Konsep Membuat Obat "Drug Design" dengan Komputasi

Ilustrasi (Sumber)

Berbicara suatu obat, pernahkah anda berpikir bagaimana suatu obat bisa berhasil dibuat dan kemudian dapat digunakan untuk mencegah atau menyembuhkan sebuah penyakit?

Apakah hanya sebuah kebetulan semata lalu sebuah bahan atau gabungan beberapa bahan dapat digunakan menjadi sebuah obat?

Sejatinya, untuk membuat sebuah obat, maka ada sebuah istilah yang disebut drug design. Sama halnya saat seseorang akan membuat sebuah baju, maka ada sebuah istilah fashion design. Drug design ini merupakan proses yang sangat penting yang dilakukan oleh peneliti. Keberhasilan sebuah obat dalam menyembuhkan penyakit pasien sangat ditentukan oleh proses drug design tersebut.

Baca juga: Minta Jurnal Kepada Peneliti, Kenapa Tidak?

Memahami Konsep Obat untuk Menyembuhkan Penyakit

Sebuah obat bekerja dengan cara menghambat aktivitas suatu penyakit. Aktivitas suatu penyakit ini dipengaruhi oleh sifat kimia suatu sumber penyakit tersebut semisal virus, bakteri, prion, atau yang lainnya. Pembuatan obat diawali dengan pengumpulan berbagai informasi senyawa yang dapat bekerja menghambat suatu penyakit

Senyawa yang memenuhi kriteria seperti ini adalah senyawa yang memiliki kemampuan untuk melakukan aktivitas biologis yang mirip dengan penyakit tersebut. Agar bisa melakukan hal tersebut, maka senyawa yang dimaksud juga sedikit banyak memiliki kemiripan struktur dengan target (penyakit) yang akan ditentukan.

Analoginya seperti ini. Anggaplah sebuah penyakit disebabkan oleh sebuah bakteri. Bakteri tersebut mengeluarkan zat A yang mampu menyerang suatu bagian dalam tubuh dengan cara ikut bereaksi di dalam metabolisme tubuh.

Maka tugas dari para peneliti adalah membuat sebuah zat B yang memiliki struktur yang mirip dengan zat A namun kemampuan untuk ikut bereaksi lebih baik dibandingkan zat B. Bolehlah dikatakan zat B lebih handal dibandingkan zat A sehingga perkembangan zat A akan terhambat. Proses ini juga disebut sebagai inhibisi dan zat B juga dapat disebut inhibitor.

Setelah peneliti menghasilkan zat B, maka tugas mereka selanjutnya adalah menguji aktivitas zat B. Kalau diumpamakan seperti sebuah pabrik mobil, setelah menghasilkan sebuah rancangan mobil baru, maka mereka akan melakukan test drive. Tujuannya untuk mengetahui seberapa efektif kerja bahan yang dihasilkan dan merevisi kekurangan yang masih timbul, seperti adanya efek samping dari bahan tersebut.

Sintesis senyawa mengandung obat butuh waktu lama

Proses sintesis senyawa ini dan uji aktivitasnya memerlukan waktu yang lama dan biaya yang tak sedikit. Bisa dibayangkan jika proses ini akan menghambat upaya penyembuhan sebuah penyakit yang belum ada obatnya.Maka dari itu, para peneliti di bidang farmasi dan kimia, saat ini merencang sebuah obat dengan bantuan komputer. Dengan komputer? Apakah bisa?

Bisa. Komputer berperan sebagai laboratorium mini yang akan mengerjakan tugas pembuatan obat. Metode ini disebut dengan metode in silico. Menggunakan komputer untuk mendesain obat tentunya tidak harus menggunakan bahan dan alat yang mahal. Selain itu, dengan bantuan kerja komputer maka waktu yang diperlukan juga lebih singkat. Bagaimana cara kerjanya?

Cara Kerja Pemodelan Obat

Pertama, terlebih dahulu gambaran berbagai kemungkinan senyawa-senyawa yang berpeluang memiliki aktivitas biologis yang mirip dengan target (penyakit) ditentukan.

Gambaran ini merupakan gambaran bentuk 3 dimensi. Setelah melakukan modeling, maka selanjutnya adalah melakukan kajian interaksi senyawa tadi dengan zat yang diserang oleh penyakit.

Misal, suatu penyakit disebabkan oleh adanya zat A. Zat A ini akan menyerang zat B dalam tubuh karena suatu reaksi tertentu. Maka kita akan membuat beberapa model yang mirip dengan zat A ini, misal zat C, D, dan E. Nah dari tiga zat ini maka akan kita kaji mana yang paling efektif untuk berkompetisi dengan zat A. Sama halnya dengan prinsip konvensi yang dilakukan oleh sebuah partai politik saat menghadapi pilpres. Akan dipilih beberapa bakal calon presiden yang sanggup untuk mengahdapi calon dari partai lain.

Diantara zat C, D, dan E, akan diuji interaksinya dengan zat B. Mana yang mampu menyaingi zat A (penyakit).

Kedua, uji laboratorium

Setelah didapat hasil yang diinginkan, katakanlah zat C yang memenuhi syarat, maka hanya zat ini yang akan diusulkan untuk disintesis untuk selanjutnya diuji aktivitasnya (test drive) secara ekseperimen di laboratorium. Tidak semuanya. Sama halnya dengan konvensi capres tadi, setelah didapat bakal calon presiden yang dianggap layak, maka akan didaftarkan ke KPU.

Secara garis besar, terdapat dua jenis drug design, yakni berdasarkan reseptor (SBDD) dan berdasarkan ligan (LBDD). Dua jenis drug design tadi dibedakan berdasarkan sumber informasi yang digunakan.

SBDD menggunakan informasi dari reseptor. Reseptor merupakan suatu molekul yang jelas dan spesifik terdapat dalam organisme sehingga menimbulkan respon. Jangan pusing dulu. Misalkan begini. Zat A yang dikeluarkan oleh suatu bakteri menyerang zat B yang merupakan zat di dalam tubuh. Nah zat B inilah yang disebut dengan reseptor. Atau mudahnya, zat yang diserang oleh suatu penyakit di dalam tubuh.

Tahapan metode SBDD dalam perancangan obat

Berbeda dengan metode SBDD, pada metode LBDD struktur reseptor belum diketahui. Titik perhatian LBDD adalah pada senyawa yang diharapkan berperan sebagai obat. LBDD menggunakan sifat fisikokimia suatu senyawa tersebut. Sifat fisikokimia merupakan sifat kimia suatu senyawa yang disebabkan adanya gugus fungsi tertentu. Artinya, kita menentukan struktur obat dahulu baru kemudian diketahui efektivitasnya. Misalkan, kenapa peneliti percaya buah manggis biji untuk obat kanker? Alasannya adalah karena ada senyawa di dalam buah tersebut yang memiliki struktur mirip dengan zat yang bisa memicu kanker.

Penggambaran sifat ini seperti pada morfologi dan fisiologi makhluk hidup. Misalkan saat SD dulu kita telah belajar bahwa burung bisa terbang karena memiliki sayap, ikan bisa berenang karena memiliki sirip, dan katak bisa melompat karena memiliki kaki yang khusus. Nah, metode LBDD ini akan menganalisis bagian-bagian penting dari sebuah senyawa yang diprediksi memiliki sifat kimia tertentu sehingga dapat berinteraksi dengan reseptor.

Allopurinol (bawah) yang memiliki struktur mirip dengan Hiposantin (atas) akan bereaksi antagonis sehingga asam urat tidak terbentuk. (Sumber)

Itulah beberapa konsep dasar yang dilakukan untuk melakukan simulasi sebuah obat sebelum disintesis. Sebenarnya, selain metode-metode tersebut masih banyak metode lain yang merupakan pengembangan dari metode tadi. Sekian paparan mengenai drug design menggunakan komputer. Semoga bermanfaat dan tidak pusing. Jagalah kesehatan anda karena mencegah tetap lebih baik daripada mengobati. Salam.

Sumber:

Prof. Dr. Harno Dwi Pranowo, M.Si. 2009. Peran Kimia Komputasi dalam Desain Molekul Obat. Yogyakarta : Universitas Gadjah Mada