolak, dan energi ikatan hidrogen -2,22 kkal/mol, kompleks IL-β1_IL1βR pada Peringkat 1 memiliki energi ikat terendah dengan skor global -23,85 kkal/mol, energi interaksi Van der Waals terdiri dari menarik -24,24 kkal/mol dan 11,45 kkal/mol untuk tolak menolak, dan energi ikatan hidrogen sebesar -1,77 kkal/mol, kompleks RANKL / OPG_RANK / TNFRSF11A di Peringkat 1 memiliki energi ikat terendah dengan skor global – 27,78 kkal/mol , energi interaksi Van deer Waals terdiri dari daya tarik -14,65 kkal/mol dan 15,86 kkal/mol, serta energi ikatan hidrogen sebesar -4,03.
Kompleks TNFR_Cathelicidin pada Peringkat 1 memiliki energi ikat terendah dengan skor global -83,94 kkal/mol, energi interaksi Van der Waals terdiri dari daya tarik -28,26 kkal/mol dan 16,05 kkal/mol untuk tolak-menolak, serta energi ikatan hidrogen sebesar -2,22 kkal/mol, kompleks IL1βR_ Cathelicidin pada Peringkat 1 memiliki energi ikat terendah dengan skor global -8,43 kkal/mol, energi interaksi Van deer Waals terdiri dari daya tarik -11,08 kkal/mol dan 8,94 kkal/ mol untuk tolak-menolak, dan energi ikatan hidrogen sebesar -0,91 kkal/mol, kompleks RANK/TNFRSF11A_Cathelicidin pada Peringkat 1 memiliki energi ikat terendah dengan skor global -21,67 kkal/mol, energi interaksi Van der Waals terdiri dari energi tarik-menarik -15,28 kkal/mol dan 2,44 kkal/mol, dan energi ikatan hidrogen sebesar -0,76. Peringkat 1 dipilih sebagai posisi terbaik diantara ketiga peringkat tersebut, hal ini menjadi acuan untuk membandingkan tingkat energi ikat yang dihasilkan pada kondisi normal dengan adanya cathelicidin. Berdasarkan data perbandingan molekuler docking antara kondisi normal dengan adanya inhibitor cathelicidin, terdapat perbedaan energi ikat yang dibentuk oleh beberapa jenis ikatan lemah, keberadaan inhibitor dapat menghasilkan penurunan skor energi, hal ini menunjukkan bahwa cathelicidin dimungkinkan untuk mempengaruhi aktivitas reseptor target melalui penghambatan pembentukan kompleks ligan-reseptor dalam kondisi normal. Visualisasi struktur 3D molecular docking dilakukan pada software PyMol dengan tampilan bola, kartun, dan stik. Pengikatan ligan-reseptor cathelicidins ditunjukkan oleh docking molekuler menghambat berbagai sitokin proinflamasi dan osteoklastogenesis yang dapat menyebabkan eskalasi regenerasi tulang.
Penulis: Nastiti Faradilla Ramadhani, Alexander Patera Nugraha
