Jurnal Farmasi Galenika (Galenika Journal of Pharmac.
: 50 Ae 67 ISSN : 2442-8744 .
http://jurnal.
id/jurnal/index.
php/Galenika/index DOI : 10.
22487/j24428744.
Review : Penggunaan Drosophila melanogaster Sebagai Organisme Model Dalam Penemuan Obat (Review : Application of Drosophila melanogaster as Model Organism in Drug Discover.
Firzan Nainu Fakultas Farmasi.
Universitas Hasanuddin.
Makassar.
Indonesia, 90245 Article Info:
Received: 15 Maret 2018 in revised form: 25 Maret 2018 Accepted: 30 Maret 2018 Available Online: 30 Maret 2018 Keywords:
Fruit flies Biomedical research Human diseases Drug discovery Corresponding Author:
Firzan Nainu Fakultas Farmasi.
Universitas Hasanuddin Makassar, 90245.
Indonesia Phone: 0411-588556 Email: firzannainu@unhas.
ABSTRACT
Pre-clinical testing of new drug candidates using a suitable model organism is one of the mandatory phases in drug discovery process.
However, with the increasing attention of the world community to the ethical issues raised by the use of traditional model organisms such as mice and rats, the existence of alternative model organisms is urgently required.
For that purpose, fruit fly Drosophila melanogaster is one of the models to be reckoned with.
addition to its long history of use, this model organism is an insect behind the success of scientists in studying the pathogenesis of diseases ranging from various neuro degenerative diseases to metabolic syndromes related to obesity and diabetes mellitus.
Therefore, it is not surprising that eight Nobel Prizes have been awarded to researchers who used Drosophila in their experimental systems.
Successful genome mapping has shown that Drosophila has a genetic similarity of about 75% with humans.
Reinforced with the availability of various disease models constructed through genetic manipulation .
utant/transgeni.
or chemical induction.
Drosophila is a very promising model organism to be used in biomedical research.
With the availability of various disease models and Drosophila melanogaster-related information that are easy to access, the use of the fruit fly disease model in drug discovery process is one of the most important breakthroughs to It is possible that in the future this tiny model will replace the traditional model animals used in pre-clinical testing of new drug candidates.
Copyright A 2018 JFG-UNTAD This open access article is distributed under a Creative Commons Attribution (CC-BY-NC-SA) 4.
0 International license.
How to cite (APA 6th Styl.
Nainu.
Penggunaan Drosophila melanogaster Sebagai Organisme Model Dalam Penemuan Obat.
Jurnal Farmasi Galenika : Galenika Journal of Pharmacy, 4 .
, 50-67.
doi:10.
22487/j24428744.
Nainu/Jurnal Farmasi Galenika (Galenica Journal of Pharmac.
: 50-67
ABSTRAK
Uji pra-klinis kandidat obat baru menggunakan organisme model yang sesuai adalah salah satu fase yang wajib dilaksanakan dalam proses penemuan obat.
Namun, seiring dengan meningkatnya perhatian masyarakat dunia terhadap etika penggunaan organisme model tradisional seperti mencit dan tikus, keberadaan organisme model alternatif pun sangat diperlukan.
Untuk tujuan tersebut, lalat buah Drosophila melanogaster merupakan salah satu model yang patut diperhitungkan.
Selain sejarah penggunaannya yang telah cukup lama, organisme model ini merupakan serangga di balik kesuksesan ilmuwan dalam mempelajari patogenesis penyakit mulai dari penyakit neurodegeneratif hingga sindrom metabolik terkait obesitas dan diabetes melitus.
Oleh karena itu, tidaklah mengherankan jika delapan medali Nobel telah diberikan kepada para peneliti yang menggunakan Drosophila dalam eksperimen mereka.
Pemetaan genom yang telah berhasil dilakukan menunjukkan bahwa Drosophila memiliki kemiripan genetik sekitar 75% dengan manusia.
Ditunjang dengan ketersediaan berbagai model penyakit baik melalui manipulasi genetik .
utan/transgeni.
maupun melalui induksi secara kimiawi.
Drosophila merupakan organisme model yang sangat menjanjikan untuk digunakan dalam riset biomedik.
Dengan tersedianya berbagai model penyakit dan informasi terkait Drosophila melanogaster yang mudah untuk diakses, penggunaan model penyakit berbasis lalat buah dalam proses penemuan obat merupakan salah satu terobosan yang layak untuk dipertimbangkan.
Bukan tidak mungkin jika di kemudian hari model mungil ini akan menggantikan penggunaan hewan model tradisional dalam pengujian pra-klinik kandidat obat baru.
Kata Kunci : Lalat buah.
Riset biomedik.
Penyakit manusia.
Penemuan obat
PENDAHULUAN
Dalam riset penemuan obat, penggunaan organisme model sebagai platform in vivo pada level pra-klinik untuk pengujian kandidat senyawa obat masih merupakan metode yang lazim digunakan (Breyer et al.
, 2015.
McGonigle & Ruggeri, 2014.
Ruggeri et al.
, 2.
Melalui penyelidikan mengenai mekanisme timbulnya suatu penyakit beserta pendekatan yang dapat digunakan untuk mengatasinya dapat dilakukan secara seksama (Breyer et al.
, 2015.
McGonigle & Ruggeri, 2.
Selain itu, organisme model juga sangat bermanfaat untuk memberikan gambaran umum mengenai mekanisme kerja kandidat obat beserta potensi toksisitas yang mungkin dapat terjadi sebelum obat diuji secara klinik pada manusia(McGonigle & Ruggeri, 2014.
Vogel & Vogel, 2.
Beberapa hewan yang umum digunakan dalam pengujian pra-klinik kandidat obat baru adalah mencit, tikus, marmut, kelinci, kucing, dan anjing (Vogel & Vogel, 2013.
Zuberi & Lutz, 2.
Secara hewan-hewan memiliki kedekatan kekerabatan dengan manusia dan karenanya dapat memberikan informasi yang cukup akurat mengenai patogenesis penyakit pada tingkat seluler maupun molekuler (Vogel & Vogel.
Namun, seiring dengan meningkatnya kepedulian manusia terhadap kesejahteraan hewan uji .
nimal welfar.
yang digunakan dan kesadaran akan konsep hak-hak binatang .
nimal right.
, penggunaan hewan-hewan tersebut dalam riset pra-klinik telah mulai dibatasi (Giacomotto & Sygalat, 2010.
Pandey & Nichols, 2.
Hal ini memberikan tekanan yang cukup besar kepada para peneliti untuk segera mencari organisme model alternatif yang dapat digunakan dalam riset penemuan obat.
Beberapa organisme model alternatif pun mulai penyelidikan patogenesis penyakit.
Salah satu yang Drosophila Organisme ini mulai digunakan secara luas dalam riset pemodelan beberapa jenis (FernyndezAaHernyndez et al.
, 2016.
Pandey & Nichols, 2011.
Strange, 2016.
Ugur et al.
, 2.
Dengan menggunakan organisme model ini, peneliti dapat melakukan skrining kandidat obat Nainu/Jurnal Farmasi Galenika (Galenica Journal of Pharmac.
: 50-67
secara paripurna pada satu hewan utuh .
hole anima.
, yang tampaknya masih sulit dilakukan pada hewan-hewan model tradisional seperti mencit, tikus, dan lainnya (Giacomotto & Sygalat.
Pandey & Nichols, 2011.
Ugur et al.
, 2.
Di dalam artikel ini, penggunaan D.
sebagai organisme model dalam riset penemuan obat akan didiskusikan.
Tujuan dari penulisan artikel ini adalah untuk memberikan informasi terkait potensi penggunaan D.
sebagai organisme model untuk menyelidiki kardiovaskular, penyakit infeksi, dan gangguan sindrom metabolik seperti obesitas dan diabetes melitus dan aplikasinya dalam penemuan obat Lebih lanjut, berdasarkan pengalaman selama dua tahun merintis riset menggunakan lalat buah Drosophila melanogaster di Fakultas Farmasi Universitas Hasanuddin, organisme model ini sangat berpotensi untuk digunakan oleh para peneliti di Indonesia karena memiliki kemiripan genetik yang cukup besar dengan manusia .
ekitar 75 %), memberikan hasil yang cepat dan reprodusibel serta secara ekonomi tidak membebani peneliti.
Drosophilidae ini berukuran sekitar 180 MB .
yang tersebar pada empat kromosom (Adams et al.
, 2.
Dengan jumlah kromosom yang sedikit.
melanogaster kemudian menjadi organisme pilihan untuk mempelajari mekanisme penyusunan gen pada kromosom, pengaturan aktivitas dan fungsi gen, serta pola mutasi pada organisme eukariotik sederhana (Pandey & Nichols, 2011.
Ugur et al.
, 2016.
Wangler et al.
Walaupun memiliki genom yang sederhana, lalat buah D.
melanogaster diperkirakan memiliki kemiripan genetik dengan manusia sebesar 75 % (Chien et al.
, 2002.
Pandey & Nichols, 2011.
Reiter et al.
, 2.
Hal inilah yang mendasari potensi penggunaan lalat buah Drosophila melanogaster sebagai organisme model dalam riset mekanisme penyakit dan penemuan obat.
Secara eksperimental, lalat buah memiliki beberapa keuntungan.
Pertama, lalat buah sangat mudah dipelihara dan membutuhkan biaya yang relatif murah jika dibandingkan dengan organisme model seperti Zebrafish, mencit, dan tikus (Giacomotto & Sygalat, 2010.
Pandey & Nichols.
Strange, 2.
Hal ini sangat menguntungkan bagi para peneliti dengan jumlah dana yang terbatas.
Kedua, lalat betina dapat menghasilkan 30-50 telur per hari dan tiap telur dapat berkembang menjadi lalat dewasa dalam waktu sekitar 10 hari, sangat berbeda dengan mencit yang hanya menghasilkan sejumlah kecil keturunan dalam waktu 3-4 bulan (Panchal & Tiwari, 2.
Dengan demikian, penggunaan D.
melanogaster dapat memudahkan peneliti untuk memperoleh hasil eksperimen dengan populasi pengujian yang besar sesegera mungkin.
Ketiga, melanogaster memiliki masa hidup yang singkat .
ekitar 2-3 bula.
sehingga sangat cocok untuk digunakan dalam mempelajari beberapa proses biologis, seperti misalnya mekanisme penuaan .
, yang sekiranya akan cukup sulit diamati pada hewan-hewan uji yang lain (Brandt & Vilcinskas, 2013.
He & Jasper, 2014.
Sun et al.
Keempat, penggunaan lalat buah D.
melanogaster dalam penelitian tidak membutuhkan pengurusan kode etik (Panchal & Tiwari, 2017.
Pandey & Nichols, 2.
, sehingga sangat mengefisienkan waktu peneliti.
Perbandingan lalat buah dengan hewan model lain seperti nematode transparan Caenorhabditis elegans, zebrafish Danio rerio, dan mencit Mus musculus dapat dilihat lebih detil pada Tabel 1 (Panchal & Tiwari.
MENGAPA MENGGUNAKAN LALAT BUAH Drosophila melanogaster? Lalat buah Drosophila melanogaster, yang juga biasa dikenal dengan nama lalat cuka .
inegar fl.
, merupakan spesies serangga dalam ordo Diptera dan famili Drosophilidae.
Lalat ini menjadi pusat perhatian setelah Thomas Hunt Morgan organisme model dalam riset genetika pada awal tahun 1900-an (Markow, 2.
Hingga kini D.
melanogaster telah diaplikasikan secara luas untuk menjelaskan berbagai fenomena biologis penting yang juga terdapat pada manusia,mulai dariperan apoptosis dan fagositosis dalam perkembangan dan imunitas (Meier et al.
, 2000.
Nainu et al.
, 2017.
Nainu et al.
, 2015.
Nonaka et al.
, 2.
, pengaruh nutrisi dalam pengaturan fungsi biologis dan umur individu (Rajan & Perrimon, 2.
, hingga makna cacat genetik terhadap gangguan fenotip pada organisme (Mackay, 2010.
Nakanishi et al.
, 2011.
Pandey & Nichols, 2.
Drosophila melanogaster merupakan hewan tidak bertulang belakang .
dengan ukuran tubuh sekitar 3 mm.
Genom serangga famili Nainu/Jurnal Farmasi Galenika (Galenica Journal of Pharmac.
: 50-67
Dengan masa hidup sekitar 2-3 bulan, lalat buah Drosophila melanogaster memiliki usia yang relatif singkat jika dibandingkan dengan mencit, tikus, kelinci, bahkan manusia.
Walaupun demikian, lalat buah turut merasakan berbagai fase kehidupan seperti yang lazim ditemukan pada hewan lainnya seperti fase embrio, fase remaja .
, dan fase dewasa melalui sebuah proses yang disebut sebagai metamorfosis (Markow.
Reaume &Sokolowski, 2.
Tentunya fase-fase tersebut dialami oleh D.
dalam rentang waktu yang tidak terlalu lama.
Misalnya, embrio lalat buah dapat berkembang menjadi larva instar pertama .
st instar larva.
hanya dalam sehari lalu kemudian berkembang menjadi larva instar kedua .
nd instar larva.
dan ketiga .
rd instar larva.
berturut-turut dalam waktu satu dan dua hari.
Pada akhirnya, larva instar ketiga akan berubah menjadi pupa dan setelah kurang lebih lima hari .
ada suhu inkubasi 25AC), lalat dewasa akan keluar dari cangkang pupa .
upal cas.
untuk selanjutnya disebut sebagai lalat dewasa (Reaume & Sokolowski.
Siklus hidup D.
melanogasterdapat dilihat pada Gambar 1.
Lalat buah merupakan organisme model pionir dalam penemuan berbagai gen terkait fungsifungsi biologis yang penting bagi organisme Misalnya, penemuan gen homeobox yang berperan penting dalam kontrol genetik selama perkembangan embrio (Carroll, 1995.
Pearson et al.
, 2.
penemuan dnc sebagai gen pertama yang diindikasikan penting dalam proses pembelajaran (Dubnau & Tully, 1.
, penemuanperiod sebagai gen pertama terkait irama sirkadian (Konopka & Benzer, 1.
, dan penemuan gen Tl .
eserta Tol.
sebagai gen .
an jalur sinya.
terkait imunitas alamiah lalat buah (Lemaitre et al.
, 1.
yang juga terdapat pada manusia (Medzhitov et al.
Nainu/Jurnal Farmasi Galenika (Galenica Journal of Pharmac.
: 50-67
Melalui penggunaan berbagai metode genetika, gen-gen yang pertama kali ditemukan pada Drosophila kini telah ditemukan pula pada organisme lain, termasuk manusia.
Hingga saat ini lima Nobel Prize telah diberikan kepada para peneliti dalam bidang Physiology or Medicine yang menggunakan organisme model D.
melanogaster (Patel & Prokop, 2.
melanogaster misalnya, kontruksi berbagai jenis dimungkinkan karena gen-gen lalat buah telah berhasil dipetakan seluruhnya (Adams et al.
, 2000.
Hales et al.
, 2015.
Li & Garza, 2004.
Pandey & Nichols, 2011.
Venken & Bellen, 2.
Hingga kini, berbagai jenis lalat mutan maupun lalat transgenik telah dihasilkan dan digunakan secara PANGKALAN INFORMASI luas dalam penelitian (Venken & Bellen, 2007.
Yamamoto et al.
, 2.
Drosophila melanogaster merupakan salah satu organisme model yang banyak digunakan dalam eksperimen skrining genetik menggunakan metode forward genetics ataupun reverse genetics (Hales et al.
, 2.
Forward genetics merupakan metode yang digunakan untuk mengidentifikasi gen yang bertanggung jawab terhadap munculnya fenotip tertentu (Gibson & Muse, 2.
Misalnya, peneliti menemukan bahwa selain bermata merah enotip norma.
Drosophila melanogaster dapat pula memiliki mata putih .
enotip yang ingin Untuk mengetahui gen apa yang mempengaruhi perubahan warna mata Drosophila, peneliti dapat menggunakan metode forward
DATA
DAN
PUSAT
TENTANG
Drosophila Dalam penelitian, terutama yang berhubungan dengan penemuan senyawa obat dan penyelidikan mekanisme kerja obat baru, penggunaan organisme model dengan genotip mutan maupun transgenik sangat dibutuhkan (Bolon, 2004.
Brad & Elizabeth, 2002.
Snaith & Tyrnell, 2.
Mutan merupakan istilah yang digunakan untuk menggambarkan kondisi genetik hewan uji yang telah mengalami mutasi sedangkan istilah transgenik digunakan untuk menjelaskan proses penyelipan informasi genetik hewan yang satu ke dalam nukleus hewan yang lain.
Pada kasus D.
Nainu/Jurnal Farmasi Galenika (Galenica Journal of Pharmac.
: 50-67
Sebaliknya,reverse genetics digunakan untuk menganalisis fenotip dari organisme setelah gangguan .
apat berupa mutas.
dilakukan pada gen tertentu yang telah diketahui identitasnya (Gibson & Muse, 2.
Contoh, seorang peneliti berhasil mengidentifikasi keberadaan gen X pada suatu organisme melalui proses sekuensing genom.
Untuk mengetahui peran gen X, proses rekayasa genetika dilakukan untuk menginduksi mutasi pada gen tersebut dan fenotip organisme .
engan genotip X muta.
yang dihasilkan kemudian Saat ini, beberapa pusat stok .
tock center.
telah menyediakan berbagai genotip D.
(Wangler & Bellen, 2.
Untuk memesan genotip yang diinginkan, peneliti dapat langsung menghubungi pusat stok yang bersangkutan melalui telepon maupun email.
Daftar pusat stok dapat dilihat pada Tabel 2.
Selain pusat stok, ada pula organisasi nirlaba para peneliti, seperti Drososhare di Eropa, yang mendedikasikan dirinya untuk mendistribusikan D.
melanogaster kepada para peneliti.
Pengiriman D.
melanogaster dapat dilakukan ke berbagai belahan dunia menggunakan paket pos biasa, paket pos tercatat, maupun paket khusus dengan lama pengiriman tergantung pada jenis paket yang Untuk menunjang penelitian menggunakan D.
melanogaster, saat ini berbagai layanan online terpadu dan pangkalan data .
yang mudah diakses telah tersedia secara gratis.
Beberapa di antaranya dapat dilihat pada Tabel 3.
Sejumlah besar artikel telah membahas pangkalan data internasional dan pusat informasi D.
melanogaster secara detil (Marygold et al.
, 2016.
Matthews et al.
, 2005.
Panchal & Tiwari, 2017.
Pandey & Nichols, 2011.
Wangler & Bellen.
Bagi para peneliti yang tertarik untuk mempelajari prosedur penggunaan layananlayanan tersebut, dapat langsung merujuk pada literatur terkait.
Nainu/Jurnal Farmasi Galenika (Galenica Journal of Pharmac.
: 50-67
dalam penemuan dan penelusuran mekanisme kerja kandidat obat baru.
APLIKASI Drosophila melanogaster SEBAGAI ORGANISME
MODEL
PENYAKIT
MANUSIA
Drosophila melanogaster sebagai model penyakit neurodegeneratif Untuk patofisiologi penyakit dan usaha pencarian obat baru, para peneliti berupaya mengkonstruksi penyakit-penyakit organisme model termasuk D.
(Pandey & Nichols, 2011.
Reiter, 2005.
Ugur et , 2.
Walaupun memiliki tubuh yang sangat kecil dan memiliki fenotip yang tidak serupa dengan manusia, serangga ini telah banyak digunakan dalam berbagai jenis penelitian untuk mempelajari patogenesis penyakit-penyakit pada manusia (Ugur et al.
, 2.
Ada banyak contoh melanogaster sebagai model.
Melalui aplikasi tersebut, seperti yang akan dijelaskan dengan lebih detil di bawah ini, pengetahuan penting terkait mekanisme timbulnya berbagai penyakit manusia pada tingkat seluler maupun molekuler telah berhasil diperoleh (Wangler & Bellen, 2017.
Wangler et al.
, 2.
Kumpulan informasi tersebut tentunya sangat berharga untuk digunakan Sejak diperkenalkan pada awal abad ke-20 oleh Thomas Hunt Morgan, lalat buah D.
telah menjadi salah satu organisme model pilihan untuk mempelajari anatomi dan fisiologi sistem saraf pada eukariotik, termasuk mamalia (Bellen et , 2010.
Hales et al.
, 2015.
Reiter, 2.
Misalnya, mutasi pada gen Notch diidentifikasi pada tahun 1915 dan dilaporkan setahun kemudian sebagai mutasi yang menyebabkan malformasi sayap pada Drosophila (Bellen et al.
, 2.
Penemuan ini membuka jalan bagi penemuanpenemuan berikutnya, termasuk Delta sebagai ligan Notch.
Pada akhirnya jalur sinyal Notch (Notch signaling pathwa.
pada D.
pun terungkap dan jalur serupa ditemukan pada vertebrata, termasuk manusia (Bellen et al.
, 2.
Keuntungan menggunakan lalat buah adalah sel saraf .
dapat dihilangkan seluruhnya .
omplete ablatio.
tanpa membunuh lalat yang Selain menggunakan jenis transgenik, gen-gen manusia Nainu/Jurnal Farmasi Galenika (Galenica Journal of Pharmac.
: 50-67
terkait sistem saraf dapat diekspresikan hanya pada jaringan tertentu dengan menggunakan promoter spesifik (Pandey & Nichols, 2011.
Reiter, 2.
Kentungan lain yang dapat dirasakan ketika menggunakan D.
melanogaster pada eksperimen skrining genetik maupun farmakologi adalah ketika ingin mengekspresikan protein tertentu pada Protein yang diekspresikan pada model serangga ini dapat diamati dengan lebih mudah jika dibandingkan dengan hewan mamalia yang lazim digunakan dalam laboratorium seperti mencit dan tikus.
Pengamatan ekspresi gen target pada tubuh D.
melanogaster dapat diamati dengan menggunakan mikroskop stereo fluoresensi ketika lalat yang bersangkutan mengekspresikan jenis protein transgenik yang berpendar .
seperti misalnya green fluorescent protein (GFP), red fluorescent protein (RFP), dan jenis lainnya.
Selain itu, lalat buah Drosophila melanogaster memiliki usia yang relatif singkat jika dibandingkan dengan mencit, tikus, kelinci, bahkan manusia sehingga sangat sesuai digunakan sebagai organisme model dalam mempelajari patogenesis penyakit neurodegeneratif dalam waktu yang lebih singkat (Pandey & Nichols, termasuk pada sistem saraf (Bellen et al.
, 2010.
Hales et al.
, 2015.
Wangler et al.
, 2.
Berlandaskan hal tersebut.
melanogaster kini mulai digunakan untuk mempelajari beberapa penyakit neurodegeneratif seperti penyakit Alzheimer.
Parkinson.
Huntington, epilepsy, dan amyotrophic lateral sclerosis (ALS) (Pandey & Nichols, 2011.
Reiter, 2005.
Wangler & Bellen.
Yamamoto et al.
, 2.
Dengan menggunakan organisme model, kita telah neurodegeneratif yang disebabkan oleh hilangnya neuron-neuron spesifik secara progressif, misalnya penyakit Parkinson dan Alzheimer, berhubungan erat dengan pembentukan agregat protein toksik dalam lingkungan intrasel (Pandey & Nichols.
Reiter, 2.
Selain itu, serupa dengan yang terjadi pada manusia, timbulnya penyakit neurodegeneratif pada lalat buah umumnya sejalan dengan pertambahan umur (Bonner & Boulianne.
Drosophila melanogaster penyakit kanker sebagai model Lalat buah D.
melanogaster telah berkontribusi besar bagi perkembangan ilmu pengetahuan timbulnya kanker dan cara yang dapat digunakan untuk mengatasinya (Gonzalez, 2013.
Sonoshita & Cagan, 2.
Sejumlah besar gen dan jalur sinyal terkait perkembangan tubuh manusia, yang jika diekspresikan tanpa pengaturan yang ketat dapat menimbulkan pertumbuhan abnormal yang disebut kanker, pertama kali ditemukan dan dikarakterisasi pada D.
melanogaster (Gonzalez, 2013.
Sonoshita & Cagan, 2.
Jalur sinyal Hedgehog dan Hippo adalah dua contoh di antaranya.
Walaupun Drosophila memiliki anatomi dan fisiologi yang menunjukkan bahwa proses tumorigenesis .
embentukan sel tumo.
dapat terjadi pada lalat buah maupun manusia ketika jalur-jalur sinyal tersebut mengalami gangguan.
Hal ini merupakan indikasi kuat bahwa proses perkembangan sel tumor pada Drosophila serta jalur sinyal yang berpengaruh dalam proses tersebut memiliki kemiripan yang cukup besar dengan manusia (Brumby & Richardson, 2005.
Gonzalez, 2013.
Rieder & Larschan, 2014.
Wangler et al.
, 2.
Pada umumnya, kanker pada manusia dihasilkan dari pertumbuhan sel epitel yang tidak terkontrol Saat ini, para peneliti menggunakan D.
melanogaster mutan yang kehilangan fungsi gen homolog .
oss of functio.
ataupun D.
melanogaster transgenik yang mengekspresikan gen manusia baik secara sistemik maupun secara khusus pada jaringan tertentu sebagai model penyakit manusia (Pandey & Nichols, 2011.
Ugur et al.
, 2.
Jenis-jenis lalat buah hasil rekayasa genetika tersebut sangat bermanfaat dalam penelitian biomedik dewasa ini.
Namun, perlu untuk diketahui bahwa tidak semua mutan D.
melanogaster dapat bertahan hidup hingga dewasa dan kadang-kadang fenotip yang dihasilkan melalui mutasi gen homolog pada Drosophila tidak menyerupai fenotip yang dijumpai pada manusia ketika gen serupa termutasi (Reiter, 2.
Untuk itu, pengetahuan mengenai kekuatan dan kelemahan organisme model menjadi sangat penting untuk dimiliki oleh seorang peneliti sebelum memutuskan arah dan topik penelitian yangakan ia kerjakan (Pandey & Nichols, 2011.
Reiter, 2.
Drosophila melanogaster telah digunakan secara luas untuk mempelajari proses biokimia dan genetik yang terjadi pada organisme eukariotik.
Nainu/Jurnal Farmasi Galenika (Galenica Journal of Pharmac.
: 50-67
(Christofori & Semb, 1.
Menggunakan organisme model sederhana seperti Drosophila, para peneliti telah mulai mempelajari kanker yang timbul dari sel epitel .
pithelial cell-derived cancer.
(Brumby & Richardson, 2005.
Pandey & Nichols, 2.
Selain itu, jalur sinyal Ras yang ditemukan pertama kalinya pada lalat buah (Olivier et al.
, 1993.
Simon et al.
, 1.
saat ini telah diketahui berperan penting dalam proses perkembangan sel kanker pada manusia (Bier.
Shaw & Cantley, 2.
Dengan demikian, peneliti dapat menggunakan lalat buah untuk mempelajari jalur-jalur sinyal yang ikut berpartisipasi dalam pembentukan sel-sel tumor.
Empat penanda utama kanker .
allmarks of cance.
: pembelahan sel mandiri yang tidak terkendali, kurang/tidak sensitif terhadap sinyalsinyal penghambat pertumbuhan sel, inaktivasi apoptosis, dan metastasis sel tumor melalui Keempat penanda tersebut dapat dipelajari menggunakan Drosophila (Brumby & Richardson, 2005.
Christofi & Apidianakis, 2013.
Gonzalez, 2.
Mutan homozigot dari supresor tumor scribble .
, disc large 1 .
, dan lethal .
giant larvae .
pada lalat buah memperlihatkan hampir semua penanda kanker, termasuk proses metastasis (Brumby & Richardson, 2.
Bagian tubuh yang sering digunakan untuk mempelajari perkembangan sel tumor/kanker adalah mata .
ompound ey.
Drosophila (Miles et , 2011.
Rudrapatna et al.
, 2.
Mata Drosophila normal tersusun dari sekitar 800 ommatidia heksagon, yang disebut facets, dan tampak seperti struktur AuhalusAy (Kumar, 2.
Ketika kanker diekspresikan pada sel mata tersebut maka mata Drosophila akan memperlihatkan fenotip mata AukasarAy.
Fenotip inilah yang banyak digunakan oleh para peneliti untuk mempelajari patogenesis kanker dan melihat efektivitas pengobatan yang diberikan (Miles et al.
, 2011.
Pandey & Nichols, 2011.
Rudrapatna et al.
, 2.
Selain indikator berupa fenotip mata, beberapa peneliti juga menggunakan viabilitas larva dan pupa sebagai indikator supresi pertumbuhan tumor (Pandey & Nichols, 2011.
Willoughby et al.
Pada model ini, pertumbuhan sel tumor bersifat invasif dan berujung pada kematian pupa.
Dengan kata lain.
Drosophila yang memiliki sel tumor akan mengalami kematian pada fase pupa dan gagal menjadi lalat dewasa.
Pada pengujian dengan metode ini, sejumlah larva Drosophila dengan genotip yang sesuai dimasukkan ke dalam sumuran pada sebuah 96-well plate dan sel tumor divisualisasikan menggunakan GFP dengan menggunakan mikroskop fluoresensi.
Selanjutnya.
Drosophila diberikan perlakuan berupa senyawa kandidat anti kanker dan diinkubasi pada suhu dan kelembaban yang sesuai selama beberapa waktu.
Efektivitas berdasarkan dua hal: jumlah larva yang dapat bertahan hidup hingga melewati masa pupa dan intensitas fluoresensi GFP.
Intensitas GFP berbanding lurus dengan laju pertumbuhan sel Semakin tinggi intensitas GFP, maka semakin tinggi pula laju pertumbuhan sel tumor dalam tubuh Drosophila (Pandey & Nichols, 2011.
Reiter, 2005.
Willoughby et al.
, 2.
Drosophila melanogaster merupakan organisme model yang sangat berpotensi untuk digunakan dalam menganalisis mekanisme timbulnya tumor sekaligus sebagai model uji yang ekonomis untuk digunakan dalam pencarian senyawa antikanker yang ampuh.
Namun, seperti halnya organisme uji yang lain, lalat buah D.
melanogaster pun memiliki keterbatasan.
Tidak semua jenis kanker dapat dibuat menggunakan Drosophila.
Untuk jenis-jenis kanker pada jaringan spesifik, seperti misalnya prostat dan payudara.
Drosophila tidak dapat digunakan sebagai organisme model karena tidak memiliki organ serupa (Pandey & Nichols.
Drosophila melanogaster penyakit infeksi sebagai model Seperti serangga pada umumnya.
Drosophila melanogaster memiliki sistem imunitas alamiah namun tidak dilengkapi dengan sistem imun adaptif (J.
Hoffmann, 2.
Sistem pertahanan tubuh alamiah .
nnate immunit.
Drosophila memiliki kemiripan yang sangat besar dengan manusia (Buchon et al.
, 2014.
Hoffmann, 2.
sehingga organisme model ini telah pengaturan sistem imun manusia pada tingkat seluler dan molekuler.
Lebih lanjut, penelitian menggunakan Drosophila telah memberikan pengetahuan mengenai kontrol genetik terhadap aktivitas protein-protein sistem imun atau pada saat proses pengenalan antigen dari patogen maupun benda asing lainnya (Buchon et al.
, 2014.
Imler, 2.
Nainu/Jurnal Farmasi Galenika (Galenica Journal of Pharmac.
: 50-67
Sistem imun Drosophila terbagi atas sistem imun seluler dan sistem imun humoral (Elrod-Erickson et al.
Royet et al.
, 2.
Pada level seluler.
Drosophila dilindungi oleh hemosit .
yang dapat berupa plasmatosit .
, lamellosit .
, maupun sel-sel kristal .
rystal cell.
(Lemaitre & Hoffmann, 2007.
Parsons & Foley, 2.
Plasmatosit merupakan sel sferis dengan diameter sekitar 10 AAm dengan fungsi serupa dengan makrofag yang bertugas melakukan fagositosis bakteri (Chung & Kocks.
Nonaka et al.
, 2013.
Shiratsuchi et al.
, virus (Zhu & Zhang, 2.
dan sel-sel yang mengalami apoptosis secara normal (Franc et al.
Nonaka et al.
, 2017.
Nonaka et al.
, 2.
ataupun akibat terinfeksi oleh virus (Lamiable et , 2016.
Nainu et al.
, 2.
Dengan penelitian, ilmuwan telah menemukan mekanisme pengenalan patogen oleh sistem imun alamiah pada tingkat seluler yang ternyata memiliki kemiripan yang sangat besar dengan mekanisme yang terjadi pada manusia (Buchon et al.
, 2014.
Gold & Bryckner, 2015.
Lemaitre & Hoffmann.
Nainu et al.
, 2017.
Wang et al.
, 2.
Selanjutnya, penelitian-penelitian terkait lamellosit dan sel kristal memberikan informasi terkait pertahanan alamiah terhadap infeksi parasit dan proses melanisasi (Lemaitre & Hoffmann, 2.
Pada level imunitas intrinsik.
Drosophila
melanogaster memiliki beberapa jalur sinyal
sistem imun utama yang homolog dengan manusia
seperti Toll dan Imd yang terhubung dengan faktor
(NF-B),
JAK/STAT, apoptosis, autofagi, dan RNA interference (RNA.
(Buchon et al.
, 2014.
Gregorio et al.
, 2002.
Karlikow et al.
, 2014.
McPhee & Baehrecke, 2009.
Merkling & van Rij.
Myllymyki et al.
, 2014.
Usmar et al.
, 2017.
Valanne et al.
, 2011.
Xu & Cherry, 2014.
Zeidler et al.
, 2.
Kesemuanya berhubungan dengan produksi sitokin tertentu untuk menangkal serangan patogen utamanya bakteri, jamur, dan Drosophila melanogaster dapat diinfeksi oleh patogen-patogen manusia (Panayidou et al.
, 2.
dan telah digunakan untuk menguji efektivitas senyawa antibiotik seperti tetrasiklin, amoksisilin, linezolid, dan antibiotik lainnya (Apidianakis & Rahme, 2009.
Ben-Ami et al.
, 2013.
Needham et , 2.
Dengan menggunakan metode yang sama.
Drosophila kini telah dimanfaatkan sebagai organisme model untuk menguji aktivitas antivirus senyawa yang dihasilkan dari tanaman (Ekowati et , 2.
Ke depannya, dengan tersedianya beragam mutan Drosophila yang memiliki sistem imun yang lemah atau bahkan tidak ada lagi, peluang untuk menguji aktivitas kandidat antimikroba pada organisme model imunodefisien .
mmunodeficient model organis.
sangat memungkinkan untuk dilakukan secara cepat, mudah, dan ekonomis.
Drosophila melanogaster penyakit kardiovaskular sebagai model Penyakit kardiovaskular merupakan salah satu penyebab kematian tertinggi di dunia (Roth et al.
sehingga penemuan obat-obat baru yang lebih efektif menjadi salah satu daya tarik bagi peneliti di universitas dan perusahaan farmasi.
Bukti-bukti terkini telah mengindikasikan bahwa lalat buah dapat digunakan sebagai model in vitro dan in vivo untuk mempelajari patogenesis penyakit kardiovaskular (Pandey & Nichols.
Lalat buah memiliki jantung, sering disebut sebagai dorsal vessel,yang terletak pada bagian bawah dari dorsal epidermis (Wolf & Rockman.
Namun, perlu untuk dipahami bahwa Drosophila memiliki perbedaan yang cukup mencolok dengan manusia ditinjau dari sistem Tidak seperti manusia.
Drosophila hanya memiliki satu ruang jantung .
ardiac chambe.
dan tidak memiliki arteri koroner maupun pembuluh darah sehingga diklasifikasikan sebagai organisme dengan sistem peredaran darah terbuka (Choma et al.
, 2011.
Wolf & Rockman.
Dengan demikian, sebagian aspek dari penyakit kardiovaskular tidak dapat dipelajari menggunakan Drosophila.
Lalu, aspek kardiovaskuler apakah yang dapat dipelajari menggunakan organisme model lalat buah? Saat ini, peneliti telah menggunakan sel-sel dorsal vessel untuk mengamati perkembangan selsel jantung selama proses tumbuhkembang serta untuk mempelajari mekanisme aritmia dan kardiomiopati (Choma et al.
, 2011.
Ocorr et al.
Pandey & Nichols, 2011.
Taghli-Lamallem et al.
, 2.
Lebih lanjut, pengamatan tentang aspek-aspek fisiologis jantung pada Drosophila telah dipermudah dengan adanya publikasi berupa protokol teknik visualisasi, pembedahan, dan perekaman elektrofisiologi jantung larva yang kini Nainu/Jurnal Farmasi Galenika (Galenica Journal of Pharmac.
: 50-67
telah tersedia dalam bentuk video (Cooper et al.
Dengan menggunakan metode-metode tersebut, peneliti dapat mengevaluasi khasiat kandidat obat yang mempengaruhi fungsi jantung (Pandey & Nichols, 2.
Walaupun lalat buah memiliki perbedaan yang cukup besar dengan manusia ditinjau dari anatomi dan fisiologi sistem kardiovaskular, lalat buah tetap memiliki potensi yang besar untuk mempelajari mekanisme yang terlibat dalam sistem kardiovaskular pada tingkat seluler dan molekuler (Choma et al.
, 2.
Apalagi saat ini perkembangan teknologi rekayasa genetika, termasuk gene editing menggunakan teknik CRISPR-Cas9, telah memudahkan peneliti dalam menyiapkan model mutan dan transgenik lalat buah (Bassett & Liu, 2.
Tidak mengherankan jika di masa depan, dengan bantuan teknik-teknik molekuler terbaru, metode highthroughput obat-obat kardiovaskular akan dilakukan menggunakan model penyakit kardiovaskular pada lalat buah.
Palanker Musselman et al.
, 2011.
Pandey & Nichols, 2011.
Rulifson et al.
, 2.
Kekurangan DILP pertumbuhan lalat buah menjadi terhambat dan disertai dengan fenotip berupa ukuran tubuh yang lebih kecil baik pada fase larva maupun dewasa (Kannan & Fridell, 2013.
Ruaud & Thummel.
Rulifson et al.
, 2.
Penggunaan ukuran tubuh sebagai indikator dalam eksperimen skrining kandidat obat terkait penyakit metabolik merupakan hal yang cukup menarik untuk dilakukan (Pandey & Nichols, 2.
Selain itu, lalat buah memiliki reseptor yang homolog dengan reseptor sulfonilurea pada manusia.
Seperti halnya pada manusia, reseptor tersebut berfungsi dalam pengaturan keseimbangan glukosa pada lalat.
Dengan demikian, lalat buah berpotensi untuk digunakan sebagai model uji dalam high throughput screening untuk pencarian senyawasenyawa obat baru dengan mekanisme kerja serupa Glibenklamid dan obat-obat dalam golongan sulfonylurea (Pandey & Nichols, 2.
Drosophila melanogaster telah digunakan untuk mempelajari hubungan nutrisi dan obesitas (Musselman & Kyhnlein, 2.
Untuk membuat model uji obesitas, serupa dengan manusia dan model uji lainnya.
Drosophila diberikan diet dengan kandungan trigliserida yang tinggi.
Pemberian pakan seperti ini akan membuat bobot Drosophila meningkat secara drastis dan penurunan masa hidup (J.
Hoffmann et al.
, 2.
Secara eksperimental, pemberian pakan yang mengandung asam lemak jenuh .
ang berasal dari menunjukkan fenotip yang menyerupai sindrom Menariknya, dengan menggunakan Drosophila sebagai model uji, peneliti menemukan bahwa status glukosa dipengaruhi oleh durasi pemberian pakan asam lemak jenuh.
Pemberian pakan dalam waktu singkat menunjukkan penurunan level glukosa akibat peningkatan level DILP .
elalui aktivasi jalur sinyal insulin yang lebih tingg.
pada Drosophila.
Sebaliknya, pemberian pakan dalam waktu yang lama akan menginduksi peningkatan level glukosa dan penurunan respons insulin, seperti yang lazim ditemukan pada pasien diabetes melitus tipe 2 (DM tipe .
(Birse et al.
, 2.
Hingga saat ini, penggunaan model Drosophila dalam upaya penemuan obat baru terkait obesitas dan sindrom metabolik memberikan hasil yang cukup Drosophila melanogaster sebagai model gangguan sindrom metabolik Obesitas dan gangguan metabolik terkait seperti diabetes melitus masih merupakan salah satu penyebab kematian tertinggi di dunia (ArroyoJohnson & Mincey, 2016.
Zheng et al.
, 2.
Melihat tren ini, penemuan obat-obat baru yang lebih efektif sangat diperlukan.
Penggunaan Drosophila sebagai organisme model diabetes melitus telah mulai dilakukan (Alfa & Kim, 2016.
Graham & Pick, 2.
Perlu untuk dipahami bahwa Drosophila tidak memiliki organ pankreas seperti halnya yang dimiliki oleh manusia.
Namun.
Drosophila memiliki insulin producing cells (IPC.
yang secara fungsional memiliki kemiripan yang cukup besar dengan pankreas manusia(Alfa & Kim, 2.
Melalui IPCs, lalat menghasilkan molekul yang disebut Drosophila insulin-like protein (DILP) yang memiliki kerja serupa dengan insulin yang diproduksi oleh manusia (Alfa & Kim, 2016.
Nyssel et al.
, 2.
Pemberian diet kaya glukosa maupun pengrusakan sel-sel penghasil DILP dapat menyebabkan peningkatan glukosa dan lipid dalam cairan tubuh .
, mengindikasikan bahwa Drosophila dapat mengalami gejala mirip diabetes sehingga sesuai digunakan untuk mempelajari patofisiologi diabetes dan penyakit terkait (Alfa & Kim, 2016.
Nainu/Jurnal Farmasi Galenika (Galenica Journal of Pharmac.
: 50-67
menjanjikan (Men et al.
, 2016.
Pandey & Nichols.
Smith et al.
, 2.
Hal pemilihan genotip organisme model yang tepat untuk eksperimen tertentu.
Misalnya, kapan saat terbaik seorang peneliti di bidang penemuan obat harus menggunakan D.
melanogaster galur murni/normal .
, mutan, ataupun jenis Keberhasilan untuk menentukan jenis genotip lalat yang digunakan akan memberikan kesan bahwa penelitian telah dilakukan secara Sesuai dengan tujuan penulisan, artikel ini menitikberatkan pembahasannya pada potensi D.
melanogaster sebagai organisme model karena kemiripannya yang cukup besar dengan manusia.
Sejalan dengan pemikiran ini, sebuah publikasi yang berisi informasi mengenai daftar obat-obat yang menempati target/reseptor dan/atau memiliki mekanisme aksi yang serupa baik pada Drosophila maupun manusia telah diterbitkan FernyndezAaHernyndez et al.
Literatur ini sangat bermanfaat untuk dibaca oleh para peneliti yang tertarik menggunakan Drosophila sebagai platform in vivo dalam skrining kandidat obat baru.
Terlepas dari potensinya yang sangat besar, perlu untuk dipahami bahwa apapun organisme model yang digunakan dalam riset penemuan obat, tidak ada satupun yang betul-betul memberikan kemiripan mutlak dengan manusia.
Berbagai proses pada tingkat sel seperti penggunaan glukosa untuk menghasilkan energi, aktivasi jalur sinyal .
ignaling pathway.
via reseptor, mekanisme apoptosis, peran autofagi dalam kondisi mikronutrisi, aktivasi sistem imunitas alamiah .
nnate immunit.
, hingga mekanisme timbulnya penyakit terkait genetik, dapat dipelajari menggunakan D.
melanogaster dan telah dibuktikan secara eksperimental terjadi pula pada Tetapi, perbedaan mendasar antara D.
melanogaster dan manusia pada tingkat organ dan organisme model ini dalam proses penemuan obat.
Misalnya, ketiadaan pembuluh darah pada D.
melanogaster menyulitkan penelitian untuk menyelidiki obat-obat baru yang memberikan efek Contoh lainnya, hingga saat ini D.
melanogaster diketahui tidak memiliki sistem imun adaptif .
erupa sel limfosit B dan T) sehingga obat-obat yang beraksi melalui aktivasi maupun de-aktivasi jalur sinyal pada kedua sel sistem imun adaptif tersebut tidak dapat dipelajari menggunakan organisme model D.
PROSPEK Drosophila melanogaster SEBAGAI ORGANISME MODEL DALAM PENEMUAN OBAT BARU Saat ini, para peneliti di dunia telah menggunakan organisme model D.
melanogaster sebagai platform in vivo untuk melakukan skrining kandidat obat secara paripurna pada satu hewan utuh .
hole anima.
(Pandey & Nichols, 2.
Dengan menggunakan organisme tersebut sebagai model penyakit pada manusia, informasi mengenai efek suatu obat dapat diobservasi secara menyeluruh dalam waktu yang lebih singkat dan menggunakan biaya yang relatif lebih murah.
Keampuhan penggunaan Drosophila sebagai model uji dalam penemuan obat baru telah dibuktikan oleh keberhasilan grup Ross Cagan dalam menemukan Vandetanib (ZD6.
Obat ini berhasil diidentifikasi menggunakan model uji lalat buah (Vidal et al.
, 2.
dan selanjutnya sejak tahun 2011 memperoleh persetujuan Food and Drug Administration (FDA) Amerika untuk digunakan dalam pengobatan karsinoma tiroid Untuk menguji efek farmakologis kandidat obat baru, rute pemberian perlu untuk diperhitungkan.
Adapun rute pemberian obat yang dapat digunakan dalam pengujian menggunakan lalat buah D.
melanogaster sangat bergantung pada jenis fase hidup Drosophila yang digunakan.
Misalnya, pada saat menggunakan embrio, peneliti memberikan senyawa uji menggunakan metode permeabilisasi sedangkan ketika menggunakan larva, senyawa kandidat obat dapat diberikan melalui pakan .
erlarut dalam pakan padat untuk pemberian jangka panjang atau terdispersi pada pasta ragi untuk pemberian jangka pende.
Serupa dengan pengujian pada larva, senyawa uji juga dapat diberikan kepada lalat dewasa melalui pakan.
Tapi, beberapa metode tambahan dapat pula digunakan pada lalat dewasa.
Misalnya kandidat obat yang akan diuji dapat diberikan dalam bentuk uap .
, dicampur dengan pakan, atau diinjeksi ke dalam tubuh D.
Selain itu, kertas penyaring .
ilter pape.
yang telah dijenuhkan dengan obat .
ang telah dilarutkan dalam glukos.
dapat pula diberikan selama waktu tertentu (Pandey & Nichols, 2.
Nainu/Jurnal Farmasi Galenika (Galenica Journal of Pharmac.
: 50-67
Arroyo-Johnson.
, & Mincey.
Obesity Gastroenterol Clin North Am.
, 45.
, 571579.
https://doi.
org/10.
1016/j.
Bassett.
, & Liu.
-L.
CRISPR/Cas9 and genome editing in Drosophila.
J Genet Genomics, 41.
, https://doi.
org/10.
1016/j.
Bellen.
Tong.
, & Tsuda.
years of Drosophila research and its impact on vertebrate neuroscience: a history lesson for the future.
Nat Rev Neurosci.
, 11, 514.
doi: 10.
1038/nrn2839 Ben-Ami.
Watson.
Lewis.
Albert, .
Arias.
Raad.
, et al.
Drosophila melanogaster as a model to explore the effects of methicillinresistant Staphylococcus aureus strain type on virulence and response to linezolid Microb Pathog.
, 55, 16-20.
https://doi.
org/10.
1016/j.
Bier.
Drosophila, the golden bug, emerges as a tool for human genetics.
Nat Rev Genet.
, 6, 9.
doi: 10.
1038/nrg1503 Birse.
Choi.
Reardon.
Rodriguez.
Graham.
Diop.
, et al.
High fat diet-induced obesity and heart dysfunction is regulated by the TOR pathway in Drosophila.
Cell Metab.
, 12.
doi: 10.
1016/j.
Bolon.
Genetically engineered animals in drug discovery and development: A maturing resource for toxicologic research.
Basic Clin Pharmacol Toxicol.
, 95.
doi:10.
1111/j.
Bonner.
, & Boulianne.
Drosophila as a model to study age-related neurodegenerative disorders: Alzheimer's Exp Gerontol.
, 46.
, 335-339.
https://doi.
org/10.
1016/j.
Brad.
, & Elizabeth.
Use of genetically engineered mice in drug discovery and development: Wielding Occam's razor to prune the product Int J Toxicol.
, 21.
, 55-64.
1080/10915810252826019
KESIMPULAN
Berbekal pengalaman penggunaan Drosophila melanogaster sebagai organisme model dalam penelitian genetika selama lebih dari 100 tahun, para peneliti mulai melirik D.
sebagai organisme model alternatif dalam pengujian aktivitas farmakologis kandidat obat secara cepat, murah, dan terukur.
Ditunjang dengan ketersediaan berbagai teknik genetika dan kemudahan untuk memperoleh Drosophila genotip mutan serta transgenik, masa depan penggunaan lalat buah D.
melanogaster dalam proses identifikasi, karakterisasi, dan pemetaan fungsi gen beserta jalur sinyal baru yang terkait dengan perkembangan penyakit .
tamanya yang berkaitan Tentunya.
Drosophila melanogaster ke dalam proses pengujian kandidat obat pada tingkat pra-klinik akan memberikan perspektif baru dalam proses penemuan obat.
UCAPAN TERIMAKASIH