STRUKTUR KIMIA : C20H22N8O5
2. desain Percobaan kemoterapi
Selama ini untuk mengobati kanker, orang lebih cenderung menggunakan metode terapi modern, seperti kemoterapi dan radiasi. Namun sebenarnya kemoterapi tidak hanya digunakan untuk mengobati kanker tapi juga untuk mencegahnya. Nah kemoterapi yang digunakan untuk pencegahan ini disebut kemoterapi preventif. Subjek kemoterapi adalah para penderita kanker. Targetnya adalah sel kanker yang ada di dalam tubuhnya. Sedangkan kemopreventif, targetnya adalah masyarakat normal atau masyarakat yang belum menderita kanker.Tujuannya untuk menghambat tumor atau kanker. Targetnya adalah sel normal (jinak) agar terproteksi atau tidak terkena kanker. Kemopreventif ini dilakukan dengan mengonsumsi berbagai herbal alami. Diantaranya, Kunyit, Temu Lawak, Jahe, teh Hijau, Kedele, Anggur, madu, Bawang Putih, Kubis, dan Brokoli. Sayangnya, banyak diantara tanaman herbal asli Indonesia itu yang diteliti di Amerika Serikat dan dipatenkan di sana. Beberapa jenis tanaman herbal Indonesia yang bisa mengatasi sel kanker tersebut adalah Sambiloto, akar Pasak Bumi, herba Ceplukan, daun Sambung Nyawa, Kunir Putih, dan biji Jarak. Kenyataan yang sering ditemui adalah bahwa masyarakat yang terkena kanker tidak puas hanya dengan mengkonsumsi obat antikanker (kemoterapi) yang diberikan oleh dokter saja, tetapi juga masih mencari alternatif lain dari tanaman (herbal) yang diyakini memiliki senyawa penangkal yang bersifat antioksidan dan kemopreventif yang berkhasiat antikanker.
Agen Kemopreventif pada umumnya memiliki aktivitas penghambatan perkembangan kanker serta dapat meningkatkan kemungkinan kesembuhan dan menurunkan rasa sakit yang dialami oleh penderita kanker. Agen kemoprevensi awalnya ditujukan untuk perkembangan tumor di awal karsiogenesis sebelum terjadi invasi dan metafisis. Namun, dalam perkembangan, agen kemoprevensi dapat digunakan sebagai agen komplementer untuk
108
meningkatkan efikasi agen kemoterapi. Pendekatan ko-kemoterapi adalah kombinasi antara agen kemopreventif dengan agen kemoterapi agar menghasilkan efek yang lebih baik dibandingkan dengan agen kemoterapi saja. Kanker, lanjutnya, adalah penyakit yang memiliki masa laten relatif panjang. Dengan proses yang dinamakan karsinogenesis terjadi mutasi genetik pada gen berperan pada proses pertumbuhan sel. Kemoprevensi adalah upaya penggunaan agen sintetik atau bahan alam, baik tunggal maupun campuran untuk mencegah, menghambat, dan mengembalikan fungsi normal dari proses perkembangan penyakit
Perubahan-perubahan genetik dan ekspresi protein yang semakin banyak pada proses karsiogenesis, menjadi dasar penting untuk pengembangan agen kemoprevensi kanker. Agen ini diharapkan dapat menghambat karsiogenesis dan dapat memacu kematian sel kanker
Pengembangan antikanker dan kemopreventif dengan didasarkan pada pengaturan siklus sel diarahkan pada penghambatan terjadinya proses pembelahan sel kanker sehingga senyawa ataupun protein yang dihasilkan oleh penderita kanker dapat mencegah terjadinya sintesis DNA dan mitosis. Pada berbagai kasus kanker, sering ditandai dengan hilangnya pRb, inaktivasi p16INK4, amplifikasi Cdk-4, dan meningkatnya ekspresi cyc D1 yang akan memacu proliferasi sel kanker. Hal lain yang juga berpengaruh pada timbulnya kanker adalah terjadinya mutasi pada gen p53 dan bcl2. Strategi pengembangan obat antikanker pada proses ini dapat diarahkan untuk menghambat cyc D1, dan bcl2 serta aktivasi untuk meningkatkan ekspresi p16INK4 dan p53.
Pada penelitian kemopreventif ini akan dimulai dengan bioassay guided fractionation akar pasak bumi terhadap sel kanker mulai dari ekstrak, fraksi, dan isolat hingga diperoleh isolat aktif. Selanjutnya untuk mengetahui mekanisme aksi perlu dilakukan uji mekanisme molekuler secara in vitro dan in vivo.
Mekanisme Senyawa Kemopreventif
Pemahaman tentang proses karsinogenesis merupakan pengembangan strategi dalam pengobatan penyakit kanker. Pendekatan terapi kanker menggunakan agen kemopreventif lebih menjanjikan daripada obat antikanker konvensional. Agen kemopreventif sendiri dapat didefinisikan sebagai senyawa yang dapat menghambat dan menekan proses karsinogenesis pada manusia sehingga pertumbuhan kanker dapat dicegah (Kakizoe, 2003).
109
Pada terapi kuratif kanker, pengembangan agen kemopreventif didasarkan pada regulasi daur sel termasuk reseptor-reseptor hormone pertumbuhan dan protein kinase, penghambatan angiogenesis, penghambatan enzim siklooksigenase-2 (COX-2), dan induksi apoptosis. Agen kemopreventif mempunyai target aksi spesifik melalui mekanisme-mekanisme molekuler tersebut. Ketidaknormalan pada daur sel dan regulasi apoptosis, peningkatan enzim COX-2, dan proses angiogenesis hanya terjadi pada sel yang terkena kanker meskipun pada beberapa kasus angiogenesis terjadi pada jantung. Oleh karena itu, agen kemopreventif relatif aman dan tidak berpengaruh pada sel normal.
Pendekatan terapi kanker melalui antiangiogenesis dapat dilakukan dengan agen vaskulostatin yaitu agen yang dapat menghambat proses pembentukan pembuluh darah baru (Matter, 2001). Sel kanker mengalami kematian karena tidak mendapat suplai nutrisi dan oksigen. Penghambatan angiogenesis menjadi titik tangkap yang penting dalam pengobatan kanker. Penyebaran sel kanker secara hematogenik dan limfogenik sangat berhubungan dengan angiogenesis. Sel-sel tumor mengadakan penetrasi dengan cepat melalui sel endotel dan mengikuti aliran darah ke seluruh tubuh dan menyebar ke organ lain (Folkman, 1976). Inisiasi, invasi, dan metastatis kanker diyakini sebagai peristiwa yang sangat tergantung pada angiogenesis. Berdasarkan sebuah pandangan praktis, sebagian besar inhibitor angiogenesis juga mempunyai aksi sebagai antiinvasi dan komponen antimetastatis.
Lain hal, terjadinya tumor dan kanker ganas (malignan) akan memicu ekspresi COX-2 yang berlebih. Peningkatan ekspresi COX-2 diikuti produksi prostaglandin E2 (PGE2) yang berperan dalam proliferasi, dan memacu proses angiogenesis sel kanker (King, 2000). Beberapa senyawa yang digunakan sebagai kemopreventif mempunyai aktivitas menghambat COX-2 sehingga dapat menurunkan tranformasi sel malignan (Surh et al., 2003).
Salah satu fenotip abnormal dari sel kanker adalah disregulasi dari kontrol daur sel, yaitu terjadi gangguan mekanisme kontrol sehingga sel akan berkembang tanpa mekanisme kontrol sebagaimana pada sel normal (Gondhowiardjo, 2004). Retinoblastoma (Rb) dan protein p53 sebagai penekan tumor merupakan protein yang berperan penting dalam pengaturan siklus sel sebagai materi antiproliferasi maupun sebagai pengatur proses apoptosis karena adanya kerusakan DNA. Inaktivasi p53 akan mengakibatkan sel berproliferasi secara berlebihan. Efek antiproliferatif dari beberapa senyawa yang berpotensi sebagai antikanker salah satunya adalah
110
melalui kemampuannya menunda daur sel dengan menghambat aktivitas cyclin-CDK maupun protein-protein kinase lainnya. Agen kemopreventif alami, di antaranya adalah flavonoid, dapat menginduksi penghentian fase G1. Agen kemopreventif lain seperti kurkumin dapat mempengaruhi siklus sel pada transisi fase G0/G1 dan G2/M. Pengaruh agen kemopreventif melalui penghambatan siklus sel dapat menyebabkan sel akan berhenti membelah dan proliferasi sel akan berhenti.
Apoptosis merupakan kematian sel yang diprogram sebagai respon terhadap rangsangan tertentu. Salah satu kelompok protein yang berperan terhadap kematian sel adalah Bcl-2. Beberapa anggota keluarga protein Bcl-2 antiapoptosis seperti Bcl-2, Bcl-XL, Mcl1, dan Bag berfungsi untuk mencegah kematian sel, sedangkan anggota keluarga protein Bcl-2 proapoptosis seperti Bak, Bax, dan Bad menginduksi apoptosis. Selain pembuangan senyawa obat melalui pompa efflux P-gp (P-glikoprotein), ekspresi berlebihan dari Bcl-2/Bcl-XL pada kanker juga dapat meningkatkan resistensi terhadap kemoterapi dan radioterapi. Oleh karena itu, target penting dalam pengobatan kanker adalah penekanan ekspresi protein antiapoptosis selain penekanan ekspresi P-gp.
B A
Penjelasan :
Desain penelitian Kemopreventif (Penelitian dimulai dari A)
Desain penelitian ini dimulai dengan penyuntikkan senyawa pencegahan kanker kepada mencit sehat. Kemudian mencit dipaparkan dengan agen penyebab kanker, lalu dilihat berapa sel normal yang terinduksi menjadi sel kanker.
Desain Penelitian Kemoterapi (Penelitian dimulai dari B) Penginduksi
Penyebab Kanker
Mencit Sehat Senyawa
Pencegah Kanker
111
Desain penelitian ini dimulai dari penginduksian mencit sehat dengan agen penyebab kanker. Kemudian disuntikkan senyawa yang diduga sebagai anti kanker. Dilihat seberapa besar penurunan jumlah sel kanker yang ada.
Jawablah pertanyaan berikut ini :
1. Sebutkan contoh percobaan agen kemoterapi! 2. Sebutkan contoh percobaan agen kemoprevetif!
112 PERTEMUAN 13
MATERI POKOK :
Penelusuran mekanisme antikanker secara in vitro
Pemanfaatan sel mamalia dalam bidang bioteknologi telah berkembang dengan pesat. Kultur sel mamalia yang digunakan saat ini, baik kultur sel primer, kultur sekunder maupun lini sel sangat beragam jenis dan jumlahnya. Pemanfaatan kultur sel mamalia sangat luas, di antaranya meliputi studi mekanisme penyakit pada aras molekuler, penelusuran mekanisme aksi obat, ekspresi dan produksi protein rekombinan dan antibodi monoklonal serta penentuan regimen terapi yang tepat bagi pasien di rumah sakit.
Di dalam bidang farmasi, khususnya dalam penemuan obat, peran kultur sel mamalia sangatlah penting. Sel mamalia banyak digunakan untuk pengembangan teknik-teknik pengujian secara in vitro.
Sebut saja penelitian antikanker, pengujian umum yang dilakukan untuk mengetahui potensi suatu senyawa atau bahan adalah uji sitotoksisitas pada sel kanker. Parameter IC50 digunakan sebagai parameter untuk melihat potensi kandidat antikanker tersebut.
Untuk menguji suatu kandidat antikanker, parameter IC50 hanyalah data awal saja. Parameter lain yang umum diamati adalah jenis kematian sel yang diakibatkan oleh kandidat antikanker. Apakah nekrosis atau apoptosis.
Contoh Penelitian :
Bagian ketiga adalah mengkaji mekanisme in vitro antikanker melalui penghambatan inflamasi, pemacuan apoptosis, dan penghambatan pembelahan sel. Penghambatan inflamasi melalu penurunan ekspresi COX-2. Pemacuan apoptosis dikaji melalui mekanisme ekspresi penurunan ekspresi bcl-2, dan peningkatan kaspase 3. Mekanisme antiproliferasi melalui mekanisme peningkatan ekspresi p53, p21, GADD45, serta penurunan ras sesudah pemberian isolat paling aktif terhadap cell line T47D secara in vitro. Penelitian ini termasuk dalam jenis eksperimental.
113
Senyawa golongan flavonoid mampu menghambat proses karsinogenesis baik secara in vitro maupun in vivo. Penghambatan terjadi pada tahap inisiasi, promosi maupun progresi melalui mekanisme molekuler antara lain inaktivasi senyawa karsinogen, antiproliferatif, penghambatan angiogenesis dan daur sel, induksi apoptosis, dan aktivitas antioksidan (Ren et al., 2003). Sebagian besar senyawa karsinogen seperti hidrokarbon aromatik polisiklik (HAP) memerlukan aktivasi oleh enzim sitokrom P450 membentuk intermediet yang reaktif sebelum berikatan dengan DNA. Ikatan kovalen antara DNA dengan senyawa karsinogen aktif menyebabkan kerusakan DNA. Flavonoid dalam proses ini berperan sebagai agen pencegah tumorigenesis. Pengeblokan aksi karsinogen dapat melalui beberapa mekanisme antara lain melalui inhibisi aktivitas isoenzim sitokrom P450 yaitu CYP1A1 dan CYP1A2 sehingga senyawa karsinogen tidak reaktif. Mekanisme pencegahan yang lain dapat terjadi melalui induksi enzim pemetabolisme fase II yang berperan penting dalam detoksifikasi senyawa karsinogen. Flavonoid juga meningkatkan ekspresi enzim gluthation S-transferase (GST) yang dapat mendetoksifikasi karsinogen reaktif menjadi tidak reaktif dan lebih polar sehingga cepat dieliminasi dari tubuh. Selain itu, flavonoid juga dapat mengikat senyawa karsinogen sehingga dapat mencegah ikatan dengan DNA, RNA, atau protein target (Ren et al., 2003). Sifat antioksidan dari senyawa flavonoid juga dapat menginhibisi proses karsinogenesis. Fase inisiasi kanker seringkali diawali melalui oksidasi DNA yang menyebabkan mutasi oleh senyawa karsinogen (Kakizoe, 2003). Karsinogen aktif seperti radikal oksigen, peroksida dan superoksida, dapat distabilkan oleh flavonoid melalui reaksi hidrogenasi maupun pembentukan kompleks (Ren et al., 2003). Peningkatan ekspresi enzim GST memberikan keuntungan apabila dikombinasikan dengan obat-obat sitostatik. Pada umumnya, obat-obat sitostatik yang aktif sebagai antikanker adalah bentuk molekulnya, kecuali tipe alkilator seperti klorambusil, siklofosfamid, bleomisin, dan teotepa. Metabolit hasil biotransformasi fase I dari obat sitostatik bersifat lebih toksik dan tidak mempunyai efek farmakologis. Enzim GST akan mendetoksifikasi metabolit tersebut melalui reaksi konjugasi dengan gluthation sehingga menghasilkan metabolit yang
114
lebih polar dan mudah diekskresikan dari tubuh. Meiyanto et al. (2007) melaporkan bahwa ekstrak etanolik daun G. procumbens mampu menghambat pertumbuhan tumor payudara tikus yang diinduksi karsinogen DMBA (7,12-dimetil benz(a)ntrazena). Pemberian ekstrak sebelum dan selama fase inisiasi mampu meningkatkan aktivitas enzim GST. Dengan demikian, detoksifikasi metabolit DMBA (epoksida) akan meningkat dan dapat diekskresikan dalam bentuk merkapturat (bentuk yang lebih polar) ke dalam urin atau feses. Penurunan metabolit reaktif DMBA menyebabkan penurunan insidensi ikatan dengan DNA (DNA adduct) sehingga proses karsinogenesis dapat dihambat.
Jawablah Pertanyaan ini :
1. Apa yang Anda ketahui tentang penelusuran mekanisme Antikanker secara in vitro ? 2. Sebutkan contoh yang lain dari penelitian di atas ?
115 PERTEMUAN 14
MATERI POKOK:
Penelusuran mekanisme antikanker secara in vivo
Contoh desain penelitian in vivo
Bagian keempat adalah mengetahui aktivitas kemopreventif ekstrak etanol terstandard isolat aktifnya secara in vivo terhadap tikus yang diinduksi DMBA. Penelitian ini termasuk jenis eksperimental. Rancangan penelitian yang digunakan adalah pre test-post test control group design, yaitu penelitian dengan perolehan data sebelum dan sesudah perlakuan dengan tetap menggunakan variabel kontrol. Selanjutnya dilakukan penelitian untuk mengetahui mekanisme aksi kemopreventif ekstrak etanol terstandard isolat aktif terhadap tikus yang diinduksi DMBA secara in vivo dengan mengkaji ekspresi COX-2, Bcl2, Kaspase-3, P53, P21, GADD45, dan Ras. Bagian penelitian ini termasuk jenis penelitian eksperimental. Rancangan penelitian yang digunakan adalah posttest-only control design, yaitu penelitian dengan perolehan hasil sesudah perlakuan dengan tetap menggunakan variable kontrol.
Fraksi flavonoid daun Sambung Nyawa memiliki prospek yang baik sebagai agen kemopreventif untuk aplikasi kokemoterapi dengan obat-obat sitostatika berdasarkan pada uji kombinasi in vitro yang menunjukkan efek sinergisme dengan doxorubicin. Sebagai agen kemopreventif, ekstrak etanolik daun Sambung Nyawa telah diketahui memiliki aktivitas sitotoksik dan antiproliferatif terhadap sel T47D dan sel HeLa, aktivitas antiangiogenesis, antimutagenik, pencegahan tumorigenesis pada tahap inisiasi maupun progresi secara in vivo, serta menunjukkan efek sinergisme pada perlakuan kombinasi dengan doxorubicin secara in vitro.
116 Jawablah Pertanyaan berikut ini :
1. Apa yang Anda ketahui tentang penelusuran mekanisme Antikanker secara in vivo ? 2. Apa perbedaan penelusuran mekanisme Antikanker secara in vivo dengan penelusuran mekanisme Antikanker secara in vitro ?
3. Sebutkan contoh peneletian penelusuran mekanisme Antikanker secara in vivo yang lainnya ? 4. Buatlah desain pencarian antikanker secara in vivo, secara berkelompok (3 mhs)!