TEKNOLOGI TEROBOSAN PEMECAHAN MASALAH PROTEIN ALERGEN PADA LATEKS ALAM

Siswanto dan Suharyanto

Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia

Yoharmus Syamsu

Balai Penelitian Teknologi Karet

Oktober 2003

Kunjungan ke-5038,
Sejak: 18 Maret 2004

PENDAHULUAN

Indonesia merupakan negara produsen karet alam (Hevea brasiliensis)  terbesar kedua tingkat dunia setelah Thailand, dengan melibatkan > 15 juta tenaga kerja serta menghasikan devisa lebih dari US $ 1,57 milyar/tahun. Luas areal tanaman karet menghasilkan di perkebunan karet Indonesia tahun 1997 meliputi 2.192.486 ha, yang terdiri dari Perkebunan Rakyat 84,4%, Perkebunan Besar Negara (PTP Nusantara) 8,7% dan Perkebunan Besar Swasta 6,9%.  Total produksi karet di Indonesia adalah 1.571.800 ton/tahun.  Lateks alam sebagai bahan baku barang jadi lateks (BJL) memiliki keunggulan khusus dibanding produk pesaingnya (lateks sintetis)  yaitu harganya lebih murah (± seperempatnya) dan sifat teknisnya seperti kekuatan gel basah, kekuatan vulkanisat dan elastisitas lebih baik.  Namun, akhir-akhir ini penggunaan lateks alam sebagai bahan baku alat bantu kedokteran (sarung tangan medis, kateter, selang infus, kondom, hemodialiser, masker dan selang pernafasan, balon, drop pipet, pembalut elastis, karpet tidur dll.), menghadapi masalah karena diketahui mengandung protein alergen yang menyebabkan reaksi alergi bagi pemakainya.  Hal ini dikhawatirkan dapat menurunkan konsumsi karet alam dunia serta menjadi kendala bagi perkembangan industri barang jadi lateks nasional.

Food and Drug Administration (FDA) dalam waktu dekat akan memberlakukan labeling rendah protein alergen (hypo alergenic protein) pada sebagian besar produk barang jadi lateks.  Dalam buku petunjuk yang dikeluarkan 30 Juli 1999 (Medical Glove Manual) di internet website http:/www.fda.gov /cdrh/manual/glovmanl.pdf antara lain disebutkan bahwa batas maksimum kadar protein pada sarung tangan medis adalah 1200 mg protein/sarung tangan atau setara 150 mg protein/g karet.  Kadar protein produk sarung tangan dalam negeri umumnya 10-20 kali lebih tinggi (1500-3000 mg protein/g karet) dari ketentuan batas maksimum tersebut.  Sebagai produk dari tanaman karet (H. brasiliensis), lateks mengandung konstituen sitoplasma sel tanaman baik berupa senyawa karet maupun senyawa nonkaret. Senyawa nonkaret utama dalam lateks alam adalah protein.  Walaupun kadar protein lateks telah mengalami banyak penurunan yaitu setelah sentrifugasi selama prosesing lateks pekat maupun selama prosesing barang jadi lateks, namun demikian residu protein yang tinggal 2% tersebut masih berpotensi untuk menyebabkan reaksi alergi.

Alergi adalah respon imun sekunder yang disebabkan oleh adanya senyawa tertentu (disebut alergen) yang dapat menimbulkan kerusakan pada jaringan. Alergen umumnya berupa protein terlarut atau glikoprotein yang berasal dari beberapa jenis sumber alergen a.l: protein dari tepung sari, bisa serangga, spora jamur, cacing, tungau, vaksin dan obat serta makanan (ikan, udang, putih telur, susu dll.). Reaksi alergi tidak terjadi pada semua individu tetapi hanya terjadi pada individu tertentu yang secara genetis alergi terhadap suatu alergen. Reaksi alergi oleh protein lateks dapat terjadi melalui kontak kulit  atau mukosa dan berlangsung cepat yaitu dalam beberapa menit sampai beberapa jam setelah penderita terpapar antigen yang ditandai gejala pembengkakan atau kulit memerah, hidung dan mata berair, kram perut, sulit bernafas, tekanan darah menurun dan pasien mengalami guncangan (anafilaksis)   yang berpotensi menimbulkan kematian.

Dalam persaingan bisnis industri barang jadi lateks yang makin ketat,  produsen perlu memenuhi persyaratan mutu  teknis yang makin prima dengan antara lain memperhatikan faktor kesehatan dan keamanan yang setinggi-tingginya bagi pengguna. Dewasa ini untuk dapat  memasarkan  produk kelas dunia,  proses produksinya  harus dirancang dengan sistem manajemen mutu terpadu, misalnya dengan penerapan ISO seri 9000, Total Quality Management (TQM), dan Good Manufacturing Practices (Praktek Cara Pembuatan Produk yang Baik). Khusus untuk produk-produk yang berhubungan dengan kesehatan akan diterapkan baku mutu baru dari ISO seri 10993 yaitu berupa uji biokompatibilitas sebagai jaminan aman bagi kesehatan konsumen. Malaysia baru saja  menerbitkan standar mutu  sarung tangan (Standard Malaysian Gloves/SMG) dengan persyaratan mutu yang ketat.  Walaupun demikian, kriteria SMG oleh kalangan kedokteran di Inggris masih dinilai belum cukup aman.  Untuk keperluan deteksi protein alergen lateks telah tersedia dua jenis kit imunodiagnostik komersial dari luar negeri yaitu Pharmacia CAP dari Pharmacia Diagnostics, Inc, Piscataway, NJ serta AlaSTATdari Diagnostic Products Co, Los Angelos CA.  Namun, harganya sangat mahal sehingga mempengaruhi biaya produksi total. 

Bagaimana Indonesia sebagai negara produsen karet alam dunia terbesar kedua menyikapi permasalahan tersebut ?. Untuk menjawab tantangan tersebut serta melindungi perkebunan karet dan industri barang jadi lateks nasional, perlu diupayakan perangkat diagnostik protein alergen serta teknologi produksi dan aplikasi enzim protease untuk pembuatan deproteinized natural rubber sebagai  bahan baku lateks pekat dan barang jadi lateks bebas protein alergen (hypo-allergenic natural rubber latex product). 

POTENSI UNGGULAN

Di masa mendatang ekspor dalam bentuk barang jadi lateks perlu digalakkan untuk meraih devisa lebih besar dibandingkan ekspor bahan baku lateks. Di Indonesia, kini terdapat lebih dari 40 perusahaan produksi sarung tangan. Perangkat imunodiagnostik yang dihasilkan dapat digunakan untuk mengantisipasi permintaan konsumen luar negeri serta aturan labeling dari FDA. Jika aturan labeling FDA diberlakukan, maka dipastikan banyak perusahaan barang jadi lateks tidak bisa memenuhi standar internasional atau FDA. Hingga kini hanya tersedia secara komersial sistem deteksi imunologis yaitu untuk mengukur antibodi IgE spesifik anti lateks dalam serum darah, yaitu Pharmacia CAP (Pharmacia Diagnostics, Inc, Piscataway) dan AlaSTAT (Diagnostic Products Corporation, Los Angeles, CA). Dua jenis kit deteksi tersebut dapat dimodifikasi menjadi uji penghambatan immunologis (Inhibition Immunoassays) untuk mengukur kadar alergen lateks. Antibodi IgE spesifik terhadap lateks dari serum darah pasien biasanya diukur dengan metode Latex RAST atau yang lebih baru adalah CAP RAST (Pharmacia, Uppsala, Sweden).  Namun sensitivitas Latex RAST sangat bervariasi dari 23% hingga 83% tergantung metode yang digunakan, seleksi pasien serta kriteria untuk reaksi positif. Selain itu hasil uji negatif pernah juga dilaporkan terhadap pasien yang mengalami reaksi anafilaksis oleh protein lateks, berdasarkan uji imunobloting dengan IgE dari pasien penderita Spina bifida, anomali urologis, melaporkan bahwa protein lateks dengan berat molekul 14, 20, 27, 30, 46, 54 dan 75 kDa diperkirakan merupakan protein alergen.

Walaupun beberapa usaha untuk menurunkan kadar protein pada bahan baku lateks telah banyak dilaporkan antara lain dengan sentrifugasi berulang ataupun penambahan enzim protease dan iradiasi, sampai saat ini perangkat imunodiagnostik yang bersifat spesifik dan sensitif untuk mendeteksi keberadaan protein alergen pada barang jadi lateks alam belum diperoleh.  Tersedianya perangkat deteksi ini memiliki nilai komersil untuk sarana pengendalian mutu produk barang jadi lateks di pabrik dan diagnosis alergi bagi pasien di rumah sakit.  Jika perangkat diagnostik tersebut telah ditemukan, maka dapat dilakukan kerjasama dengan Departemen Perindustrian dan Perdagangan untuk menggunakannya sebagai prasyarat labeling untuk produk yang akan di ekspor ataupun untuk keperluan dalam negeri dan untuk sarana sertifikasi mutu barang jadi lateks sesuai dengan permintaan konsumen.

Beberapa teknik untuk menurunkan kadar protein lateks telah dilaporkan, walaupun tidak semuanya efektif, antara lain dengan sentrifugasi berulang, klorinasi atau penambahan tanin. Namun, klorinasi kurang disukai karena dapat menurunkan tegangan putus, sedang penambahan tanin (bahan kimia pengikat protein) dapat menyebabkan lateks berwarna gelap. Alternatif lainnya adalah dengan teknik radiasi atau dengan penambahan enzim protease dalam lateks pekat untuk menguraikan sebagian besar protein yang terkandung di dalamnya.  

            Limbah lateks pekat merupakan sumber mikroba yang sangat kaya dan diketahui mengandung protein tinggi yang merupakan sumber nitrogen alternatif pengganti kasein untuk pertumbuhan mikroba proteolitik penghasil enzim protease. Enzim protease yang memerlukan substrat protein untuk aktivitas hidrolitiknya mampu menggunakan protein karet sehingga kadar protein karet akan menurun. Protease yang diperoleh diharapkan dapat digunakan untuk keperluan penurunan kadar protein alergen dalam barang jadi asal lateks. Enzim protease juga dapat digunakan untuk keperluan industri.

            Enzim dapat diproduksi dari sel hewan, tumbuhan, jamur dan bakteri. Produksi enzim menggunakan mikroba lebih sering dilakukan karena mempunyai beberapa keunggulan antara lain dapat diproduksi dalam jumlah besar, produktivitasnya mudah ditingkatkan, mutunya lebih seragam dan harganya murah.

            Teknologi imunodiagnostik protein allergen dan teknologi produksi lateks pekat DPNR dengan aplikasi protease skala industri diyakini akan dapat memberikan kontribusi yang sangat memadai berupa keuntungan yang lebih tinggi dan daya saing barang jadi lateks yang lebih kuat di pasar domestik dan internasional terutama dalam menghadapi era perdagangan bebas yang semakin dekat.

SPESIFIKASI TEKNOLOGI

Spesifikasi teknologi yang dikembangkan meliputi dua paket teknologi yang saling melengkapi untuk mengatasi permasalahan protein alegen lateks, yaitu:

A.     Teknologi imunodeteksi protein allergen

B.     Teknologi produksi lateks pekat rendah protein deproteinized natural rubber (DPNR) untuk pembuatan sphygmomanometer

Teknologi imunodeteksi protein alergen meliputi:

1.      Teknik ekstraksi protein lateks dan sarung tangan untuk persiapan contoh uji.

2.      Teknik uji sensitisasi alergi lateks dengan uji tusukan kulit (skin prick tes) (SPT). dilakukan dari dua kelompok individu manusia yang sering terpapar protein lateks serta pasien dan karyawan rumah sakit.  Contoh uji sensitisasi protein alergen lateks pada karyawan rumah sakit dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1.  Distribusi sensitisasi alergi lateks pada karyawan enam rumah sakit di Jakarta

3.     

Teknik isolasi dan purifikasi protein alergen dengan elektroforesis protein dan immunoblotting. 

Gambar 1. Elusi protein dari SDS-PAGE gel preparatif dengan antigen serum-C dan lutoid lateks kebun klon campuran (PR 300,GT 1, BPM 1) serta ekstrak 5 macam sarung tangan medis (StmC5).

            Hasil elusi individu protein yang diperoleh dari SDS-PAGE dengan uji skn prick test dapat dibuktikan apakah merupakan protein yang besifat alegen (Tabel 2 dan 3).

Tabel 2. Sampel protein lateks murni hasil elusi SDS-PAGE untuk uji SPT.

Tabel 3. Hasil uji SPT pada 11 tenaga medis/perawat dari 6 rumah sakit di Jakarta yang positif alergi terhadap lateks menggunakan antigen sampel protein lateks hasil elusi SDS-PAGE.