Pencarian Antibiotik Baru: Sejarah, Sumber Semulajadi dan Potensi Alga dalam Perubatan

Penulis: Profesor Madya Dr. Sasidharan Sreenivasan
Institut Penyelidikan Perubatan Molekul (INFORMM), Universiti Sains Malaysia

Sejarah Perkembangan Antibiotik

Kajian berkaitan antibiotik sebenarnya telah bermula sebelum abad ke-19 dan berkait rapat dengan teori bahawa pelbagai penyakit manusia berpunca daripada jangkitan mikroorganisma patogen. Sehubungan itu, para saintis pada ketika itu mula mencari bahan rawatan atau ubat yang berupaya membunuh mikroorganisma berbahaya tanpa memberikan kesan toksik kepada manusia.

Pada peringkat awal, penyelidikan tertumpu kepada penggunaan bakteria yang tidak bersifat patogen bagi merawat jangkitan yang disebabkan oleh bakteria patogen. Pada tahun 1877, Louis Pasteur telah membuktikan bahawa bakteria penyebab penyakit antraks menjadi tidak aktif apabila haiwan ujian disuntik dengan bakteria yang diasingkan daripada tanah. Seterusnya, pada tahun 1887, Rudolf Emmerich menunjukkan bahawa jangkitan kolera dalam sistem pencernaan dapat dicegah sekiranya haiwan tersebut pernah dijangkiti bakteria Streptococcus.

Walaupun pendekatan ini membuktikan bahawa jangkitan bakteria patogen boleh dikawal menggunakan bakteria bukan patogen, usaha untuk mengenal pasti antibiotik sebenar diteruskan. Pada tahun 1888, seorang saintis dari Jerman, E. de Freudenreich, telah berjaya memencilkan bahan antibiotik daripada bakteria yang menunjukkan aktiviti antibakteria. Beliau mendapati bahawa pigmen biru yang dirembeskan oleh bakteria Bacillus pyocyaneus mampu menghalang pertumbuhan bakteria lain dalam kultur. Pigmen tersebut dikenali sebagai piokianase dan didapati berkesan membunuh pelbagai bakteria patogen. Namun, kajian lanjut menunjukkan bahawa piokianase bersifat toksik dan tidak stabil, menyebabkan ia gagal dikembangkan sebagai ubat. Walau bagaimanapun, ia tetap diiktiraf sebagai antibiotik semula jadi yang pertama ditemui.

Pada awal tahun 1920-an, Alexander Fleming dari Britain melaporkan bahawa air mata manusia mengandungi bahan yang mampu memisahkan sel bakteria. Bahan tersebut dinamakan lisozim dan merupakan agen antibakteria pertama yang ditemui dalam tubuh manusia. Namun, lisozim hanya berkesan terhadap bakteria bukan patogen dan dianggap sebagai antibiotik yang lemah, menyebabkan ia juga tidak sesuai dikembangkan sebagai ubat.

Penemuan kedua Fleming telah membawa perubahan besar dalam bidang perubatan. Pada tahun 1928, beliau mendapati bahawa koloni bakteria Staphylococcus pada piring petri mengalami lisis di kawasan yang ditumbuhi kulat. Fleming membuat kesimpulan bahawa kulat tersebut merembeskan bahan antibakteria yang menyebabkan kematian sel bakteria. Walaupun pada tahun 1896 seorang pelajar perubatan Perancis, Ernest Duchesne, telah menemui penisilin, beliau gagal mengaitkan hubungan antara kulat dan bahan antibakteria tersebut.

Melalui kajian lanjut, Fleming membuktikan bahawa kulat berkenaan menghasilkan antibiotik yang dikenali sebagai penisilin, yang mampu meresap ke dalam agar dan menghalang pertumbuhan bakteria. Penemuan penisilin pada tahun 1928 merupakan titik perubahan paling penting dalam sejarah antibiotik dan telah merevolusikan pendekatan rawatan penyakit berjangkit. Sehingga kini, antibiotik diiktiraf sebagai rawatan utama dan paling berkesan bagi jangkitan yang disebabkan oleh mikroorganisma patogen.

Sumber Semula Jadi dalam Perubatan

Sejak zaman dahulu, manusia telah memanfaatkan sumber semula jadi untuk tujuan perubatan. Bahan-bahan ini diperoleh daripada tumbuh-tumbuhan, rumpai air, haiwan serta mikroorganisma. Ubat ditakrifkan sebagai sebatian kimia yang digunakan untuk merawat penyakit atau mengekalkan kesihatan. Antibiotik pula merupakan metabolit sekunder yang dihasilkan oleh bakteria dan kulat bagi melindungi diri mereka dengan menghalang pertumbuhan atau membunuh mikroorganisma lain pada kepekatan yang sangat rendah.

Bidang farmakognosi pula merujuk kepada kajian bahan semula jadi yang mempunyai nilai perubatan. Oleh itu, objektif utama farmakognosi ialah mengenal pasti dan memencilkan sebatian bioaktif daripada sumber semula jadi seperti tumbuh-tumbuhan dan alga marin yang berpotensi bertindak sebagai antibiotik atau ubat. Secara umumnya, produk semula jadi didapati berkesan dan sesuai sebagai ubat, namun isu keracunan (toxicity) kadangkala tetap wujud.

Oleh yang demikian, pencarian ubat baharu memerlukan pendekatan yang sistematik bagi menilai mekanisme tindakan, keberkesanan dan keselamatan ubat dalam sistem biologi manusia. Kajian asas dalam bidang biologi dan kimia penyakit juga amat penting. Proses ini memerlukan kerjasama pelbagai disiplin termasuk perubatan, biokimia, farmakologi, matematik dan sains komputer.

Perkembangan teknologi moden seperti bioinformatik dan biologi molekul telah membawa kepada perubahan paradigma dalam pencarian ubat. Pendekatan baharu ini membolehkan kajian dijalankan secara in silico menggunakan simulasi komputer, sekali gus mengurangkan kebergantungan kepada eksperimen makmal konvensional. Melalui kaedah ini, molekul bioaktif boleh direka bentuk dan dinilai secara maya sebelum dikembangkan sebagai calon ubat. Selain itu, teknologi bioinformatik turut digunakan untuk membangunkan pangkalan data dan monograf tumbuhan perubatan yang mengandungi maklumat struktur molekul dan kegunaan terapeutik.

Potensi Alga dalam Bidang Perubatan

Sebahagian besar permukaan bumi diliputi air yang kaya dengan pelbagai hidupan seperti alga, bakteria, kulat, flora dan fauna marin. Malaysia sebagai sebuah negara maritim memiliki khazanah laut yang sangat kaya dengan pelbagai organisma termasuk alga marin dan rumpai air. Organisma laut telah lama dikenali sebagai sumber penting sebatian bioaktif yang berpotensi digunakan dalam penghasilan ubat semula jadi.

Alga marin khususnya merupakan sumber simpanan ribuan komponen bioaktif yang menunjukkan aktiviti antimikrob, antioksidan dan antikanser. Walaupun kira-kira 80% tumbuhan daratan telah dikaji kegunaannya dalam perubatan, organisma laut masih kurang diterokai. Alga marin di perairan Malaysia seperti Gracilaria changii mempunyai potensi besar untuk dikembangkan sebagai agen terapeutik dalam rawatan penyakit berjangkit, kanser dan penyakit berkaitan radikal bebas.

Kepentingan pencarian antibiotik baharu daripada sumber marin semakin meningkat berikutan kemunculan rintangan antibiotik terhadap rawatan sedia ada. Alexander Fleming sendiri telah memberi amaran pada tahun 1945 bahawa penyalahgunaan penisilin boleh menyebabkan bakteria menjadi kebal. Rintangan ini boleh berlaku melalui pengukuhan dinding sel bakteria atau penghasilan protein mutan yang memusnahkan antibiotik. Keadaan ini telah mendorong minat penyelidik untuk mencari agen antimikrob baharu daripada sumber semula jadi seperti alga marin.

Di samping itu, ubat sintetik memerlukan kos penghasilan yang tinggi dan sering dikaitkan dengan kesan sampingan yang serius. Sebagai contoh, kemoterapi telah lama diketahui berpotensi menyebabkan kerosakan genetik. Oleh itu, pembangunan ubat daripada sumber semula jadi dianggap sebagai alternatif yang lebih selamat dan lestari.

Kemunculan penyakit baharu seperti COVID-19 dan SARS turut menekankan kepentingan penyelidikan terhadap ubat dan antibiotik baharu. Penyakit ini sukar dirawat menggunakan antibiotik konvensional, sekali gus meningkatkan keperluan kepada sumber bioaktif baharu. Alga marin yang mengandungi pelbagai sebatian bioaktif berpotensi menjadi sumber utama bagi rawatan penyakit baharu.

Kini, syarikat farmaseutikal antarabangsa semakin giat menjalankan penyelidikan terhadap sebatian bioaktif daripada herba, mikroorganisma dan organisma laut. Menurut data Pentadbiran Makanan dan Ubat-ubatan Amerika Syarikat (FDA), antara tahun 1983 hingga 1994, sebanyak 61% agen antikanser berasal daripada sumber semula jadi. Fakta ini membuka peluang besar kepada negara kita untuk membangunkan industri ubat berasaskan sumber marin, menarik pelaburan asing, menjana ekonomi dan mewujudkan peluang pekerjaan.

Rujukan:

Karthikeyan A, Joseph A, Nair BG. Promising bioactive compounds from the marine environment and their potential effects on various diseases. J Genet Eng Biotechnol. 20(1): 14. doi: 10.1186/s43141-021-00290-4.

Fleming A. On a remarkable bacteriolytic element found in tissues and secretions. Proc Roy Soc Ser B 1922; 93:306-17.

Silverthorn DU (2004). Human Physiology: An Integrated Approach (3 ed.). Pearson Education. ISBN 0-8053-5957-5.

Catatan:

Penyelidikan Prof. Madya Dr. Sasidharan Sreenivasan tertumpu kepada pemanfaatan sumber semula jadi dan teknologi hijau untuk tujuan terapeutik. Kajian perintis beliau dalam bidang tumbuhan perubatan telah memberi sumbangan besar kepada pembangunan perubatan berasaskan bukti. Atas kecemerlangan penyelidikan tersebut, beliau telah dianugerahkan sebagai Top Research Scientist Malaysia (TRSM) pada tahun 2022 oleh Akademi Sains Malaysia.