Oleh dr Dito Anurogo MSc *)
HIV/AIDS merupakan pandemik global yang dewasa ini menginfeksi lebih dari 33 juta manusia, khususnya HIV. Tahun 2016, Indonesia tercatat memiliki 38.000 kasus kematian terkait AIDS dan 48.000 kasus infeksi HIV baru.
Tatalaksana HIV/AIDS teramat kompleks dan menantang para ilmuwan selama sekitar 40 tahun melakukan riset.
Regimen HAART (highly active antiretroviral therapy) menawarkan harapan baru namun dengan pelbagai keterbatasan, seperti: efek samping, resistensi, penggunaan seumur hidup, kegagalan terapi. Diperlukan pendekatan berkelanjutan dan penemuan inovatif untuk manajemen HIV/AIDS. Paradigma terbaru yang aplikatif, komprehensif, multidisipliner, dan berpotensi efektif di dalam tatalaksana HIV/AIDS itu bernama "nanobioimunogenomik" (NBiG).
Perspektif NBiG merupakan konsep yang terdiri dari pelbagai disiplin ilmu, seperti: nanoteknologi, nanomedicine, bioinformatika, biologi seluler-molekuler, imunologi, genomik, dan multiteknologi berbasis ?omik (farmakogenomik, nutrigenomik, dan sebagainya).
Tentunya para ahli telah mempelajari siklus replikasi HIV sebagai pondasi dasar prototipe NBiG. Berdasarkan perspektif nanoteknologi dan nanomedicine, dijumpai pelbagai nanoterapeutik yang berpotensi efektif menaklukkan HIV/AIDS, misalnya: dendrimer, liposom, nanoformulasi, nanopartikel, nanosuspensi, nanofiber, nanopartikel asam polilaktat, misel polimer.
Dendrimer (polipropilenimin, GATG, PAMAM, polilisin, karbosilan) dengan gugus akhir fungsional dikombinasikan dengan gp120 molekul HIV dan CD4 sel inang untuk menekan perlekatan HIV ke sel inang.
Dendrimer masuk ke dalam sel, mengganggu tahap replikasi HIV berikutnya. Dendrimer dapat mentransfer obat kimiawi dan gen-gen ke dalam sel-sel inang, yang secara nyata meningkatkan aktivitas anti-HIV dari material ini.
Dendrimer karbosilan bermanfaat sebagai pembawa non-viral untuk mengantarkan peptida HIV menuju sel. Dendrimer berpotensi mengobati infeksi HIV.
Liposom dapat membawa obat-obat hidrofilik di intinya serta substansi lipofilik yang terlarut atau tersebar di lipid bilayers.
Sifat fisiokimiawi liposom, seperti: ukuran, muatan, dan komposisi lipid secara signifikan memengaruhi efisiensi liposom.
Liposom menghadapi tantangan terkait penggunaannya dalam pengiriman obat antiretroviral, seperti: keterbatasan kapasitas loading obat hidrofilik, problematika terkait stabilitas fisikobiologis, kurang baiknya scale-up, biaya, pendeknya usia simpan, dan toksisitas.
Nanoformulasi yang telah teruji dalam tatalaksana HIV/AIDS salah satunya berupa aptamer. Aptamer yang mendiagnosis protein HIV seperti Tat, gp120 dan Rev, telah banyak digunakan dalam beberapa sistem biosensor dan memiliki arti penting sebagai pengembangan alat diagnostik untuk HIV. Beberapa kandidat anti-HIV potensial berbasis-aptamer telah dihasilkan melalui teknologi SELEX (systematic evolution of ligands by exponential enrichment).
Nanopartikel kombinasi obat unik yang terdiri dari tiga obat HIV, yaitu: lopinavir, ritonavir, dan tenofovir terbukti memberikan kadar obat yang lebih baik di kelenjar getah bening; serta peningkatan kadar kombinasi obat dalam sel-sel inang HIV di darah dan plasma selama dua minggu.
Nanosuspensi merupakan prototipe inovatif untuk meningkatkan bioavailabilitas obat yang sulit larut. Fitur eksklusif membuatnya dapat diberikan melalui rute yang berbeda, yakni rute parenteral, oral, topikal, peroral, mata, dan paru-paru.
Ada contoh menarik berdasarkan riset para ilmuwan. Rendahnya kelarutan nevirapine terbukti menyebabkan penurunan dan perubahan bioavailabilitas oral. Nanosuspensi dapat mengatasi problematika bioavailabilitas oral dari nevirapine.
Pendekatan nanoteknologi lain di dalam tatalaksana HIV/AIDS berupa nanofiber. Penggabungan beragam persenyawaan antiherpes (asiklovir), kontrasepsi (levonorgestrel), dan spermisida (metil-beta-siklodekstrin, gliserol monolaurat) menjadikan nanofiber suatu platform pengiriman yang menarik untuk merancang teknologi pencegahan multiguna.
Para ilmuwan telah mengembangkan nanopartikel asam polilaktat, salah satunya berupa vaksin anti-HIV berbasis nanoteknologi yang telah diujicobakan pada hewan coba kelinci melalui rute subkutan.
Beragam imunogen (p24, Tat tipe liar, atau Tat termutasi) diserap ke nanopartikel; respons imun diinduksi namun perbedaan spektrum spesifitas yang terinduksi diamati untuk nanopartikel asam polilaktat dan nanoemulsi MF59.
Sekelompok peneliti telah mengembangkan misel polimer yang digunakan untuk solubilisasi obat-obat yang kurang terlarut dalam air, perlindungan terhadap degradasi kimiawi dan metabolisme, pelepasan terkendali, dan penargetan reseptor spesifik.
Bagaimanapun juga, reduksi terprediksi sejumlah aplikasi yang diperlukan, peningkatan kemanjuran, dan penerimaan dapat mendukung kelayakan ekonomi. Selain itu, dimensi pasar potensial (senilai 0,9-1,8 miliar dolar), lembaga publik, dan dukungan finansial organisasi non-pemerintah merupakan argumen kuat untuk pengembangan pelbagai produk berbasis nanoteknologi untuk tatalaksana HIV/AIDS.
Dari sisi regulasi imunologi vaksin HIV, nanomaterial (liposom, misel, polimer, dan semisalnya) terbukti dapat mengatasi pelbagai sawar biologis, seperti hambatan kulit, darah otak, epitel, mukosa, sehingga meningkatkan permeabilitas dan efektivitasnya.
Peran sel-sel imun (limfosit T, makrofag, sel-sel dendritik) dan CD4 adalah meningkatkan kemampuan menarget seluler, mempromosikan internalisasi seluler, menjalani ?pelarian? endolisosomal.
Semua ini berakhir dengan pemanjangan stabilitas dan degradasi, peningkatan bioavailabilitas, meluaskan waktu sirkulasi darah dan waktu paruh, mengurangi efek samping, memunculkan respon imun yang diharapkan (Liu dan Chen, 2016).
Multiperspektif
Perspektif bioinformatika juga diperlukan dalam manajemen HIV/AIDS. Eksplorasi bioinformatika telah mengungkapkan pencapaian prognostikasi X4/R5 in silico berbasis web terhadap berbagai subtipe HIV-1 yang berbeda.
Genomik komparatif dan evolusioner memberikan elemen dasar untuk mengembangkan vaksin terhadap HIV-1. Pengakuan varian genetik umum yang memanfaatkan respons manusia terhadap HIV-1 membantu menentukan respon terhadap virus yang merupakan target intervensi.
Perspektif imunofarmakogenomik berperan pula dalam tatalaksana HIV/AIDS. Terdapat sejumlah gen yang memengaruhi farmakokinetik obat antiretroviral seperti: gen sitokrom P450 (CYP) (CYP2B6, CYP3 A4, dan CYP3 A5) dan gen multidrug-resisten 1 (MDR1) berdasarkan perspektif farmakogenomik.
Studi farmakogenetik menunjukkan bahwa ekspresi CYP3A5 terkait dengan peningkatan pembentukan metabolit M1 dan M2 atazanavir, tanpa mempengaruhi farmakokinetik senyawa induk.
Terapi gen anti-HIV berbasis sel punca hematopoietik dan induced pluripotent stem cells (iPSCs) dapat menjadi terapi imunoseluler yang menjanjikan dalam penatalaksanaan HIV/AIDS.
Penerapan konsep NBiG memerlukan sinergi-kolaborasi multikomponen, misalnya ilmuwan, dokter dan tim medis, masyarakat, pemerintah, pemangku kepentingan, dan multisektoral.
*alumni fakultas kedokteran UNISSULA Semarang
Baca juga: Seribu lebih warga Manado terinveksi HIV/AIDS
Baca juga: Perlakukan ODHA tanpa stigma
HIV/AIDS merupakan pandemik global yang dewasa ini menginfeksi lebih dari 33 juta manusia, khususnya HIV. Tahun 2016, Indonesia tercatat memiliki 38.000 kasus kematian terkait AIDS dan 48.000 kasus infeksi HIV baru.
Tatalaksana HIV/AIDS teramat kompleks dan menantang para ilmuwan selama sekitar 40 tahun melakukan riset.
Regimen HAART (highly active antiretroviral therapy) menawarkan harapan baru namun dengan pelbagai keterbatasan, seperti: efek samping, resistensi, penggunaan seumur hidup, kegagalan terapi. Diperlukan pendekatan berkelanjutan dan penemuan inovatif untuk manajemen HIV/AIDS. Paradigma terbaru yang aplikatif, komprehensif, multidisipliner, dan berpotensi efektif di dalam tatalaksana HIV/AIDS itu bernama "nanobioimunogenomik" (NBiG).
Perspektif NBiG merupakan konsep yang terdiri dari pelbagai disiplin ilmu, seperti: nanoteknologi, nanomedicine, bioinformatika, biologi seluler-molekuler, imunologi, genomik, dan multiteknologi berbasis ?omik (farmakogenomik, nutrigenomik, dan sebagainya).
Tentunya para ahli telah mempelajari siklus replikasi HIV sebagai pondasi dasar prototipe NBiG. Berdasarkan perspektif nanoteknologi dan nanomedicine, dijumpai pelbagai nanoterapeutik yang berpotensi efektif menaklukkan HIV/AIDS, misalnya: dendrimer, liposom, nanoformulasi, nanopartikel, nanosuspensi, nanofiber, nanopartikel asam polilaktat, misel polimer.
Dendrimer (polipropilenimin, GATG, PAMAM, polilisin, karbosilan) dengan gugus akhir fungsional dikombinasikan dengan gp120 molekul HIV dan CD4 sel inang untuk menekan perlekatan HIV ke sel inang.
Dendrimer masuk ke dalam sel, mengganggu tahap replikasi HIV berikutnya. Dendrimer dapat mentransfer obat kimiawi dan gen-gen ke dalam sel-sel inang, yang secara nyata meningkatkan aktivitas anti-HIV dari material ini.
Dendrimer karbosilan bermanfaat sebagai pembawa non-viral untuk mengantarkan peptida HIV menuju sel. Dendrimer berpotensi mengobati infeksi HIV.
Liposom dapat membawa obat-obat hidrofilik di intinya serta substansi lipofilik yang terlarut atau tersebar di lipid bilayers.
Sifat fisiokimiawi liposom, seperti: ukuran, muatan, dan komposisi lipid secara signifikan memengaruhi efisiensi liposom.
Liposom menghadapi tantangan terkait penggunaannya dalam pengiriman obat antiretroviral, seperti: keterbatasan kapasitas loading obat hidrofilik, problematika terkait stabilitas fisikobiologis, kurang baiknya scale-up, biaya, pendeknya usia simpan, dan toksisitas.
Nanoformulasi yang telah teruji dalam tatalaksana HIV/AIDS salah satunya berupa aptamer. Aptamer yang mendiagnosis protein HIV seperti Tat, gp120 dan Rev, telah banyak digunakan dalam beberapa sistem biosensor dan memiliki arti penting sebagai pengembangan alat diagnostik untuk HIV. Beberapa kandidat anti-HIV potensial berbasis-aptamer telah dihasilkan melalui teknologi SELEX (systematic evolution of ligands by exponential enrichment).
Nanopartikel kombinasi obat unik yang terdiri dari tiga obat HIV, yaitu: lopinavir, ritonavir, dan tenofovir terbukti memberikan kadar obat yang lebih baik di kelenjar getah bening; serta peningkatan kadar kombinasi obat dalam sel-sel inang HIV di darah dan plasma selama dua minggu.
Nanosuspensi merupakan prototipe inovatif untuk meningkatkan bioavailabilitas obat yang sulit larut. Fitur eksklusif membuatnya dapat diberikan melalui rute yang berbeda, yakni rute parenteral, oral, topikal, peroral, mata, dan paru-paru.
Ada contoh menarik berdasarkan riset para ilmuwan. Rendahnya kelarutan nevirapine terbukti menyebabkan penurunan dan perubahan bioavailabilitas oral. Nanosuspensi dapat mengatasi problematika bioavailabilitas oral dari nevirapine.
Pendekatan nanoteknologi lain di dalam tatalaksana HIV/AIDS berupa nanofiber. Penggabungan beragam persenyawaan antiherpes (asiklovir), kontrasepsi (levonorgestrel), dan spermisida (metil-beta-siklodekstrin, gliserol monolaurat) menjadikan nanofiber suatu platform pengiriman yang menarik untuk merancang teknologi pencegahan multiguna.
Para ilmuwan telah mengembangkan nanopartikel asam polilaktat, salah satunya berupa vaksin anti-HIV berbasis nanoteknologi yang telah diujicobakan pada hewan coba kelinci melalui rute subkutan.
Beragam imunogen (p24, Tat tipe liar, atau Tat termutasi) diserap ke nanopartikel; respons imun diinduksi namun perbedaan spektrum spesifitas yang terinduksi diamati untuk nanopartikel asam polilaktat dan nanoemulsi MF59.
Sekelompok peneliti telah mengembangkan misel polimer yang digunakan untuk solubilisasi obat-obat yang kurang terlarut dalam air, perlindungan terhadap degradasi kimiawi dan metabolisme, pelepasan terkendali, dan penargetan reseptor spesifik.
Bagaimanapun juga, reduksi terprediksi sejumlah aplikasi yang diperlukan, peningkatan kemanjuran, dan penerimaan dapat mendukung kelayakan ekonomi. Selain itu, dimensi pasar potensial (senilai 0,9-1,8 miliar dolar), lembaga publik, dan dukungan finansial organisasi non-pemerintah merupakan argumen kuat untuk pengembangan pelbagai produk berbasis nanoteknologi untuk tatalaksana HIV/AIDS.
Dari sisi regulasi imunologi vaksin HIV, nanomaterial (liposom, misel, polimer, dan semisalnya) terbukti dapat mengatasi pelbagai sawar biologis, seperti hambatan kulit, darah otak, epitel, mukosa, sehingga meningkatkan permeabilitas dan efektivitasnya.
Peran sel-sel imun (limfosit T, makrofag, sel-sel dendritik) dan CD4 adalah meningkatkan kemampuan menarget seluler, mempromosikan internalisasi seluler, menjalani ?pelarian? endolisosomal.
Semua ini berakhir dengan pemanjangan stabilitas dan degradasi, peningkatan bioavailabilitas, meluaskan waktu sirkulasi darah dan waktu paruh, mengurangi efek samping, memunculkan respon imun yang diharapkan (Liu dan Chen, 2016).
Multiperspektif
Perspektif bioinformatika juga diperlukan dalam manajemen HIV/AIDS. Eksplorasi bioinformatika telah mengungkapkan pencapaian prognostikasi X4/R5 in silico berbasis web terhadap berbagai subtipe HIV-1 yang berbeda.
Genomik komparatif dan evolusioner memberikan elemen dasar untuk mengembangkan vaksin terhadap HIV-1. Pengakuan varian genetik umum yang memanfaatkan respons manusia terhadap HIV-1 membantu menentukan respon terhadap virus yang merupakan target intervensi.
Perspektif imunofarmakogenomik berperan pula dalam tatalaksana HIV/AIDS. Terdapat sejumlah gen yang memengaruhi farmakokinetik obat antiretroviral seperti: gen sitokrom P450 (CYP) (CYP2B6, CYP3 A4, dan CYP3 A5) dan gen multidrug-resisten 1 (MDR1) berdasarkan perspektif farmakogenomik.
Studi farmakogenetik menunjukkan bahwa ekspresi CYP3A5 terkait dengan peningkatan pembentukan metabolit M1 dan M2 atazanavir, tanpa mempengaruhi farmakokinetik senyawa induk.
Terapi gen anti-HIV berbasis sel punca hematopoietik dan induced pluripotent stem cells (iPSCs) dapat menjadi terapi imunoseluler yang menjanjikan dalam penatalaksanaan HIV/AIDS.
Penerapan konsep NBiG memerlukan sinergi-kolaborasi multikomponen, misalnya ilmuwan, dokter dan tim medis, masyarakat, pemerintah, pemangku kepentingan, dan multisektoral.
*alumni fakultas kedokteran UNISSULA Semarang
Baca juga: Seribu lebih warga Manado terinveksi HIV/AIDS
Baca juga: Perlakukan ODHA tanpa stigma
