Pengembangan dan Pembuatan Vaksin dari Tanaman

Mungkin yang membaca judul karagan ini akan mengernyitkan kening dan berkata mana mungkin vaksin dibuat dari tanaman ?

Memang selama ini sampai sekarang, semua vaksin yang kita kenal dan kita pergunakan adalah dibuat dari bahan protein kuman atau virus penyebab penyakit dikembangkan dalam bahan medium sel mamalia yang telah diolah dengan teknologi pembuatan vaksin yang modern, sehingga tersedia jenis dan macam vaksin yang kita kenal saat ini. Sampai detik ini, belum ada satupun vaksin yang dikembangkan dan dibuat dari bahan tanaman atau tumbuh tumbuhan seperti halnya pembuatan obat-obtan dan antibiotika, yang sudah banyak bahan bakunya berasal dari tanaman dan tumbuh tumbuhan.

Dasar pemikiran ilmuwan untuk mencari bahan tumbuhan yanng dapat dikembangkan menjadi bahan baku untuk pembuatan vaksin :

Saat ini dunia memerlukan vaksin yang efisien dan terjangkau harganya karena diproduksi dengan kebutuhan yang minimal dalam proses pembuatannya dan pengembangannya, berkat kemajuan dan pencapaian dalam bidang bioteknologi. Tanaman memberikan alternatif kemungkinan dalam pembuatan dan pengembangan vaksin. Banyak antigen penyakit yang bisa dipergunakan untuk pembuatan vaksin telah bisa dikembangkan dalam sejumlah besar tanaman, sehingga hal ini memungkinkan pembuatan vaksin dari bahan tanaman dimasa depan, meskipun aplikasi teknologi ini masih berada beberapa dekade yang akan datang, karena masih terhambat oleh masalah tehnis yang harus dicarikan jawaban dan pemecahannya. Namun vaksin dari bahan tanaman bukan suatu ilusi lagi bagi bidang ilmu pencegahan penyakit dalam dunia kedokteran yang akan datang.

-------------------------------------------------------------------------------------------------

Introduksi

Pada tahun 1990 ilmuwan bernama Curtis dan Cardineu berhasil menemukan mutan Protein A dari antigen permukaan  kuman Streptococcus di tanaman tembakau, sejak saat itu timbul idea bahwa tanaman bisa dijadikan bio-reaktor untuk memproduksi molekul farmaceutical dan sebagai reaktor pembuat vaksin sub-unit untuk memenuhi kebutuhan vaksin masyarakat dan negara.

Kemungkinan Penggunaan Tanaman untuk menghasilkan Vaksin

Diketahui bahwa tanaman telah dipergunakan untuk menghasilkan lebih dari 200 jenis protein yang mempunyai potensi untuk dipergunakan dalam pengobatan, sehingga tanaman menjadi saingan bagi sel hewan mamalia dalam memproduksi bahan bio-farmaceutika, karena tanaman bisa digunakan untuk menghasilkan bahan protein yang rumit dengan susunan molekul yang tepat, namun dengan biaya yag terjangkau, segi keamanan yang memadai dan bisa diproduksi dalam skala besar untuk keperluan industri.

Tanaman bisa ditanam dan dipanen dengan sistim pertanian tradisionil, dan untuk keperluan fermentasi dalam proses pembuatan cukup dipergunakan rumah kaca. Kemudian juga ada kemungkinan vaksin yang dihasilkan dari bahan tanaman bisa diberikan secara oral/diminumkan, sehingga hal ini akan sangat mengurangi biaya distribusi dan biaya vaksinasi bagi masyarakat luas.

Pada tahun 1992, Mason dan rekan penelitiannya menemukan antigen permukaan virus hepatitis B (HBsAg) yang bisa dikembangkan dalam tanaman tembakau transgenik. Tiga tahun kemudian, mereka juga berhasil membuktikan bahwa tikus percobaan yang disuntik antigen  protein HBsAg yang dimurnikan dari tanaman tembakau akan menghasilkan  antibody spesifik IgG dan IgM, sebagai akibat reaksi sistim imunologi tubuh tikus percobaan ini.

Pada tahun 2001, kelompok peneliti yang sama juga menemukan bahwa tikus percobaan yang diberi makanan mengandung HBsAg yang digabungkan dengan toksin Cholera sebagai ajuvant, akan menghasilkan reaksi imunologi jangka panjang yang mirip dengan hasil penyuntikan HBsAg  yang diberikan sebagai dosis penguat pada manusia.

Semenjak itu, maka mereka juga mulai meneliti bahan tanaman yang lain misalnya pisang, sayuuran selada, tanaman lupin dan tanaman tomat, yang dapat dipergunakn sebagai pembuat antigen HBsAg untuk merangsang reaksi imunologi mukosa.

Tantangan Terhadap Rencana Pengembangan Vaksin Tanaman

Tantangan yang dihadapi oleh rencana pembuatan vaksin dari tanaman antara lain dari sudut tehnologi, regulatory dan persepsi masyarakat.

Ada beberapa masalah tehnis dan logistik yang harus diselesaikan sebelum rencana produksi vaksin dari bahan tanaman menjadi kenyataan, antara lain :

- Panenan yang rendah dari hampir semua antigen yang dikembangkan dalam tanaman, sehingga diperlukan jumlah tanaman yang mencukupi untuk mendapatkan hasil yang baik

- Buah dan daun tanaman trans-genik dalam suhu luar harus segera di- ekstraksi dan pemurnian terhadap antigen yang dikandung. Hal sebaliknya bila disemai dalam biji tanaman, dalam suhu kamar bisa disimpan dalam jangka waktu yang cukup lama

- Keberhasilan mempertahankan stabilitas antigen yang berasal dari tanaman tertentu bisa memungkinkan pemakaian tanaman transgenik jenis tersebut untuk produksi selanjutnya

- Menambahkan zat ajuvant yang tepat untuk meningkatkan penyerapan antigen berasal dari tanaman melalui mukosa saluran pencernaan dan menigkatkan reaksi imunologi tubuh erhadap antigen tersebut

- Standardisasi dosis dan skema pemberian vaksin asal tanaman harus dilakukan untuk vaksin yang berasal dari jenis tanaman yang berbeda, dengan efek yang berbeda pula, antara satu jenis tanaman dengan jenis tanaman lainnya.

- Masih banyak usaha harus dilakukan untuk menentukan konsep komersialisasi vaksin asal tanaman, strategi untuk meningkatkan panenan dari protein antigen, perbedaan dengan protein hewani, efikasi farmakologi dan foumulasinya

- Hal yang berkaitan dengan masalah ethis, sosial,bio-safety dan pengaruh pada lingkungan sebagai akibat dari tanaman yang mengalami modifikasi genetik (transgenic plant)

Kesimpulan

Telah banyak bukti bahwa tanaman bisa dipergunakan sebagai bio-reaktor untuk menghasilkan antigen vaksin.

Awal perkembangan, yang harus diperhatikan adalah menjamin panenan yang tinggi dan stabilitas juga imugenisitas dari protein rekombinant yang mampu melindungi binatang percobaan dan selanjutnya adalah perlindungan pada manusia.

Namun, hingga saat ini belum ada satupun vaksin dari tanaman yang berhasil dibuat, kecuali satu vaksin dari tanaman yang telah di setujui US FDA yaitu vaksin utuk hewan

Meskipun vaksin berasal dari tanaman belum dipasarkan secara komersial, namun perkembang pesat sedang terjadi dalam bidang penelitian vaksin berasal dari tanaman ini.

Beberapa contoh antigen pembuat vaksin yang bisa dikembangbiakkan dalam bahan tanaman

Virus Campak    --> Tanaman wortel, tembakau, sayur selada

Virus SARS         --> Tanaman tomat dan tembaku rendah nikotin

Norovirus           --> Tanaman kentang,tembakau dan tomat

Rotavirus          --> Tanaman kentang, tembaku dan alfalfa

Human Papiloma Virus --> Tanaman kentang, tembakau

Human Cytomegalovirus --> Tanaman tembakau

Hepatitis B virus --> Tanaman tembakau, sayur selada, kentang dan pisang

Hepatitis C virus --> Tanaman tembakau

Hepatitis E virus --> Tanaman tomat, kentang

HIV AIDs virus --> Tanaman tomat, kentang,tebakau, sayuran bayam,cowpea dan N. benthamiana

Rabies virus --> Tanaman tomat, tembakau dan sayuran bayam

References : Advance in Vaccinology

(GlaxoSmithKline Biologicals Volume 4/issue 1/2010)

1. Curtis R, Cardineau G, Oral Immunization by transgenic plants, World Patent application, USA : Washington University 1990

2. Yusiboov V, Rabindran S, Recent progress in the development of plant-derive vaccines. Expert Rev. Vaccines 2008; 7(8); 1173 - 1183

3. Masaon HS, Lam DN, Arntzen CJ, et al. Expression of hepatitis B surface antigen in transgenic plants. Proc. Nat. Acad. Sci. USA 1992; 89;11745- 11749

4. Thanavala Y, Yang YF, Lyons P, et al. Immunogenicity of transgenic plants-derived hepatitis B surface antigen. Proc. Natl. Acad.Sci. USA 1995;92;3358-3361

5. Kong Q, Richter L, Yang YF,et al. Oral immunization with hepatitis B surface antigen expressed in transgenic plants. Proc. Natl. Acad.Sci. USA 2001;98;11539-11544

6. Gomez E, Chimeno Zoth S, Berinstein A. Plant-based vaccines for potential human application;Human vaccines 2009;5(11);738-744

7. Tiwari S, Verma PC, Singh PK, et al. Plants as bioreactor for the production of vaccinne antigens. Biotechnology Adv. 2009;27;449-467