zhycitizens: Isolasi Senyawa Berkhasiat Obat dari Tumbuhan

Pemanfaatan Tumbuhan Obat

Sejak zaman dahulu tumbuhan telah dimanfaat oleh manusia untuk mengobati berbagai jenis penyakit. Cara pengobatan tradisional dengan memanfaatkan alam sebagai bahan obat telah tercatat dalam berbagai dokumen-dokumen yang tersimpan rapi di China, India dan Afrika Utara. Bahkan sampai hari ini tumbuhan masih merupakan sumber ekslusif sebagai penghasil senyawa kimia yang mempunyai berbagai aktifitas farmakologis.

Data dari suatu jurnal ilmiah melaporkan, tercatat sekitar 25 % dari keseluruhan obat-obat yang diresepkan pada pasien, merupakan senyawa obat yang yang berasal dari tumbuhan, 121 zat aktif diantaranya masih digunakan sampai saat ini. Dari 252 obat dasar dan esential yang ditetapkan oleh WHO, 11 % diantaranya merupakan senyawa obat yang secara eksklusif berasal dari tumbuhan dan dalam jumlah yang cukup berarti juga terdapat senyawa sintesis yang berasal dari prekursor bahan alam (1). Beberapa contoh obat penting yang diisolasi dari tumbuhan antaralain digoxin yang berasal dari tumbuhan Digitalis spp, kinin dan kinidin yang berasal dari Chinchona spp, morfin dan kodein yang berasal dari Papaver somniferum serta atropin yang berasal dari Atropa belladona.

Sebelum abad ke-19 tumbuhan dimanfaatkan dalam bentuk ekstraknya untuk mengobati berbagai penyakit. Sekitar awal abad ke-19 terjadi suatu era perubahan dalam pemanfaatan tumbuhan obat. Pada masa ini para ilmuan telah berhasil mengisolasi senyawa-senyawa murni dari tumbuhan seperti striknin, kinin, morfin dll yang sampai sekarang masih dimanfaatkan sebagai obat. Pada rentang waktu ini metabolit sekunder dari tumbuhan menjadi target utama riset dalam rangka mencari senyawa kimia yang berpotensi sebagai bahan obat.

Tumbuhan dipilih sebagai sumber penyedia bahan yang penting dalam bidang pengobatan disebabkan oleh beberapa hal, antara lain :

Tumbuhan dapat menghasilkan senyawa murni yang langsung dapat dimanfaatkan sebagai obat. Contohnya adalah morfin kinin, vinkristin dan vinblastin.
Tumbuhan dapat menghasilkan senyawa kimia yang dapat dijadikan sebagai senyawa model dalam proses sintesis total atau sintetis parsial (modifikasi struktur) menjadi senyawa yang lebih efektif atau kurang toksis. Contoh obat yang dibuat berdasarkan model dari senyawa alam adalah metformin, verapamil, morfin, taxolphodophyllotoxin dll.
Ekstrak tumbuhan dapat dimanfaatkan untuk pengobatan, tanpa harus melalui tahap isolasi senyawa murni. Contohnya adalah ginko biloba dan produk jamu yang beredar di Indonesia.

Tahun-tahun terakhir ini senyawa obat yang dihasilkan dari bahan alam telah menjadi perhatian khusus oleh industri farmasi. Sebagai representatifnya dapat dilihat dari pengembangan senyawa taxol, etoposide dan artemisin yang telah berhasil melalui tahap pengujian klinis. Taxol merupakan senyawa kimia yang pertama kali diisolasi dari tumbuhan Taxus brevifolia. Isolasi dan penentuan struktur senyawa ini dilakukan berdasarkan hasil riset awal dilaboratorium yang menunjukkan bahwa ekstrak dari tumbuhan ini menunjukkan aktivitas melawan sel kanker. Walaupun pengujian bioaktivitas ini telah dilakukan pada awal tahun 1960-an, isolasi dan penentuan struktur kimianya baru berhasil dilakukan pada tahun 1971. Setelah melalui berbagai tahap riset, pada tahun 1980 pengujian secara klinis berhasil dilakukan.Sekitar tahun 1990-an senyawa taxol dan derivatnya taxotere ternyata telah terbukti secara klinis efektif melawan kanker payudara (breast cancer) dan kanker indung telur (ovarian cancer) (2)

Resin podophyllin pertamakali diisolasi dari tumbuhan Podophyllum peltatum, merupakan senyawa yang bersifat toksik. Komponen utama dari resin ini adalah lignan phodophyllotoxin yang memepunyai aktiviatas menghambat pembelahan sel. Karena sifat toksiknya maka kecil kemungkinan dari senyawa ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan obat. Tetapi melihat dari aktvitasnya yang dapat menghambat pembelahan sel, senyawa ini dapat diindikasikan mempunyai potensi senyawa kemoterapi kanker. Suatu senyawa semisintetik etoposide yang dibuat berdasarkan model senyawa phodophyllotoxin ternyata telah diujikan secara klinis efektif melawan kanker paru dan testicular cancer (2)

Artemisinin merupakan suatu senyawa kimia yang diisolasi dari dari tumbuhan Artemisia annua. Pengujian klinis telah menunjukkan bahwa senyawa ini efektif digunakan sebagai antimalaria dan dapat digunakan untuk pengobatan penyakit infeksi yang disebabkan oleh Plasmodium falciparum (2)

Potensi tumbuhan sebagai sumber penemuan senyawa obat sampai saat ini belum dimanfaatkan secara maksimal. Sekitar 250.000-500.000 spesies tumbuhan yang ada didunia saat ini, tercatat hanya sekitar 6 % yang telah dilakukan pengujian bioaktivitasnya, dan hanya sekitar 15 % yang telah diteliti kandungan kimianya. Diketahui satu tumbuhan mengandung ribuan senyawa metabolit sekunder yang diyakini sangat berperan sebagai penghasil senyawa kimia yang memiliki aktivitas farmakologis. Sangat menjadi tantangan bagi para ilmuwan untuk dapat menggali senyawa-senyawa kimia yang terdapat dalam tumbuhan yang kedepannya dapat dimanfaatkan sebagai bahan obat (1,3,4).

Pemilihan Sampel Tumbuhan

Proses pencarian senyawa kimia yang berkhasiat obat dari tumbuhan melibatkan berbagai disiplin ilmu antaralain Botani, kimia, farmakologi, toksikologi dan berbagai bidang ilmu lainnya. Botanist disini berperan dalam hal pemilihan sampel, dimana dibutuhkan informasi detil mengenai tumbuhan yang akan dipilih. Sampel yang telah dipilih harus diidentifikasikan dan selanjutnya disimpan di herbarium untuk memudahkan untuk penelusurannya kembali. Seorang ahli kimia berperan dalam tahap proses isolasi senyawa kimi yang dikandung oleh tumbuhan yang selanjutnya dilakukan penentuan struktur kimianya. Farmakologis dan Toksikologis berperan penting dalam penentuan bioaktivitas dan pengujian toksisitas senyawa yang telah didapatkan

Dalam proses awal pemilihan sampel, ada beberapa metoda pendekatan yang digunakan antaralain (1,5,6):

Pemilihan sampel secara random yang dilanjutkan dengan skrining kandungan kimianya. Kesulitan dalam menggunakan metoda ini adalah ini sangat sukar memprediksikan kemungkinan bioaktivitas senyawa yang telah berhasil diisolasi, karena satu golongan senyawa tertentu akan dapat memiliki aktivitas farmakologis yang beragam. Sebagai contoh bila yang didapatkan adalah suatu senyawa baru golongan alkaloid, yang mana senyawa alkaloid itu sendiri mempunyai beragam bioaktivitas bisa sebagai analgesik, antispasmodik ,diuretik dll. Maka untuk pengujian bioaktivitas yang spesifik akan memerlukan berbagai tahap yang kemungkinan akan menghabiskan waktu dan biaya yang lebih banyak.
Pemilihan sampel secara random yang kemudian dilanjutkan dengan pengujian satu atau lebih bioaktivitasnya. Pada pendekatan ini sampel yang telah dikumpulkan dilakukan skrining bioaktivitasnya berdasarkan target bioaktivitas apa yang diinginkan. Dengan menggunakan metoda isolasi "biassay guided" kemungkinan senyawa yang diisolasi adalah senyawa yang memiliki bioaktivitas yang diinginkan
Pemilihan sampel berdasarkan laporan atau jurnal ilmiah tentang pengujian bioaktivitas suatu tumbuhan.
Pemiihan sampel berdasarkan informasi penggunaan tradisional tumbuhan tertentu. Biasanya sumber informasi adalah seorang herbalis ataupun dari masyarakat yang biasa menggunakan tumbuhan obat

Isolasi dan Penentuan struktur

Setelah tahap pemilihan sampel tumbuhan, selanjutnya dilakukan proses isolasi senyawa kimia yang terkandung dalam sampel tumbuhan. Tidak berbeda denagan pendekatan yang dilakukan dalam pemilihan sampel, proses isolasi juga meggunakan pendekatan yang berbeda. Ada2 proses yang berbeda dalam tahap isolasi senyawa kimia yaitu:

Bioassay guided. Proses isolasi dilakukan dengan selalu menguji bioaktivitas dari fraksi-fraksi yang dihasilkan sampai akhirnya mengerucut pada satu senyawa murni yang mempunyai aktivitas farmakolgis yang diinginkan. Kelebihannya adalah senyawa yang terisolasi adalah benar-benar senyawa yang aktif terhadap bioassay yang diinginkan.
Pemisahan senyawa kimia lansung tanpa menggunakan bioassay guided. Isolasi ini dilakukan dengan melakukan pemisahan secara kimia tanpa melakukan pengujian bioaktivitas tiap fraksi. Keuntungan menggunakan metoda ini adalah banyaknya senyawa kimia baru yang akan dapat dihasilkan, yang mempunyai kemungkinan beragam bioativitas. Dalam arti, tidak hanya satu target biaktivitas saja yang dituju.

Proses no 1 merupakan proses isolasi yang sekarang lebih banyak digunakan sekarang ini. Secara garis besar besar proses isolasi dengan menggunakan metoda Bioassay guided dapat dijelaskan sebagai berikut:

Pemilihan sampel
Ekstraksi sampel tumbuhan menggunakan pelarut organik. Ekstraksi dilakukan secara bertingkat menggunakan pelarut yang mempunyai kepolaran yang bertingkat. Sampel pertama kali diekstraksi menggunakan pelarut non polar, selanjutnya diikuti dengan pelarut semi polar dan terakhir oleh pelarut polar. Masing- masing ekstrak dari pelarut yang berbeda dipisahkan.
Tiap ekstrak yang telah dihasilkan (ada 3 ekstrak) selanjutnya dilakukan pengujian bioaktivitasnya. Ekstrak yang aktif terhadap bioassay selanjutnya dipilih untuk diisolasi kandungan kimianya.
Ekstrak yang aktif, diisolasi kandungan kimianya menggunakan berbagai macam cara kromatografi. Pada tahap awalnya ekstrak akan terpisah menjadi fraksi-fraksi. Dimana satu fraksi kemungkinan masih mengandung berbagai senyawa kimia. Tiap fraksi akan mempunyai kemungkinan kandungan kimia yang berbeda yang selanjutnya diujikan bioaktivitasnya Fraksi yang aktif terhadap biassay dipilih untuk selanjutnya dipisahkan lagi menggunakan metoda kromatografi.Cara ini berulang sampai akhirnya didapatkan senyawa murni yang mempunyai aktivitas farmakologis yang diinginkan

Senyawa murni yang telah diisolasi selanjutnya ditentukan struktur kimianya. Berbagai jurnal ilmiah yang dihasilkan oleh para ilmuwan Natural Product Chemistrymemfokuskan laporan mengenai struktur kimia senyawa yang telah diisolasi

Pengetahuan dasar yang diperlukan dalam proses penentuan struktur senyawa kimia adalah pengetahuan mengenai spektroskopi. Berapa ilmu spektroskopi yang diperlukan adalah spektroskopi Ultraviolet-Vis (UV-Vis), Infra Red (IR), Mass Spectroscopy (MS) dan NMR (Nuclear Magnetic Resonance) spectroscopy (7,8,9).

Secara garis besar fungsi spektrum yang dihasilkan bagi tiap-tiap spektroskopi ini adalah:

UV-Vis : Dalam elusidasi struktur, spektrum UV-Vis tidak terlalu memberikan informasi penting. Dari spektrum ini akan diperoleh informasi kromofor yang ada pada molekul yang akan memberikan gambaran kemungkinan kerangka dasar senyawa murni tersebut.
Infra Red: Spektrum IR akan menyumbangkan informasi tentang gugus fungsi yang dimiliki oleh molekul.
Mass spectroscopy : Memberikan informasi tentang berat molekul, dan fargmen-fragmen yang ada pada molekul.
NMR spectroscopy : Spektrum ini sangat membantu untuk mengetahui jenis ikatan C-H, posisi ikatan dan terakhir akan dapat menyimpulkan struktur kimianya dengan memadukan uinformasi dari spektrum UV-Vis, IR dan MS

Sintesis dan Modifikasi Struktur

Untuk mendapatkan senyawa yang lebih efektif ataupun dengan tujuan mengurangi toksisitasnya, dapat dilakukan modifikasi struktur. Selain modifikasi struktur, senyawa yang telah diisolasi dapat menjadi model senyawa dalam proses sintetis total. Sintetis total dilakukan biasanya untuk senyawa yang memepunyai struktur sederhana, dan tidak memerlukan biaya yang lebih mahal. Adakalnya dalam proses penemuan obat ini, akan lebih memerlukan waktu dan biaya yang lenih mahal bila senyawa yang diinginkan itu diisolasi ulang dari alam. Oleh karena itu diupayakan agar obat dapat disintesis total di laboratorium. Tapi tidak semua senyawa alam dapat disintesis, karena kerumitan strukturnya, vinkristin da vinblastin sampai saat ini masih dihasilkan dari tumbuhan, dan belum dapat dibuat secara sintesis.

Referensi

Fabrican, D.S and Farsworth, N.R. 2001. The value of plants used in traditional medicine for drug discovery. Enviromental Health Prespectives 109:69-75.
Philipson, J.D. 2001.Phytochemistry and medicinal plants. Phytochemistry, 56:237-243
Rates, S. M. K. 2001. Plants as source of drugs. Toxicon 39:603-613.
Pimm, S. L., Russell, G. J., Gittleman, J. L. and Brooks, T.M. 1995. The future of biodiversity. Science 269:347-350.
Cordell, G.A. 1995.Changing strategies in natural product chemistry. Phytochemistry 40:1585-1612.
Hamburger, M. and Hostettmann, K. 1991. Bioactivity in plants: the link between Phythochemistry and Medicine. Phytochemistry 30: 364-3874