Pendahuluan
Dalam dunia farmasi, penemuan obat baru menjadi proses yang panjang dan mahal. Bahan alami sering kali menjadi sumber potensial untuk pengembangan obat baru karena sifat kimia dan aktivitas biologisnya yang beragam serta rendahnya tingkat toksisitas. Sebelumnya, metode penemuan obat dilakukan dengan uji farmakologi pada hewan coba, tetapi mengingat banyaknya senyawa yang harus diuji, pendekatan ini tidak efisien dan mahal. Kini, teknologi informasi memungkinkan pengembangan metode virtual screening berbasis komputer untuk mempercepat proses pencarian obat. Teknologi ini memanfaatkan komputer untuk menyaring ribuan hingga jutaan senyawa kimia dan mencari yang paling berpotensi sebagai obat (Lestrai et al., 2024).
Virtual Screening menjadi semakin populer di bidang penemuan obat karena teknik in silico terus dikembangkan, ditingkatkan, dan disediakan. Metode pemodelan in silico menggunakan teknologi komputer untuk membantu proses pengembangan obat dengan merepresentasikan proses farmakologis atau fisiologis. Pendekatan ini secara luas digunakan untuk membangun hipotesis farmakologi dan mengevaluasi rancangan molekul serta aktivitas biologisnya melalui penalaran yang logis dan terstruktur. Virtual screening menjadi salah satu metode yang menjanjikan dalam memperoleh senyawa baru untuk penemuan obat. Teknik ini bertujuan menyeleksi senyawa dengan potensi aktivitas tinggi dari kumpulan kimia yang besar untuk eksperimen biologis lanjutan.
Apa itu Virtual Screening?
Sumber : 10.22270/jddt.v8i5.1894
Virtual Screening (VS) pertama kali populer pada 1980-an, tetapi laporan ilmiah pertamanya diterbitkan pada 1997 oleh Horvath. Saat ini, teknik VS dianggap sebagai solusi yang efisien dibandingkan penyaringan berthroughput tinggi, terutama karena biayanya lebih rendah dan mampu menghasilkan hasil yang lebih spesifik menggunakan database virtual besar. Virtual screening adalah pendekatan komputasi yang digunakan untuk mengidentifikasi senyawa kandidat dalam desain obat dan pemodelan molekul dengan menyaring database senyawa kimia. Teknik ini dapat digunakan untuk menyeleksi jumlah senyawa mulai dari puluhan hingga jutaan secara efektif. Virtual screening biasanya dilakukan secara bertingkat (hierarkis) dalam sebuah alur kerja, dengan mengombinasikan beberapa metode yang diterapkan secara berurutan sebagai filter untuk menyisihkan senyawa yang tidak relevan.
Pendekatan ini memanfaatkan keunggulan dari setiap metode sekaligus menghindari keterbatasan yang mungkin muncul. Senyawa yang lolos dari semua tahapan ini disebut hit compounds dan perlu divalidasi secara eksperimental di laboratorium untuk mengonfirmasi sifat biologisnya. Virtual screening dibagi ke dalam dua metode utama antara lain pertama, ligan-based yang mempertimbangkan kemiripan antara senyawa aktif dan senyawa target dan kedua, receptor-based, yang menitikberatkan pada kesesuaian senyawa dengan situs pengikatan protein target.
Alur kerja Virtual Screening
Sumber : https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6470506/
Alur kerja virtual screening dalam penemuan obat melibatkan proses penyaringan senyawa kimia yang berpotensi menjadi kandidat obat dengan pendekatan komputasi. Tujuan utama dari pengembangan obat adalah untuk mengidentifikasi senyawa bioaktif yang dapat digunakan dalam pengobatan berbagai penyakit. Proses ini dimulai dengan penentuan target molekuler untuk senyawa tertentu (baik alami maupun sintetis) yang kemudian dilakukan validasi. Virtual screening (VS) kemudian berperan dalam mengidentifikasi hit (kandidat obat aktif) dan mengoptimalkan prospek (senyawa yang aktif secara biologis dan ditingkatkan sifat fisikokimianya agar menjadi obat yang tepat). Proses ini diakhiri dengan uji praklinis dan klinis sebelum disetujui oleh otoritas regulasi.
Kelebihan Virtual Screening
- Hemat Waktu dan Biaya
Virtual screening memungkinkan analisis jutaan senyawa secara komputasi dalam waktu singkat dibandingkan metode eksperimental tradisional, sehingga mengurangi biaya penelitian awal.
- Pemanfaatan Basis Data Luas
Dengan memanfaatkan pustaka kimia virtual yang besar, VS memberikan peluang besar untuk menemukan kandidat obat potensial yang relevan.
- Pengurangan Penggunaan Hewan Uji
Metode ini menggunakan proses awal yang dilakukan melalui simulasi komputer, kebutuhan akan pengujian hewan pada tahap awal penelitian dapat diminimalkan, sesuai dengan prinsip etika penelitian.
- Pengembangan Hipotesis Baru
Metode ini memungkinkan eksplorasi interaksi senyawa dengan target, membuka peluang untuk menghasilkan hipotesis baru terkait aktivitas biologisnya.
Kekurangan Virtual Screening
- Ketergantungan pada Kualitas Data
Keakuratan hasil sangat dipengaruhi oleh kualitas data struktur target atau senyawa yang digunakan. Kesalahan dalam data dapat menghasilkan prediksi yang kurang tepat.
- Terbatas pada Pustaka Kimia
Virtual screening hanya dapat menyaring senyawa yang tersedia dalam basis data kimia, sehingga senyawa potensial di luar pustaka tersebut mungkin terlewatkan.
- Tidak Mempertimbangkan Lingkungan Biologis
Simulasi yang dilakukan tidak selalu menggambarkan kondisi biologis nyata, seperti pengaruh lingkungan molekuler atau dinamika seluler yang memengaruhi interaksi senyawa dengan target.
- Keterbatasan Teknologi dan Perangkat Lunak
Hasil dari virtual screening sangat bergantung pada perangkat lunak dan algoritma yang digunakan, yang mungkin tidak mampu memodelkan interaksi molekul yang kompleks dengan akurat.
Kesimpulan
Virtual screening adalah metode komputer untuk menyaring senyawa kimia potensial dalam penemuan obat. Dengan pendekatan ligan-based dan receptor-based, teknik ini hemat waktu, biaya, dan mengurangi uji hewan, meski terbatas pada kualitas data serta perangkat lunak sehingga virtual screening mempercepat proses pengembangan obat secara efisien.
Daftar Pustaka
Gimeno, A., Montes, M. J., Hernández, S. T., Massagué, A. C., et al. (2019). The Light and Dark Sides of Virtual Screening: What Is There to Know?, International Journal of Molecular Sciences, 20(6).
Handayani, M. S., Sudarko., dan Nugraha, A. S. (2024). Virtual Screening of Inhibitor Compounds for HL-60 Cell Line Using QSAR and Molecular Docking Approaches. Berkala Saintek, 12(1):30-36.
Juliana, K., Amin, M., dan Suarsini, E. (2016). Analisis Virtual Screening Senyawa Alami Anti Aging Kandidat Inhibitor Komplek Protein MMP1. Seminar Nasional Pendidikan dan Saintek.
Lestari, N. A., Isrul, M/. Ramadhan, D. S., dan Fatahu. (2024). Skrining Virtual Berbasis Farmakofor Dari Database Bahan Alam Sebagai Inhibitor Alosterik Mutan T790M/C797 EGFR Untuk Penemuan Obat Kanker Paru. Jurnal Pharmacia Mandala Waluya, 3(3):168-186.
Lionta, E., et al. (2014). “Structure-Based Virtual Screening for Drug Discovery: Principles, Applications, and Recent Advances.” Current Topics in Medicinal Chemistry, 14(16), 1923–1938.
Maia, E. H., Assis, L. C., Oliveira, T. A., Silva, A. M., dan Taranto, A. G. (2020). Structure-Based Virtual Screening: From Classical to Artificial Intelligence. Frontiers in Chemistry, 8:1-18.
Suherman, M., Prasetiawati, R., dn Ramdani, D. (2020). Virtual Screening Of Tamarind Active Compounds (Tamarindus indica L.) On Selective Inhibitor Siklooksigenase-2. Jurnal Ilmiah Farmako Bahari, 11(2):125-136.
Yasuo, N., dan Sekijima, M. (2019). Improved Method of Structure-Based Virtual Screening viaInteraction-Energy-Based Learning. Journal of Chemical Information and Modeling, 59:1050-1061.
https://www.eurekaselect.com/article/100272
Penulis dan Afiliasi
Adella Marsyanti – 22416248201139 – FM22D- Fakultas Farmasi, Universitas Buana Perjuangan Karawang
