Prediksi ikatan antara peptida dengan molekul MHC kelas I dan II menggunakan bioinformatika

Pada saat kita telah mendapatkan sebuah sekuen protein gen tertentu pada virus dan kita ingin menggunakannya untuk desain vaksin, terlebih dahulu perlu kita lihat apakah pada sekuen protein tersebut terdapat epitop yang dapat dikenali oleh MHC kelas I dan II. Prediksi pengenalan MHC terhadap epitop tersebut diperlukan untuk memperkirakan apakah sekuen protein tersebut dapat memicu timbulnya respon imun.

Jika MHC kelas I dan II diprediksi dapat berikatan dengan peptida-peptida pada sekuen tersebut, maka kita dapat berharap MHC kelas I akan mempresentasikan peptida pada sel T CD8 dan MHC kelas II mempresentasikan peptida kepada sel T CD4. Selanjutnya sel CD8 berubah menjadi CTL untuk membunuh sel-sel yang terinfeksi virus, sedangkan sel T CD4 akan memperkuat respon imun sel-sel imun lainnya. Cara prediksi yang paling praktis adalah menggunakan bioinformatika. 


Prediksi ikatan peptida ke molekul MHC kelas I

Website IEDB (Immuno epitope database analysis) menyediakan layanan prediksi peptida yang berikatan dengan molekul MHC kelas I dan II. Metode prediksi bisa dipilih dari beberapa pilihan yang tersedia, yaitu Artificial neural network (ANN), Average relative binding (ARB), Stabilized matrix method (SMM), SMM with a peptide: MHC binding energy covariance matrix (SMMPMBEC), Scoring matrices derived from combinatorial peptide libraries (Comblib_Sydney2008), Consensus dan NetMHCpan. ¹

Respon Imun terhadap Infeksi Virus HIV

Sesaat setelah infeksi virus HIV, viral load (kadar virus) individu yang terinfeksi akan mengalami pertumbuhan secara ekponensial. Puncak dari kurva pertumbuhan tersebut berkaitan dengan respon imun terhadap HIV.  Respon imun terhadap HIV melibatkan antibody maupun sel T  mampu mengontrol jumlah virus HIV, tetapi tidak mengeliminasinya.

 

Gambar 1. Anatomi Virus HIV

Sesaat setelah infeksi,  antigen p24 terdeteksi di dalam serum. Antigen yang bersirkulasi tersebut tiba-tiba menghilang setelah si individu seroconvert, mengembangkan respon antibodi terhadap envelope dan core antigen.  Sebagian besar respon antibodi humoral tidak menargetkan envelope virus dan tidak memiliki efek netralisasi. Antibodi netralisasi menargetkan epitop tertentu di dalam region loop gp120 dan  kompleks prefusi gp4120. Sejumlah kecil antibodi baru muncul setelah tiga hingga enam bulan setelah infeksi dan dalam titer yang rendah.

Sel  T CD8+ (Sitotoksik)

Kelanjutan dari pengenalan antigen virus yang dipresentasikan oleh molekul MHC kelas I, sel T CD8+ berubah menjadi sel CTL yang membunuh sel yang mempresentasikan antigen virus. Kerja CTL dilakukan dengan cara induksi apoptosis dengan melepaskan molekul sitotoksik perforin dan granzyme A/B atau dengan mengaktifkan jalur fast-ligand. Respon CTL yang terdeteksi selama terjadiya infeksi kebanyakan hilang saat peyakit mencapai fase akhir. Respon CTL menghambat replikasi virus dan berperan penting dalam kontrol awal infeksi HIV dan mengendalikan setpoint virus.

 

Sifat kualitatif respon sel T CD8+ oleh setiap individu ditentukan oleh tipe MHC yang dimilikinya. Secara umum respon terfokus pada minggu pertama hingga sebulan setelah infeksi, dan kemudian meluas selama fase asymptomatic, dan akhirnya menurun.   Pada sejumlah individu mampu mengenali berbagai macam epitop. Epitop-epitop tersebut terdapat pada sebagian besar protein yang diekspresikan oleh virus. Tidak semua CD8+ CTL memiliki keefektifan yang sama. Pada individu terinfeksi HIV khususnya yang memiliki kadar virus yang tinggi, CD8+ CTL  tidak didominasi oleh sel memori tetapi oleh sel  efektor yang  memiliki kemampuan replikasi terbatas.

Mengenal MHC Kelas I & MHC Kelas II (HLA Class I & II) serta Penangkapan dan Presentasi Antigen

Apakah MHC itu?. Bagi kita yang sedang belajar imunologi tentu akan bertemu dengan istilah MHC. Awal mula pengetahuan tentang Major Histocompatibility Complex (MHC) / Human Leucocyt Antigen (HLA) adalah dari pengamatan reaksi penolakan jaringan hewan percobaan, kemudian diikuti berkembangnya pengetahuan tentang rejeksi transplan, genetika, respon imun dan komunikasi antar limfosit yang saling berkaitan dalam menentukan sistem respon imun tubuh. Pencangkokan organ tubuh akan mengalami kegagalan bila organ tersebut mengalami rejeksi transplan, ditolak oleh tubuh yang menerima organ karena dianggap benda asing yang harus dilawan dengan respon imun.

 

Molekul permukaan sel yang berperan dalam rejeksi transplan ini disebut molekul histokompatibilitas, gen yang mengkodenya disebut gen histokompatibilitas.  Kemudian namanya ditambah kata Major karena selain MHC ada faktor lain yang berpengaruh terhadap rejeksi walaupun pengaruhnya lebih lemah.  MHC adalah titik pusat dimulainya respon imun.

Virus Onkogenik

Virus ini merupakan salah satu pemicu terjadinya kanker. Virus onkogenik adalah virus yang dapat menyebabkan perubahan-perubahan yang mempengaruhi proses onkogenesis. Onkogenesis adalah hasil akumulasi berbagai perubahan genetik yang mengubah ekspresi atau fungsi protein yang penting dalam pengendalian pertumbuhan dan pembelahan sel. Virus onkogenik saat menginfeksi sel dapat menyebabkan mutasi proto-onkogen sel menjadi onkogen.

sumber gambar: bioscience.org


Proto-onkogen adalah gen normal sel yang dapat berubah menjadi onkogen aktif karena terjadinya mutasi atau mengalami ekspresi yang berlebihan (menghasilkan onkoprotein dalam jumlah berlebihan).


Onkogen adalah istilah untuk gen yang bisa menginduksi satu atau beberapa sifat karakteristik sel kanker. Gen tersebut dapat berupa gen virus atau gen sel yang bila dimasukkan ke dalam sel yang sesuai, secara sendiri atau bersama gen lain dapat merubah sifat sel normal menjadi sifat sel ganas.


Gen Pengendali Tumor (Tumor Supressor Gene) adalah gen yang bila mengalami inaktivasi (menjadi tidak aktif) akan menyebabkan pembentukan tumor. Tumor adalah istilah untuk perbanyakan sel yang tidak normal. Kanker adalah sebutan untuk tumor yang ganas.

Pada saat virus menginfeksi sel, dia berintegrasi ke dalam sel menjadi provirus yang akan mengganggu Gen Pengendali Tumor atau merubah ekspresi proto-onkogen yang normal. Akibat perubahan itu sel menjadi memiliki karakteristik sifat-sifat sel yang tertransformasi.

Diantara sifat-sifat sel tertransformasi adalah

1. Dapat tumbuh tidak terbatas (disebut immortal)
2. Kebutuhan faktor pertumbuhan berkurang
3. Kerapatan tinggi
4. Hilangnya sifat contact inhibition (perbanyakan sel normal akan berhenti pada saat sel tersebut kontak dengan sel lain)
5. Bentuk sel berubah

Bila sel masih memiliki sifat contact inhibition, sel tersebut akan menghentikan perbanyakannya saat bertemu dengan sel lain. Hilangnya sifat tersebut menyebabkan sel tumbuh terus, sel dapat berpindah ke jaringan atau organ lain (metastasis), dan menyebarkan pertumbuhan kanker.

Sifat-sifat lain dari sel kanker adalah mensekresi protease, mensekresi faktor pertumbuhan yang menstimulasi perbanyakan sel endotel kapiler di sekitarnya (angiogenesis), gagal berdiferensiasi (perbanyakan sel terus menerus) dan tidak mengalami apoptosis (kematian) meskipun terjadi kerusakan DNA sel.

Onkoprotein adalah produk dari gen onkogenik yang dapat memberi sinyal pada sel untuk melakukan transformasi sehingga sel tersebut akan memperbanyak diri secara tidak terbatas. Perbanyakan tak terkontrol ini bila disertai beberapa mutasi lainnya, bisa berujung pada pembentukan sel kanker. Onkoprotein dapat berupa protein normal yang diproduksi dalam jumlah melebihi produksi normal, namun kebanyakan berupa protein yang telah berubah dari protein normal.


Onkoprotein dapat digolongkan dalam 8 kategori:

1. Faktor pertumbuhan peptida (peptida adalah komponen penyusun protein)
2. Reseptor faktor pertumbuhan di membran plasma atau sitoplasma (reseptor adalah istilah untuk penerima)
3. Protein G (protein yang diregulasi oleh GTP)
4. Reseptor membran dengan tirosin kinase / dengan aktifitas treonin-serin kinase
5. Protein kinase sitoplasma dengan aktifitas tirosin kinase / dengan aktifitas serin-treonin
6. Protein pengikat DNA yang berfungsi sebagai aktifator transkripsional / mendorong replikasi RNA (catatan: pada proses sintesis protein, DNA ditranskripsi menjadi mRNA, selanjutnya protein disintesa berdasar kode-kode pada mRNA tersebut).
7. Siklin (memicu aktifitas protein kinase)
8. Protein yang menghambat protein pengendali tumor.

Onkoprotein hampir seluruhnya memiliki fungsi dalam berbagai jalur transduksi sinyal yang dimulai dari sebuah sinyal dan berakhir dengan transkripsi (proses awal produksi protein) maupun replikasi DNA (proses penggandaan DNA). Onkoprotein akan mengambil alih regulasi normal dari sel dan mengirimkan sinyal terus menerus yang mengaktifkan ekspresi gen dan progresi melalui siklus sel (progresi tumor adalah istilah untuk akumulasi mutasi pada sel-sel pada sebuah populasi tumor, yang berakibat kenaikan kecepatan pertumbuhan dan keganasan sel).

Aktifitas onkoprotein tersebut akan meningkatkan peluang terjadinya mutasi proto-onkogen dan gen pengendali tumor. Semakin banyak proto-onkogen menjadi onkogen, regulasi sel semakin tidak terkendali. Demikian juga dengan semakin banyaknya gen pengendali tumor yang rusak akan semakin banyak jalur transduksi sinyal / mekanisme regulasi siklus sel yang tidak berfungsi dengan baik (undil - 2009)

bahan bacaan:

Bahan Kuliah Onkogenesis dan Transformasi oleh Virus, T. Mirawati Sudiro, Bagian Mikrobiologi FK-UI

William Stansfield, Raul Cano, Jaime Colome, 2006, Schaum Easy Otline, Biologi Molekuler dan Sel, Penerbit Erlangga, Jakarta.


tags: farmasi, mikrobiologi, kanker, virus onkogenik, tulisan ilmiah populer

Water for Pharmaceutical Use (3) Sumber Air

Beberapa sumber air yang dapat digunakan untuk produksi pharmaceutical water diantaranya adalah air hujan; air permukaan atau air tanah; air sumur; dan city water (Perusahaan Air Minum).

AIR HUJAN
Air hujan walaupun jarang digunakan, bisa diperoleh dengan mengumpulkan ceceran air hujan dari atap dan disimpan sebelum digunakan. Karena air hujan dapat terkontaminasi atau bersifat asam (karena polusi udara), sebelum digunakan harus melalui perlakuan terlebih dahulu.

AIR PERMUKAAN
Air permukaan atau air tanah dari sungai, bendungan, telaga atau danau. Air jenis tersebut mengalami variasi aliran dan kualitas secara musiman antara musim kering dan musim hujan.

BULK
Air yang dipasok dalam bentuk bulk oleh perusahaan lain menggunakan tangki memerlukan vendor assesment (pemeriksaan terhadap pemasok untuk memastikan mereka memenuhi kualifikasi sebagai pemasok air) seperti yang dilakukan terhadap material lain, misalnya terhadap pemasok bahan baku produksi. Tangki yang digunakan mengangkut air harus memenuhi persyaratan sebagai pengangkut air minum. Bila sumber air adalah campuran dari berbagai sumber maka membutuhkan perlakuan yang lebih rumit sebelum digunakan untuk keperluan farmasi.

AIR SUMUR (WELL WATER)
Air sumur atau air bawah tanah adalah sumber utama air untuk banyak pabrik yang tidak mendapat pasokan air dari PDAM. Beberapa perusahaan mengambil air dari sumur, terkadang mereka menganggap air dari sumber sendiri lebih mudah dikontrol dibanding air dari perusahaan air minum. Aquifer tempat tersimpannya air dalam tanah maupun konstruksi sumur bawah tanah dapat berkontribusi terahdap kontaminasi. Bagian sumur yang bersentuhan dnegan air harus diperiksa secara rutin untuk mengantisipasi terjadinya keretakan, korosi, atau selubung yang rusak, pecah atau hilangnya well cap, lepas atau pecahnya pelapis permukaan.

Hal lain yang harus diperhatikan adalah kedekatan dengan septik tank yang dapat menyebabkan tingginya coliform atau bakteri fekal lain. Keberadaan material berbahaya di dekat sumber air juga harus diperhatikan. Pestisida seperti DDT yang tidak akan hilang dalam waktu lama dapat terserap ke dalam aquifer tempat tersimpan air bawah tanah. Pupuk yang sering digunakan di lahan pertanian seperti nitrat dan fosfat bisa jadi sulit dihilangkan dan memicu perbanyakan mikroba khususnya alga (ganggang) bila tempat penyimpanan air terkena cahaya. Herbisida (pembunuh gulma/tanaman pengganggu) organofosfat dan senyawa seperti 2, 4 D & 2, 4, 5 T bersifat persisten dan dapat masuk ke aquifer cadangan air dalam tanah. Demikian juga bahan bakar seperti bensin dan diesel.

Catatan pengujian harus menunjukkan air memenuhi kualifikasi air minum (potable water). Catatan pemeliharaan sumur harus tersedia. Pabrik harus memiliki prosedur desinfeksi atau penghilangan sedimen, beserta jenis bahan kimia yang dipergunakan dalam sumur.

bacaan:
Supplementary Training Modules on Good Manufacturing Practice - Water for Pharmaceutical Use, WHO-Essential Drugs and Medicine Policy, Quality and Safety of Medicines Unit, 2001.

CRM 197: Vaksin Baru Pencegah Difteri

Penyakit Difteri tidak langsung disebabkan oleh serangan bakteri, tetapi disebabkan oleh toksin yang dihasilkan oleh bakteri yang masuk ke dalam tubuh. Sebenarnya sifat asli bakteri penyebab penyakit Difteri (C. diphtheriae) tidak menghasilkan toksin, namun sifatnya berubah setelah terinfeksi oleh bakteriophage tertentu.

Bakteriophage adalah virus yang mampu menginfeksi bakteri dan terkadang menyisipkan gen-gennya ke dalam kromosom bakteri sehingga merubah sifat-sifat bakteri yang terinfeksi. Sifat bakteri C. diphtheriae yang tidak berbahaya bagi manusia & tidak menghasilkan toksin berubah menjadi strain yang berbahaya bagi manusia & menghasilkan toksin setelah terinfeksi bakteriophage famili Corynebacteriophage yang mampu menggabungkan gen-nya ke dalam kromosom C. diphtheriae. Corynebacteriophage menyisipkan gen penghasil toksin ke dalam kromosom C. diphtheriae sehingga merubahnya menjadi bakteri penyebab penyakit.

Pada tahun 1972 Uchida dan Pappenheimer untuk pertamakalinya menemukan isolat bakteriophage yang mengkode protein-non toksik – CRM 197 - yang secara imunologi tidak dapat dibedakan dari toksin difteri.

Belakangan diketahui bahwa protein non-toksik tersebut sangat ideal bila digunakan sebagai vaksin melawan difteri. Beberapa kelebihan CRM 197 dibanding vaksin difteri konvensional adalah (1) Secara alami dia bersifat non toksik sehingga tidak membutuhkan detoksifikasi dengan formalin. Dengan demikian dia dapat dimurnikan langsung dari supernatan kultur dan terhindar dari crosslinking dengan pepton seperti yang terjadi pada saat perlakuan formalin pada toksin difteri konvensional. (2) Tidak ada problem penanganan toksin dalam volume besar (3) Tidak ada problem toksoid kembali toksis (reversion to toxicity).

Disamping kelebihan tersebut terdapat kelemahan yang menyebabkan CRM 197 tidak dikembangkan menjadi vaksin baru. Dua kelemahan utamanya adalah (1) Imunogenisitasnya tidak sebaik toksoid difteri konvensional (2) Hasil panen pada kultur cair hanya 5-20 Lf/ml, sangat kecil dibanding toksin yang diperoleh dengan fermentasi konvensional strain PW8 hypertoxinogenic yaitu sekitar 150-250 Lf/ml.

Imunogenisitas rendah kemungkinan disebabkan toksin tidak dapat mengikat NAD+; juga karena molekul itu lebih peka terhadap protease sehingga berpeluang terdegradasi sebelum merangsang terbentuknya antibodi yang kuat pada tubuh. Problem itu dapat dipecahkan dengan adanya penemuan bahwa perlakuan formalin terhadap CRM 197 (yang telah dimurnikan) dapat menstabilkan molekul dan menyebabkan molekul mampu menginduksi antibodi tubuh hingga mencapai protektif level (kadar antibodi yang cukup untuk melindungi tubuh dari serangan penyakit). Perlu dicatat bahwa perlakuan formaldehid pada CRM 197 hanya dibutuhkan untuk stabilisasi molekul dan bukan untuk tujuan detoksifikasi seperti pada toksin difteri.

Problem hasil panen yang kecil juga dapat dipecahkan dengan penelitian proses penggabungan corynephage ke dalam kromosom bakteri. Ternyata strain PW8 hypertoxinogenic yang digunakan untuk produksi difteri konvensional mengandung 2 phage lysogenic. Hal itu adalah salah satu penyebab produksi toksin yang tinggi, yaitu keberadaan 2 gen tox (bukan hanya 1 gen tox).

Penelitian tersebut juga menghasilkan isolat strain C7 yang mengandung dua phage yang mengkode CRM 197 yang tergabung secara stabil dalam kromosom. Keberadaan 2 phage pada strain baru ini menyebabkan strain C7 mampu menghasilkan panen 60 Lf/ml dalam labu, dan percobaan awal di fermentor menghasilkan 25 – 30 Lf/ml. Selanjutnya optimasi kondisi fermentasi di fermentor berhasil meningkatkan panen menjadi 80 – 90 Lf /ml CRM 197. Dengan nilai panen sebesar itu membuat CRM 197 cukup layak untuk diproduksi pada skala industri.

Dengan preparasi khusus, strain C7 (B197) M1 ditumbuhkan pada fermentor dengan medium semisintetik CY. Setelah kultur berumur 36 jam, bakteri mencapai optical density 20 (590 nm), dan supernatan mengandung sekitar 90 Lf/ml CRM 197. Kemudian bakteri dipisahkan dengan sentrifugasi dan CRM 197 yang terdapat pada supernatan dipekatkan dengan diafiltrasi atau diendapkan dengan ammonium sulfat. Selanjutnya CRM 197 pekat dimurnikan dengan kromatografi DEAE-selulose dan mampu menghasilkan kemurnian diatas 95%. Proses stabilisasi dengan formaldehid dilakukan dengan mengencerkan larutan menjadi 100 Lf/ml dalam 67 mM buffer fosfat, pH 7,8, kandungan lysin 25 mM dan formaldehid 0,7%. Proses ini menghasilkan kemurnian hampir mencapai 100%.

^_^

Saat ini telah dikembangkan produksi skala industri vaksin difteri dengan CRM 197. Biaya produksinya mampu bersaing dengan produksi toksoid difteri konvensional, sehingga tidak ada lagi rintangan dalam mengembangkan vaksin CRM 197.

Trial vaksin baru itu telah dilakukan dengan menggunakan 4 ug dan 8 ug CRM 197/dosis pada vaksin difteri dan tetanus untuk dewasa, dan menunjukkan hasil yang aman dan efektif merangsang imunitas terhadap difteri. Penggunaan CRM 197 untuk vaksin bayi masih dalam taraf pengembangan, karena kendatipun telah dilakukan stabilisasi dengan formalin ternyata potensi vaksin CRM 197 masih lebih rendah dibanding toksoid difteri. Hal itu mungkin disebabkan oleh perbedaan konformasi CRM 197 dengan konformasi wild-tipe toksin, sehingga masih perlu dikembangkan CRM baru dengan imunogenisitas yang lebih baik (diterjemahkan oleh Undil).


Sumber:
Rappuoli Nino, New and Improved Vaccines Against Diphtheria and Tetanus, dalam New Generation Vaccines /edited by Myron M. Levine (et al.) 2nd ed., rev. and expanded, 1997, Marcel Dekker Inc, New York.

Catatan:

Imunogenisitas Vaksin
Kemampuan vaksin menghasilkan kekebalan terhadap penyakit di dalam tubuh.

Supernatan
Pada proses sentrifugasi, supernatan adalah istilah untuk cairan jernih yang berada diatas endapan yang terbentuk di dasar tabung sentrifuge.

Lf/ml
Lf/ml adalah satuan yang menunjukkan kadar toksin. Nilai 1 Lf setara dengan 2.5 ug toksin difteri.

Fermentor
Fermentor adalah reaktor biologi, sebuah tangki/wadah yang biasa digunakan untuk menumbuhkan mikrobia. Kondisi pertumbuhan mikrobia di dalam fermentor dapat diatur sesuai yang dibutuhkan (mis. pengaturan suhu, pH, tekanan, & aerasi).

Water for Pharmaceutical Use (2) Kontaminasi Air

Kualitas sumber raw water dapat bervariasi dari waktu ke waktu. Potable water (air minum) pada beberapa wilayah secara farmasi memiliki kualitas sangat rendah sehingga tidak dapat diminum. Air tersebut harus dimurnikan dulu sebelum digunakan dalam produksi farmasi. Variasi dapat terjadi secara musiman dan kontaminannya juga bervariasi. Beberapa wilayah dipengaruhi oleh musim kemarau dan penghujan. Beberapa wilayah lain dipengaruhi oleh 4 musim (winter, spring, autumn & summer).


Variasi alami musiman, variasi kualitas & variasi kandungan mikroba juga dapat terjadi pada city water, yaitu air minum yang dipasok oleh Perusahaan Air Minum Kota. Konsekuensinya air tersebut perlu dimurnikan sebelum digunakan. Perlu dilakukan langkah-langkah menghilangkan pengotor dan mengendalikan jumlah mikroba untuk menghindari kontaminasi produk.

Tidak ada air murni (pure water) di alam karena sangat bervariasinya sumber air dan sifat kimia unik air yang menyebabkan air menjadi pelarut universal. Otoritas kesehatan mencatat terdapat lebih dari 90 jenis kontaminan yang bisa mengkontamiansi air minum. Kontaminan dapat dikelompokkan menjadi beberapa kelompok:
Kontaminan anorganik, misalnya chloramines, magnesium karbonat, kalsium karbonat dan sodium klorida.
Kontaminan organik, misalnya residu detergen dan pelarut.
Kontaminan padatan, misalnya tanah liat, sols, cols dan tanah.
Kontaminan gas, misalnya nitrogen, karbondioksida dan oksigen.
Kontaminan mikroorganisme, kontaminan yang berpeluang menyebabkan kesulitan besar karena jumlahnya dapat bertambah pada kondisi nutrisi sangat terbatas, bahkan mampu berkembang pada pure water.

^_^

Perlakuan (treatment) yang harus dilakukan terhadap air sangat dipengaruhi oleh sifat kimia air dan kontaminan yang ada. Kontaminan pada air dipengaruhi oleh banyak faktor, seperti:
Hujan, yang dapat melarutkan asam dari atmosfer dan membawa kontaminan lain.
Erosi, yang membuat terbawanya mineral, tanah liat dan tanah.
Polusi, yang berasal dari atmosfir maupun kontaminasi air tanah.
Pelarutan, mineral dan padatan secara perlahan dapat terlarut di dalam air simpanan.
Sedimentasi, mineral yang terlarut dapat mengalami pengendapan kembali sehingga memampatkan pipa dan filter.
Dekomposisi, dapat terjadi pada kontaminan yang dapat terdegradasi.

Kontaminan mineral pada air bisa menimbulkan berbagai macam masalah sesuai dengan jenis mineral yang mengkontaminasi. Kalsium dan magnesium menyebabkan water hardness yang bila air dipanaskan/dididihkan akan menyebabkan terbentuknya kerak pada alat. Besi dan mangan akan menyebabkan perubahan warna air, bereaksi dengan produk obat dan bisa menjadi katalis proses dekomposisi. Silikat akan menyebabkan pengerakan pada alat distilasi. Karbondioksida yang terbawa dari atmosfir dapat merubah pH dan conductivity air. Karbonat dapat menyebabkan presipitasi kalsium. Asam carbonic dapat mengkorosi sistem water treatment. Di area yang terdapat aktifitas thermal, air bisa terkontaminasi sulphides yang pada kadar rendah-pun dapat menyebabkan bau telur busuk.Fosfat dapat menyebabkan presipitasi ion-ion metal dan pengerakan pada boiler.

Masalah yang ditimbulkan oleh mineral juga terjadi pada keberadaan alumunium yang bisa menimbulkan masalah pada proses dialisis. Kontaminasi alumunium dapat berasal dari proses treatment air, yaitu penambahan alumunium pada saat flokulasi air yang bertujuan untuk menurunkan kandungan sols dan tanah liat. Logam berat seperti arsenic dapat ditemukan pada sumur di beberapa wilayah tertentu. Kontaminasi timah ditemukan pada beberapa tangki yang diperbaiki dengan solder timah. Pipa dari timah tidak direkomendasikan. Nitrat bisa menjadi masalah pada air minum. Kontaminasi tembaga terjadi pada saat pipa tembaga terkorosi.

Kontaminan mikroorganisme yang utama adalah alga, protozoa dan bakteri. Alga berasal dari raw water, namun bisa tumbuh pada penampungan air yang tidak ditutup dan terkena sumber cahaya. Kadangkala alga tumbuh bila lampu UV (sinar UV biasanya digunakan untuk membunuh mikroba pada sistem air) kehilangan daya bunuhnya dan hanya memancarkan visible light (cahaya tampak). Protozoa seperti Cryptosporidium dan Giardia dapat mengkontaminasi air namun karena ukurannya besar bisa dengan mudah dihilangkan dengan filtrasi. Bakteri adalah mikroba terpenting yang menyebabkan masalah pada sistem pengolahan air. Kebanyakan adalah famili Pseudomonas atau bakteri gram negatif, bakteri non fermentasi. Beberapa diantaranya mampu lolos dari filter 0,2 um dan bisa menyebabkan timbulnya penyakit. Bakteri gram negatif jenis E. coli dan coliform adalah indikator kontaminasi feces (tinja).

Mikroorganisme yang mengkontaminasi sistem air biasanya ditemukan dalam bentuk biofilm yang terbentuk pada permukaan basah pada hampir semua kondisi. Bakteri yang berada bebas di air (free swimming aquatic bacteria) menggunakan polymucosaccharides untuk membentuk koloni di permukaan pipa/tangki/alat di sistem air. Di bawah mikroskop koloni tersebut terlihat acak-acakan, tersusun dari debris seluler, material organik dan sedikit sel vegetatif. Koloni tersebut kemudian akan membentuk komunitas kompleks yang bila telah matang akan melepaskan mikrokoloni dan juga bakteri ke aliran air. Akibatnya akan menyebabkan tingginya jumlah bakteri secara sporadik. Walaupun sistem air telah di desinfeksi, biofilm dapat segera membentuk koloni kembali, yaitu setelah agen desinfektan dibersihkan dari sistem air. Biofilm mudah terbentuk pada air yang diam (tidak mengalir) seperti dead legs atau pada permukaan yang kasar, misalnya pada hasil pengelasan (welding) yang jelek.

Turbiditas air dipengaruhi oleh keberadaan tanah liat, lumpur dan material tersuspensi (sols dan cols). Turbiditas tinggi menyebabkan filtrasi air tidak efisien. Partikel-partikel kecil tersebut (termasuk koloid) bermuatan negatif (slight negative electrical charge). Penghilangan koloid dari air biasanya menggunakan teknik flokulasi. Umumnya penghilangan koloid dilakukan oleh pabrik farmasi yang mengambil sumber air dari bendungan, wells atau sungai.

Hardness disebabkan oleh keberadaan kalsium dan magnesium. Konsentrasi keduanya menyebabkan air tergolong jenis hard water atau soft water. Berdasar kandungan CaCO3 air dapat digolongkan menjadi 4 kelompok, yaitu soft = 0-60 ppm; moderate = 61-120 ppm; hard = 121-180 ppm dan very hard >180 ppm. Hardness tinggi berpotensi menyebabkan pengerakan (scaling) pada mesin yang melakukan penguapan, misalnya boiler (mesin yang memproduksi uap). Penghilangan kalsium dan magnesium biasanya menggunakan water softener yang menukar kalsium dan magnesium dengan sodium. Sodium kemudian dihilangkan dengan deionizer atau reverse osmosis.

sumber bacaan:
Supplementary Training Modules on Good Manufacturing Practice - Water for Pharmaceutical Use, WHO-Essential Drugs and Medicine Policy, Quality and Safety of Medicines Unit, 2001.

Water for Pharmaceutical Use (1)

Air memiliki sifat kimia yang unik. Adanya polaritas dan ikatan hidrogen menyebabkan air bisa larut, adsorbsi, absorbsi atau mensuspensikan berbagai macam senyawa. Bila air akan digunakan dalam sediaan farmasi, kontaminan dalam air harus terlebih dahulu dihilangkan. Penggunaan air dalam industri farmasi ditujukan untuk berbagai keperluan. Mulai dari pencucian & pembilasan peralatan sampai digunakan sebagai unsur/ingredient dalam produk yang diinjeksikan ke tubuh. Semakin tinggi resiko produk farmasi, semakin tinggi pula kemurnian air yang digunakan. Untuk mencapai grade kemurnian tertentu air memerlukan beberapa pretreatment sebelum dimurnikan.

Keberadaan spesifikasi kualitas kimia dan mikrobiologi air sangat diperlukan. Rujukan yang dapat dipakai untuk spesifikasi air misalnya USP atau persyaratan yang ditetapkan oleh Pemerintah / Farmakope. Untuk sistem air yang akan digunakan dalam produk injeksi perlu diwaspadai adanya potensi kontaminasi pyrogen dan endotoksin. Setelah tersedia spesifikasi, perlu dilakukan pengujian sampel air secara berkala untuk memantau kualitas air.

Air rentan terhadap kontaminasi bakteri. Karenanya sistem purifikasi air harus tervalidasi dengan baik dan perlu dibuat prosedur operasi untuk pengendalian kontaminasi.

Ada beberapa tipe air yang digunakan untuk keperluan industri farmasi, misalnya drinking water, purified water dan water for injection. Persyaratan terendah air yang boleh digunakan dalam industri farmasi adalah potable water (drinking water), yaitu air yang layak minum sesuai persyaratan yang berlaku (misalnya WHO 1998. Guidelines for drinking water quality, 2nd edition, Addendum to Volume 2.). Air yang paling umum digunakan adalah purified water (air murni). Purified water digunakan sebagai ingredient dalam pabrikasi produk farmasi nonsteril.

Water for final rinse adalah istilah untuk air yang digunakan untuk pembilasan terakhir setelah pencucian peralatan. Kualitasnya harus sama dengan air yang dipakai dalam membuat produk.

Water for injection (WFI) adalah air kualitas tertinggi yang digunakan di industri farmasi. WFI digunakan pada produk parenteral (produk yang diinjeksikan ke tubuh). Air ini dalam bentuk bulk disebut pyrogen free water dan bila telah disterilisasi disebut sterilised water for injection. Pyrogen adalah substansi yang bila diinjeksikan ke mamalia (termasuk manusia) akan menyebabkan demam. Endotoksin adalah subtansi yang bersifat pyrogen. Endotoksin berasal dari fragment dinding sel bakteri gram negatif.

Steam (uap) dan air yang digunakan dalam pendinginan otoklaf (alat untuk sterilisasi material dengan metode panas basah) juga harus memenuhi persyaratan tertentu bila steam/air tersebut berpotensi kontak dengan produk yang disterilisasi di dalam otoklaf (baik kontak sebelum maupun setelah sterilisasi). Bila steam akan kontak dengan produk parenteral atau peralatan yang akan digunakan untuk preparasi produk parenteral maka harus digunakan steam jenis pure steam (clean steam), yaitu steam yang bebas pyrogen.

bacaan:

Supplementary Training Modules on Good Manufacturing Practice - Water for Pharmaceutical Use, WHO -Essential Drugs and Medicine Policy, Quality and Safety of Medicines Unit, 2001.

Temuan Baru: Toksin Tetanus untuk Terapi Penderita Depresi

Sebuah penelitian di Departemen Biokimia & Biologi Molekuler dan Institut Neuroscience Universitas Autonoma De Barcelona menemukan toksin tetanus -- yang merupakan bahan dasar vaksin tetanus -- dapat digunakan untuk terapi mengatasi gangguan psikologi seperti depresi, kegelisahan dan anorexia (gangguan jiwa takut gemuk). Toksin tersebut juga dapat digunakan untuk memperlambat terjadinya gangguan neurodegeneratif seperti penyakit parkinson (gangguan sistem syaraf yang mempengaruhi pengendalian otot).

Serotonin adalah bahan kimia neurotransmiter yang bertugas membawa sinyal dari satu sel syaraf ke sel berikutnya melewati suatu membran yang disebut membran sinaptik. Setelah serotonin diangkut ke ujung sel syaraf untuk kemudian dilewatkan membran sinaptik, sisa serotonin yang tertinggal dalam sel akan dipecah atau diserap kembali oleh sel. Serotonin dianggap bertanggung jawab terhadap beberapa hal penting misalnya tidur, nafsu makan & rasa nyaman (well-being). Para penderita depresi memiliki kadar serotonin yang rendah pada otak, akibatnya mereka merasa gelisah dan tidak nyaman. Kondisi itu dapat dimanipulasi dengan mengatur kadar serotonin pada otak dengan menggunakan obat-obatan. Prozac adalah salah satu merek obat untuk mengatasi depresi. Cara kerja Prozac adalah dengan menghambat penyerapan kembali serotonin oleh sel-sel syaraf sehingga kadar serotonin otak dapat dijaga.

Peran toksin tetanus pada terapi depresi mirip dengan Prozac. Cara kerja toksin tetanus adalah dengan menghambat mengalirnya serotonin ke membran sinaptik, sehingga kadar serotonin dalam sel syaraf terjaga. Toksin tetanus memiliki efektifitas sama dengan obat-obat inhibitor selektif yang selama ini digunakan. Bahkan lebih kuat, lebih tahan lama dan lebih spesifik. Sifat penghambatan ini menjadikan toksin tetanus dapat digunakan sebagai obat untuk berbagai tujuan. Toksin tetanus juga akan lebih efektif dibanding Prozac dan lebih efektif dibanding beberapa obat lain yang bekerja secara selektif menghambat pengangkutan serotonin di ujung sel syaraf.

^_^

Molekul toksin tetanus terdiri dari dua bagian terpisah & berbeda. Komponen pertama adalah yang menyebabkan efek toksik dan gejala-gejala tetanus. Komponen yang kedua adalah yang tidak berbahaya, dapat penetrasi ke syaraf dan mempengaruhi sistem syaraf. Bagian yang tidak berbahaya inilah yang digunakan untuk terapi mengatasi depresi. Selama penelitian di Universitas Autonoma De Barcelona, komponen yang disebut domain carboxy-terminal tersebut direproduksi dalam skala besar di laboratorium. Pengujian toksin dilakukan dengan cara mempelajari pengaruhnya terhadap sistem syaraf tikus. Tujuan penelitian ini adalah melihat kemungkinan penggunaan dosis sublethal toksin tetanus dan molekul-molekul turunannya untuk melakukan terapi.

Setelah melakukan studi selama 20 tahun akhirnya mereka berhasil memperoleh hasilnya. Komponen toksin tetanus yang tidak berbahaya ternyata dapat menghambat penyebaran serotonin melewati membran sinaptik. Para peneliti tersebut juga membuktikan bahwa toksin dan fragmen rekombinannya, carboxy terminal, fragmen tidak berbahaya dapat memperkuat sel syaraf dan melindunginya dari agresi eksternal. Hal itu berarti toksin tetanus memiliki efek neuroprotektif yang mencegah kematian sel syaraf pada saat sel syaraf menghadapi situasi agresif. Fenomena itulah yang menyebabkan mereka yakin bahwa fragmen tersebut dapat lebih efektif dibanding neurotrophin (protein dalam tubuh yang menunjang kehidupan dan pertumbuhan sel-sel syaraf) dalam hal proteksi melawan gangguan neurodenegeratif seperti penyakit parkinson (translated by nl – bandung ).

sumber:

Brightsurf

Cara kerja Prozac :

Brainphysics

Tetanus toxin found to have therapeutic properties

A team of researchers from the Department of Biochemistry and Molecular Biology and the Institute of Neuroscience at the Universitat Autònoma de Barcelona has discovered that tetanus toxin, which causes tetanus, could be extremely useful as a therapy against psychological disorders such as depression, anxiety and anorexia, and to slow the progress of neurodegenerative disorders such as Parkinson's disease.


Tetanus toxin is a neurotoxin belonging to the same family as botulinum neurotoxins, which cause botulism. These have been successfully used as a therapy to treat disorders caused by abnormal muscular contractions such as strabismus, cerebral palsy, anal contractions and torticollis. Recently these toxins have been used even in cosmetics against wrinkles. For these therapeutic and cosmetic applications, the scientists are working with sublethal doses of toxins.

Led by José Aguilera, scientists from the Department of Biochemistry and Molecular Biology and the Institute of Neuroscience at the UAB, have studied whether it would also be possible to use sublethal doses of tetanus toxin and molecules derived from tetanus toxin for therapeutic purposes. The results have been obtained in the laboratory after 20 years of studying these toxins, and they are very encouraging.

Two separate, distinct parts form the tetanus toxin molecule: one part is the cause of the toxic effects and the tetanus symptoms; the other, however, is harmless and is able to penetrate and affect the nervous system. This harmless part, called the carboxy-terminal domain, has been reproduced in large quantities in the laboratory so that tests can be carried out on its effects on the nervous system of rats.

The experiments have shown that the harmless part inhibits serotonin from being transported through the synaptic membranes, i.e. the membranes that connect the neurones so that signals can be sent through the brain. The molecule is as effective as the selective inhibitors currently used, but they are more powerful, they last longer, and they are more specific. This inhibitory effect converts the molecule into what could be a drug with many uses. It would be more effective than Prozac and more effective than any drug that works by selectively inhibiting the transportation of serotonin in the nerve endings. Behavioural disorders such as depression, anxiety and anorexia may be treated using the molecule derived from tetanus toxin.

The researchers have also been able to show that toxin and its recombinant fragment, carboxy terminal, the harmless fragment, strengthens the neural cells and protects them from external aggressions. This means it has a neuroprotective effect that prevents the death of the neurons when they are faced with aggressive situations. This is why the scientists believe the harmless toxin fragment could be more effective than neurotrophins as protection against neurodegenerative disorders such as Parkinson's disease.

Universitat Autonoma de Barcelona

sumber:

Brightsurf

Brainphysics

Bowie-Dick Test ?

Otoklaf adalah peralatan sterilisasi panas basah (menggunakan uap) yang biasa digunakan untuk sterilisasi material-material yang diperlukan dalam proses produksi. Salah satu tahapan penting sterilisasi pada otoklaf modern adalah tahap prevakum chamber (chamber adalah ruang tempat meletakkan material yang akan disterilisasi). Pada tahap tersebut udara dikeluarkan dari chamber sampai otoklaf vakum. Dalam kondisi vakum, penetrasi uap ke material akan berjalan lebih baik karena udara bisa mencegah penetrasi steam ke dalam kemasan material.

Bowie dick test digunakan untuk menguji --- apakah tahap pem-vakuman chamber berjalan normal --- sehingga uap dapat penetrasi dengan cepat dan kontinyu ke material yang disterilisasi. Bowie dick adalah indikator kimia yang akan berubah warna setelah disterilisasi. Berdasar perubahan warna tersebut dapat disimpulkan apakah proses pem-vakuman berjalan baik atau kurang baik.

Pada salah satu merek produk bowie dick test pack perubahan warna yang terjadi adalah sebagai berikut :
pada awalnya lembar bowie dick test berwarna kuning, tetapi setelah disterilisasi akan berubah :
- menjadi biru tua/ungu bila pem-vakuman otoklaf berjalan dengan baik.
- namun bila proses pem-vakuman kurang baik, akan terbentuk alur warna coklat kuning pada lembar bowie dick test..

Bagaimana cara melakukan bowie dick tes?

Salah satu cara melakukan bowie-dick test adalah sebagai berikut :
1. Otoklaf di panaskan dulu dengan menjalankan 1 run sterilisasi.
2. Buka otoklaf, kemudian pasang bowie dick test pack pada holdernya dan letakkan 10 – 20 cm di atas drain otoklaf.
3. Jalankan program sterilisasi pada suhu 134 - 138 C selama 3,3 – 3,5 menit, gunakan program sterilisasi yang memiliki tahap pem-vakuman yang sama dengan program sterilisasi yang akan digunakan untuk sterilisasi material.
4. Setelah selesai sterilisasi, bowie dick test pack diambil dan dilihat hasilnya, Bila prevakum berjalan baik, lembar bowie dick test akan berwarna ungu/biru tua.

bacaan pendukung : Mechanical Monitoring and the Bowie-Dick test, SAFMED, www.safmed.co.za