Kimia Medisinal dan Peranannya dalam Pengembangan Obat Baru

Foto: Ilustrasi

Kimia Medisinal adalah salah satu materi ilmu wajib dalam pendidikan tinggi farmasi yang dapat memberikan ilustrasi bagaimana cara-cara mengembangkan obat baru. Dalam industri farmasi atau kimia sendiri, Kimia Medisinal merupakan salah satu bidang utama dalam penelitian pencarian bahan obat baru (Wermuth C.G. et al., 2015).

Meski sejarah mencatat nama “kimia medisinal” secara spesifik baru diperkenalkan setelah Perang Dunia II, namun konsep awal penggunaan bahan kimia obat (Kimia Medisinal) telah lama ada jauh sebelum Perang Dunia II.

Pada sekitar 2100 SM, bangsa Sumeria telah menggunakan Opium untuk pengobatan. Pada 3000 SM, masyarakat Cina kuno juga telah mengenal Ma Huang (efedra) yang digunakan untuk mengatasi batuk atau gejala sakit influenza.

Selain itu, penggunaan herbal kunir (Curcuma longa L) juga sangat terkenal di dalam masyarakat India di jaman dahulu. Baru setelah Perang Dunia ke II para Ilmuwan melakukan desain obat secara rasional dengan memanipulasi berbagai bagian dari molekul dan mengamati perubahan yang dihasilkan dalam aktivitas biologisnya.

Hal ini memungkinkan Ilmuwan dapat menentukan struktur penting yang diutamakan dari suatu molekul, yang kontribusi pada aktivitas biologisnya.

Seiring perkembangan waktu, penelitian berkembang menjadi studi hubungan struktur-aktivitas yang masih menjadi bagian utama dalam penemuan dan pengembangan obat baru. Hal ini sering dinyatakan sebagai Kimia Medisinal (Stevens E, 2014; Hollbrook and Garneau, 2017).

Menurut beberapa Ahli, ada batasan-batasan pada bidang ilmu Kimia Medisinal yang merupakan multi-disiplin, sehingga diperlukan kolaborasi dalam melakukan pengembangan senyawa obat baru. Tidak hanya di Indonesia, di negara-negara maju, ilmu ini diberikan sebagai materi wajib meski memiliki penamaan yang berbeda dalam beberapa negara.

Pengembangan Obat
Dalam bidang kefarmasian, tuntutan penemuan obat-obat baru semakin meningkat. Ini disebabkan oleh beberapa hal seperti makin banyaknya varian penyakit, belum adanya obat yang spesifik untuk penyakit tertentu, banyaknya kuman-kuman yang sudah kebal terhadap obat-obat tertentu, serta ditemukan berbagai efek samping akibat pemakaian obat-obat yang sudah dikenal. Hal tersebut mendorong penelitian lebih lanjut untuk mengembangkan struktur obat yang telah ada, atau mencari dan menemukan obat baru. Penemuan akan obat baru ini ditujukan untuk pengobatan jenis penyakit tertentu, meningkatkan efektivitas dan keterandalan obat, serta menurunkan efek samping (toksisitas), meningkatkan selektivitas dan kenyamanan pemakaian obat (Beale dan Block, 2011).

Pengembangan obat dalam upaya menghasilkan obat baru diperoleh dengan cara mengembangkan senyawa yang sudah diketahui aktivitasnya. Senyawa ini kemudian digunakan sebagai senyawa induk dengan tujuan menekan biaya yang sangat besar. Dalam penemuan satu senyawa induk baru dalam obat, menurut Tufts Center for the Study of Drug Development, memerlukan biaya yang diperkirakan sekitar $2,558 billion atau  37 triliun rupiah (Dimasi, 2016). Untuk itu, mengembangkan senyawa induk yang telah diketahui aktivitasnya menjadi penghematan tersendiri.

Langkah lanjutan dalam pengembangan obat adalah melakukan rancangan obat dengan memodifikasi molekul senyawa induk. Ini bertujuan untuk memperoleh senyawa obat baru dengan aktivitas yang lebih baik dan efek samping minimal. Ada dua pendekatan dalam melakukan rancangan obat yang rasional. Pertama adalah rancangan berbasis pada ligannya atau rancangan obat secara tidak langsung. Kedua adalah berbasis pada strukturnya atau rancangan obat secara langsung (Siswandono,2016).

Pada pengembangan senyawa bahan obat baru yang merupakan rekayasa struktur molekul obat, tidak dapat dilepaskan dari sifat kimia-fisikanya, karena dengan adanya perubahan struktur molekulnya, maka akan berubah pula sifat-sifat kimia fisikanya. Untuk itu, prediksi yang diharapkan adalah terjadinya peningkatan aktivitas biologis dari senyawa bahan obat baru. Tahap awal dalam pengembangan senyawa bahan obat baru atau dikenal dengan ‘rancangan obat’ adalah mencari senyawa induk.

Tahap itu juga disebut sebagai senyawa penuntun yang di dalam strukturnya mengandung gugus farmakofor, yaitu gugus inti senyawa yang tidak boleh hilang. Gugus ini tidak boleh hilang karena ia yang akan berinteraksi dengan reseptornya dan memberikan aktivitas biologis.

Tahap lanjutan dalam pengembangan senyawa adalah melakukan modifikasi atau manipulasi struktur molekulnya. Dalam tahap ini, ada penambahan gugus lain yang dikombinasikan dengan gugus farmakofor. Ini akan mengubah sifat kimia-fisikanya yang kemudian menghasilkan senyawa bahan obat baru dengan aktivitas biologisnya yang lebih baik, lebih spesifik dan memiliki efek samping yang minimal.

Bambang Tri Purwanto

Berkembangnya Ilmu Kimia Medisinal dan juga teknologi yang semakin maju membuat Ilmuwan dapat merancang berbagai struktur molekul obat yang disesuaikan dengan bahan-bahan kimia yang ada di pasaran. Hal ini tentu saja berguna dalam menunjang kemudahan dalam melakukan rekayasa struktur molekul secara sintesis.

Saat ini ada banyak program komputer yang ditawarkan untuk melakukan prediksi aktivitas biologis dari senyawa bahan obat baru. Begitu pula prediksi farmakokinetika senyawa bahan obat baru meliputi ADME dan dapat memprediksi toksisitas dari senyawa bahan obat baru tersebut.

Hal ini tentu sangat bermanfaat dalam bidang ilmu Kimia Medisinal dalam mengembangkan senyawa bahan obat baru. Selain mengurangi penelitian yang bersifat trial-error, juga membantu menekan biaya dalam melakukan penelitian demi pengembangan obat baru.

Dalam melaksanakan pengembangan senyawa bahan obat baru perlu adanya kolaborasi dengan bidang-bidang ilmu yang lain, seperti: kimia organik, farmakologi, farmakokinetika, biokimia, kimia analisis, imunologi, toksikologi, statistik, dan bidang ilmu lain yang dapat bersinergi dengan Kimia Medisinal. Tujuan akhir dari pengembangan senyawa bahan obat baru adalah dapat diperoleh senyawa bahan obat yang lebih aktif, spesifik dan efek samping yang minimal.

Hal ini dapat terlihat dari hasil penelitian hubungan struktur senyawa obat dengan aktivitasnya, yang struktur senyawa obat dapat diwakili oleh parameter sifat kimia fisika dan kemudian dihubungkan dengan aktivitas biologisnya melalui perhitungan statistik. Untuk itu dapat diperoleh persamaan statistik berupa hubungan yang linier atau parabolik dan dapat diketahui parameter apa yang paling dominan yang sangat berpengaruh dalam menimbulkan aktivitas biologisnya.

Dari uraian di atas dapat dikembangkan senyawa seturunan dengan aktivitas biologis yang optimal, sehingga, seperti yang telah disebutkan sebelumnya, akan mengurangi faktor trial and error.

Pengembangan Senyawa Bahan Obat Baru Di Departemen Ilmu Kefarmasian, Fakultas Farmasi Universitas Airlangga.

Pengembangan senyawa bahan obat baru di Fakultas Farmasi diawali pada tahun 1987 yang dipelopori oleh Prof. Dr. Bambang Soekardjo S.U. Pengembangan ini dilakukan di Laboratorium Kimia Medisinal dengan mengembangkan antibiotika ampisilin. Antibiotika ampisilin merupakan obat anti-infeksi yang sangat terkenal aktivitasnya untuk membunuh bakteri Gram positif dan beberapa bakteri Gram negative, yang juga dapat dipakai secara oral.

Pengembangan atau rekayasa struktur molekul ampisilin yang telah dilakukan adalah untuk memperbaiki katahanannya terhadap asam lambung. Ini juga dilakukan untuk meningkatkan kemampuannya dalam  membunuh salah satu jenis bakteri Gram negatif yang sangat sukar untuk dibunuh, yaitu  Pseudomonas aeruginosa. Pada pengembangan antibotika ampisilin ini berhasil dilakukan sintesis kurang lebih 13 senyawa baru seturunan ampisilin, yang setelah dilakukan uji aktivitas anti-bakterinya, yaitu memiliki aktivitas yang lebih tinggi dibanding senyawa induk ampisilin.

Pengembangan senyawa bahan obat selanjutnya melakukan modifikasi senyawa urea yang sebelumnya hanya dipakai sebagai pupuk dalam industri pertanian. Pengembangan senyawa bahan obat baru telah dilakukan oleh Prof. Dr. Siswandono M.S.  pada tahun 1999 telah berhasil mengembangkan 13 senyawa bahan obat baru turunan benzoilurea dengan proses sintesis. Senyawa-senyawa tersebut memiliki aktivitas biologis sebagai penekan susunan saraf pusat.

Prof. Dr. apt. Suko Hardjono M.S. pada tahun 2012 juga telah berhasil mengembangkan senyawa bahan obat baru turunan urea melalui reaksi sintesis. Dari pengembangan senyawa bahan obat baru itu diperoleh 13 senyawa bahan obat baru turunan benzoiloksiurea. Senyawa bahan obat baru tersebut memiliki aktivitas biologis sebagai anti-kanker.

Pada tahun 2010, penulis juga telah mengembangkan senyawa bahan obat baru turunan N-fenilurea. Pengembangan tersbeut dilakukan dengan memodifikasi struktur molekulnya melalui cara sintesis. Hasilnya, diperoleh 13 senyawa bahan obat baru turunan N-benzoil-N’fenilurea yang kemudian diuji aktivitas biologisnya sebagai senyawa bahan obat penekan susunan saraf pusat.

Ir. Rully Susilowati M.S. pada tahun 1991 telah berhasil mengembangkan senyawa bahan obat baru turunan asam salisilat. Ini dilakukan melalui proses manipulasi strukturnya dengan cara sintesis. Dari proses tersebut diperoleh 5 senyawa bahan obat baru turunan asam salisilat yang memiliki aktivitas anti-jamur yang poten.

Dr. apt. Nuzul Wahyuning Diyah M.Si. (2016) dengan cara yang sama seperti Ir. Rully Susilowati M.S. berhasil mengembangkan senyawa bahan obat baru turunan urea, yaitu diallilurea. Dari proses tersebut diperoleh13 senyawa bahan obat baru turunan diallilurea. Setelah dilakukan uji aktivitas biologisnya, senyawa tersebut memiliki aktivitas sebagai antikanker.

Dr. apt. Tri Widiandani Sp.FRS. (2018) juga telah berhasil mengembangkan senyawa bahan obat baru turunan alliltiourea dengan cara yang sama. Dari situ pula diperoleh 13 senyawa bahan obat baru turunan alliltiourea. Setelah dilakukan uji aktivitas, senyawa tersebut memiliki aktivitas sebagai anti-kanker payudara.

Pengembangan senyawa bahan obat baru yang telah dikembangkan secara kolaborasi dengan mahasiswa program sarjana, telah menghasilkan 16 senyawa bahan obat baru turunan asam salisilat yang memiliki aktivitas biologis sebagai analgesik yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan asetosal.

Selain itu, pengembangan lebih lanjut dengan mahasiswa program sarjana juga telah berhasil mengembangkan 7 senyawa bahan obat baru turunan salisilamida yang juga memiliki aktivitas biologis sebagai analgesik.

Senyawa bahan obat baru juga telah berhasil disintesis dari kolaborasi bersama mahasiswa program sarjana, yaitu senyawa bahan obat baru turunan asam antranilat yang memiliki aktivitas biologis sebagai analgesik juga.

Bersama mahasiswa pascasarjana, baik program magister dan juga program doktor, telah berhasil juga mengembangkan senyawa baru bahan obat turunan benzoiltiourea, yaitu benzoilfenilurea yang memiliki aktivitas biologis sebagai antikanker. Perkembangan senyawa bahan obat baru yang lain adalah diperolehnya senyawa bahan obat baru turunan tiourea yang memiliki aktivitas biologis sebagai analgesik.

Pengembangan senyawa bahan obat baru lain saat ini dilakukan dengan menggunakan pemodelan molekul (rekayasa struktur molekul). Pemodelan ini dilakukan dengan program komputer sebelum dilakukan proses sintesis senyawa untuk dapat diprediksi lebih awal aktivitas biologis, data farmakokinetika (ADME) dan toksisitasnya.

Dari sini, dapat diprediksi perubahan nilai parameter kimia fisikanya. Setelahnya dilakukan proses interaksi senyawa bahan obat baru tersebut dengan reseptor yang paling sesuai melalui proses doking untuk memperoleh prediksi aktivitas biologisnya.

Perubahan nilai farmakokinetika (ADME) dan toksisitas dapat juga diprediksi dengan menggunakan program komputer, sehingga senyawa bahan obat baru yang akan dikembangkan benar-benar sudah teruji secara virtual dan dapat dilanjutkan dengan proses sintesis untuk dapat menghasilkan senyawa bahan obat baru tersebut. proses ini, seperti telah dijelaskan sebelumnya, dapat menghindari trial and error sekaligus menghemat biaya.

Pengembangan senyawa bahan obat baru tidak terbatas hanya pada senyawa kimia murni saja. Saat ini sudah dilakukan penelitian yang bekerja sama dengan bahan-bahan obat yang berasal dari alam. Bahan tersebut dapat berasal dari senyawa aktif dari tanaman ataupun dari hewan.

Harapan Kedepan
Dari uraian di atas terlihat pentingnya peran ilmu Kimia Medisinal sebagai materi wajib pada pendidikan tinggi farmasi, yang dapat mempersiapkan lulusannya menjadi seorang professional.

Pengembangan lebih lanjut dari ilmu Kimia Medisinal sangat diperlukan guna menunjang program pengembangan senyawa bahan obat baru untuk bisa mengatasi masalah kesehatan yang belum dapat teratasi.

Harapan selanjutnya adalah dapat terjalin kolaborasi dari para peneliti di bidang Kimia Medisinal yang ada di Indonesia maupun yang ada di negara maju. Penulis juga berharap adanya kemudahan dalam memperoleh bahan pustaka, program komputer, bahan-bahan kimia, yang selanjutnya bisa mewujudkan kerjasama penelitian dengan bidang lain, utamanya dengan peneliti dalam bidang bahan alam guna mengembangkan potensi senyawa aktif bahan alam dan memperkaya khasanah bahan-bahan obat baru.

Biodata penulis
Nama : Bambang Tri Purwanto
Pekerjaan  : Staf Pengajar Fakultas Farmasi Universitas Airlangga
Alamat Kantor : Fakultas Farmasi, Jl.Mulyorejo Kampus C Universitas Airlangga, Surabaya


Apa Reaksi Anda?

Komentar