Wolfsbane tidak peduli jika Anda selamat. Setetes ekstraknya dapat mematikan sistem saraf Anda. Larkspur, sepupu dekatnya dalam bidang botani, memainkan permainan serupa—melumpuhkan predator dengan mudah dan mematikan. Namun perang kimia ini mempunyai sisi lain.
Senyawa yang sama ini, yang mampu menghentikan aktivitas jantung atau otak, juga berpotensi menyembuhkan malaria, kanker, dan nyeri kronis.
Hingga saat ini, kita masih bergantung pada kelangkaan alam. Mengekstrak cukup banyak molekul kuat ini dari tumbuhan seperti menambang emas dengan satu sendok teh. Namun para peneliti telah mengambil langkah besar untuk mengubah hal tersebut. Mereka telah menemukan cara untuk membuat ulang rangkaian kimia kompleks ini di laboratorium.
Karya tersebut, yang diterbitkan di Molecular Plant, menggabungkan keahlian dari Michigan State University (MSU) dan Czech Academy of Sciences. Ini adalah jembatan antara pengobatan herbal kuno dan rekayasa genetika modern.
“Tumbuhan adalah ahli kimia terbaik… Manusia telah menemukan banyak sekali kegunaan molekul-molekul ini.”
— Björn Hamberger, Profesor MSU
Mengapa Kimia Tumbuhan Sangat Sulit untuk Ditiru
Kami menganggap tanaman itu lambat dan sederhana. Sebenarnya tidak.
Selama jutaan tahun, flora telah meningkatkan persenjataan kimianya untuk bertahan dari predasi, penyakit, dan tekanan iklim. Hasilnya? Metabolit khusus dengan struktur yang sangat rumit sehingga bahkan setelah dua abad kimia, banyak yang masih belum disintesis.
Ambil alkaloid diterpenoid. Ditemukan di larkspur (delphinium) dan wolfsbane (monkshood), molekul-molekul ini adalah monster molekuler. Mereka menggabungkan ciri-ciri dari dua kelompok bahan kimia tumbuhan terbesar dan tertua. Hasilnya adalah struktur yang sangat rumit sehingga Aconitone—turunan racun yang terkenal—belum pernah sepenuhnya dibuat di laboratorium, meskipun telah diisolasi hampir 200 tahun yang lalu.
“Jika Anda memiliki sepuluh langkah berturut-turut… dan tiba-tiba salah satu langkah berhenti, langkah selanjutnya tidak akan terjadi,” jelas Garret Miller, alumni MSU dan salah satu penulis pertama.
Mencoba mengisolasi senyawa-senyawa ini dari alam hanya menghasilkan sedikit hasil. Ini lambat, tidak efisien, dan membebani lingkungan. Kami membutuhkan cara yang lebih baik. Kami membutuhkan jalur perakitan.
Bagaimana Tabrakan Menciptakan Terobosan
Terobosan ini tidak datang dari satu laboratorium saja. Itu berasal dari tabrakan pada konferensi penelitian di Barcelona.
Tim Björn Hamberger di MSU sedang mempelajari larkspur. Pada acara yang sama, kelompok Tomáš Pluskal di Akademi Ilmu Pengetahuan Ceko bergulat dengan senyawa kelas yang sama di wolfsbane.
Itu adalah masalah yang sama. Pendekatan yang berbeda.
“Ketika hal ini terjadi, kita bisa mengambil jalan masing-masing, atau bersatu… bersatulah yang selalu menghasilkan ilmu pengetahuan terbaik,” kata Hamberger.
Kedua kelompok menggabungkan sumber daya mereka. Tujuan mereka? Memetakan jalur biokimia yang tepat yang mengubah bahan tanaman mentah menjadi alkaloid yang kuat.
Jalur Perakitan Genetik
Untuk menemukan resepnya, mereka tidak menebak-nebak. Mereka berburu.
Tim menganalisis ribuan gen di berbagai spesies. Mereka mencari penanda spesifik: gen mana yang diaktifkan di jaringan yang tepat, pada waktu yang tepat, untuk menghasilkan racun.
Mereka memperlakukan biologi tanaman seperti lantai pabrik. Setiap enzim adalah pekerja di jalurnya. Tujuannya adalah untuk mengidentifikasi setiap langkah dari bahan mentah hingga produk jadi.
Setelah dipetakan, instruksi genetik ini dapat diambil dari tanaman dan dimasukkan ke dalam organisme inang. Ragi? Tembakau? Tidak masalah siapa inangnya, selama ia dapat membaca kode pabrik dan mulai memproduksi senyawa dalam skala besar.
Dalam skenario ideal, hal ini memungkinkan kita mengabaikan pertanian sepenuhnya. Tidak ada bidang. Tidak ada panen. Hanya bioreaktor.
Tanaman Tembakau Membuat Terobosan Pertama
Para peneliti tidak berhenti pada teori. Mereka mengujinya.
Mereka mengambil serangkaian gen yang menjanjikan dari wolfsbane dan larkspur dan memasukkannya ke dalam tanaman tembakau. Mereka mengubah hasil panen menjadi pabrik biologis.
Hasilnya? Kesuksesan.
Analisis kimia memastikan bahwa tembakau menghasilkan atisinium, suatu alkaloid diterpenoid. Tanaman yang dimodifikasi tidak hanya menjadi pecahan; mereka sedang menyelesaikan perakitan. Enam enzim berbeda bekerja bersama-sama, memandu molekul menuju bentuk akhir yang kompleks.
Yang lebih mengejutkan lagi, proses tersebut menambahkan sumber nitrogen penting yang tidak diprediksi oleh para ilmuwan.
“Visi kami adalah menyediakan alat yang ramah lingkungan dan berkelanjutan.”
— Bjorn Hamberger
Apa Artinya Bagi Pengobatan
Ini hanyalah langkah pertama.
Mengidentifikasi titik masuk jalur biosintetik memberi para ilmuwan pemahaman tentang seluruh keluarga alkaloid diterpenoid. Ini membuka pintu untuk menguji senyawa-senyawa ini untuk mengetahui khasiat obatnya tanpa mengambil risiko terkena racun tanaman mentah yang tidak dimurnikan.
Saat ini kami menggunakan obat-obatan yang terinspirasi dari tumbuhan seperti capsaicin (lada) atau vanillin (vanila). Gelombang berikutnya dapat mencakup agen antikanker yang ditargetkan atau obat penghilang rasa sakit baru yang berasal dari tanaman yang dapat membunuh Anda.
Tapi ada kendalanya.
Perjalanan dari “kami berhasil di laboratorium” menuju “aman untuk uji coba pada manusia” masih panjang. Kita belum tahu kerangka beracun mana yang bisa dijinakkan sehingga bisa menjadi obat yang berguna, dan kerangka mana yang hanya tersisa rasa ingin tahu.
Sifat kimianya bisa dipecahkan. Pembuatannya dimungkinkan. Satu-satunya pertanyaan yang tersisa adalah apa yang sebenarnya akan kita lakukan terhadapnya.
