Perkembangan Vaksin Hepatitis B
Usman Suwandi
Pusat Penelitian dan Pengembangan PT. Kalbe Farma, Jakarta
PENDAHULUAN
Infeksi virus hepatitis B dapat menyebabkan penyakit hati
menahun, sirosis dan karsinoma hepatoselular. Di seluruh
dunia diperkirakan ada lebih 200 juta orang sebagai karier virus
hepati tis B. Oleh karena itu, imunisasi diperlukan terutama
bagi yang mempunyai risiko infeksi tinggi, antara lain
berdacarkan pola epidemiologi, faktor sosio ekonomi, budaya
dan lingkungan. Selain itu adanya transmisi perinatal virus
hepatitis B di beberapa tempat, menunjukkan pentingnya
imunisasi bayi, terutama yang lahir dari ibu karier.
Tujuan vaksinasi hepatitis B antara lain untuk mencegah
penyakit klinis dan transmisi virus hepatitis B ke individu lain.
Faktor yang mempengaruhi imunogenisitas pada waktu imu-
nisasi antara lain faktor host dan faktor imunisasi. Faktor host
meliputi umur, lingkungan dan genetik, sedang faktor imunisasi
meliputi tempat inokulasi, dosis vaksin dan program imunisasi
Virus hepatitis B hanya hidup di dalam sel dan plasma
manusia (dan simpanse). Virus ini tidak dapat berkembang biak
pada media biakan standar yang biasa digunakan membiakkan
virus untuk pembuatan vaksin konvensionil. Kesulitan ini sedikit
menghambat perkembangan pembuatan vaksin hepatitis B.
Pelaksanaan imunisasi aktif terhadap virus hepatitis B pada
manusia, pertama kali dilakukan oleh Krugman dan koleganya
tahun 1971 yaitu menggunakan sediaan serum yang diperoleh
dari karier virus hepatitis B dan diinaktifasi menggunakan panas.
Hasilnya 20 dari 29 anak terlindung dari infeksi virus hepatitis
B. Imunitas dijumpai pada anak-anak yang mempunyai
antibodi terhadapHepatitisB Surf ace Antigen (HBs Ag).Hasil
ini memacu perkembangan pembuatan vaksin hepatitis B lebih
maju, terutama untuk produksi skala besar dair plasma karier.
Vaksin HBs Ag yang dimumikan dari plasma karier dan
inaktifasiformalin/panas telah diproduksi di beberapa laborato-
rium. Namun dengan terbatasnya persediaan plasma, perlunya
seleksi dan kontrol yang ketat untuk mendapatkan vaksin murni
dan bebas sumber infeksi lain, maka pendekatan lain terus
dicari. Problem ini akhirnya dapat teratasi dengan pendekatan
rekombinan DNA. Salah satu sintesis HBs Ag yang telah
berhasil dari sel ragi (yeast) rekombinan. Partikel ini
memperlihatkan sifat imunogenik pada binatang percobaan;
pengujian pada manusia telah berhasil menginduksi anti HBs
dan melindungi dari infeksi virus hepatitis B.
Saat ini setidaknya ada 3 sumber partikel HBs Ag yang
digunakan untuk vaksinasi hepatitis B. Peutama HBs Ag dimur-
nikan dari plasma karier. Metode ini telah berhasil dan efikasinya
tidak disangsikan. Dua sumber lain yaitu melalui pendekatan
teknologi rekombinan DNA, dengan memasukkan gen virus
hepatitis B pengkode HBs Ag ke dalam sel ragi dan sel mamalia.
Selain itu, HBs Ag juga dapat disekresi oleh E. coli, namun
jumlahnya relatif kecil, demikian juga sifat antigeniknya.
Walaupun vaksin hepatitis B sudah dapat diproduksi dan
manfaat serta efikasinya tidak diragukan, para ahli masih di-
sibukkan dengan berbagai percobaan bagi perkembangan vaksin
ini. Usaha mendapatkan vaksin hidup juga dilakukan, misalnya
menggunakan virus vaccinia. Percobaan untuk menguji titer
antibodi yang terinduksi dilakukan pada berbagai hewan per-
cobaan dan hasilnya cukup menggembirakan. Penelitian pem-
buatan antigen secara kimia juga telah berhasil mendapatkan
peptida sintetik yang mampu menginduksi antibodi yang me-
netralisir HBs Ag asli.
VAKSIN DARI PLASMA KARIER
Penggunaan vaksin hepatitis B yang diekstraksi dari plasma
manusia dimulai sejak keberhasilan penelitian Krugman dan
Cermin Dunia Kedokteran No. 68, 1991
22
koleganya tahun 1971. Mereka menggunakan serum yang me-
ngandung virus hepatitis B. Serum ini mereka encerkan 1:10 dan
diinaktivasi panas 90° C selama 1 menit. Vaksinasi dilakukan
pada 29 anak, hasilnya lebih dari separuh terlindung dari infeksi
hepatitis B. Pengembangan vaksin ini selanjutnya menggunakan
antigen lain untuk imunisasi aktif yaitu "Hepatitis B Surface
Antigen" (HBs Ag). Antigen inimerupakan permukaan virus
yang diambil dan dimurnikan dari plasma manusia karier.
Vaksin HBs Ag in merupakan partikel 22 nm mumi,
diiriaktivasi panas, diadsorbsi alum dan bebas dari asam
nukleat; dimaMikan melalui tahap presipitasi, ultrasentrifugasi,
gel filtrasi dan afinitas kromatografi.
Vaksin HBs Ag mempunyai keamanan dan imunogenisitas
baik. $etelah mengalami berbagai perbaikan, lebih dari 30 juta
dosis telah tersebar di dunia dan memperlihatkan keamanan yang
menggembirakan. Hal ini dicapai karena ketatnya inaktifasi dan
purifikasi untuk memusnahkan sumber infeksi serta pengujian
kontrol kualitas untuk menjamin kemurnian produk.
VAKSIN DARI SEL YEAST DAN SEL MAMALIA
Kemajuan di bidang genetika molekuler dan kimia asam
nukleat, telhh memungkinkan identifikasi dan analisis gen
pengkode substansi aktif, transfer di antara organisme dan
memproduksinya di bawah kondisi terkontrol. Gen pengkode
produk tertentu dapat diisolasi dan dibiakkan untuk mempro-
duksi zat tersebut, dengan cara memasukkan molekul DNA
(alami atau sintetik) ke dalam vektor yang sesuai, kemudian
dimasukkan ke dalam host.
Teknik rekombinan ini telah membuka jalan untuk mengem-
bangkan produksi vaksin, terutama sumber infeksi yang belum
tersedia vaksinnya dan untuk meningkatkan vaksin yang ada.
Pendekatan baru terhadap perkembangan vaksin ini sangat ber-
harga terutama untuk mikroorganisme/virus yang tidak dapat
dibialdcan dengan metoda yang ada, seperti virus hepatitis B.
Teknologi rekombinan DNA ini telah berhasil digunakan untuk
memproduksi HBs Ag dengan berbagai sel antara lain sel
prokariot seperti E. coli dan B. subtilis, sel eukariot seperti sel
S. cerevisiae, sel CHO dan sebagainya.
Vaksin hepatitis B yang diproduksi sel ragi rekombinan telah
menjalani pengujian keamanan, imunogenisitas dan evaluasi
klinis. Hasilnya menunjukkan bahwa vaksin ini aman,
antigenik dan relatif bebas efek samping yang merugikan,
bahkan vaksin ini telah dilisensikan dan diproduksi di berbagai
negara. Salah satu keuntungan vaksin dari sel ragi dibanding
dari plasma yaitu siklus produksinya dapat dikurangi, dan
konsistensi dari batch ke batch lebih mudah diperoleh. Bahkan
antigen yang berasal dari sel ragi juga telah dicoba disiapkan
dalam bentuk micellar. Vaksin polipeptida micelle ini di dalam
laboratorium dilaporkan lebih antigenik.
HBs Ag dilepaskan dari sel dengan homogeniser atau disrup-
tion menggunakan glass bead. Pemurnian melalui tahap clarifi-
cation, ultrafiltrasi, kromatografi dan ultrasentrifugasi serta
diabsorbsi dengan alum hidroksida; sebagai pengawet ditam-
bahkan thiomerosal. Karakterisisasi partikel dilakukan dengan
membandingkan HBs Ag dari plasma antara lain meliputi berat
molekul, kompisiii asam amino, densitas dalam CsC1
2
dan se-
bagainya. Analisis imunologis menggunakan antibodi mono-
kional memperlihatkan vaksin dari plasma dan ragi mengandung
epitope yang berperan menginduksi antibodi setelah vaksinasi.
Vaksin HBs Ag rekombinan juga diproduksi menggunakan
sel mamalia yaitu sel Chinese Hamster Ovary (CHO). Gen HBs
Ag dimasukkan ke dalam sel CHO dan sel ini dapat
mensintesis dan mensekresikan partikel HBs Ag 22 nm. Cell
line CHO'dapat mensintesis HBs Ag 15 mcg/10
6
sel/hari.
Bahkan bila cell line ditumbuhkan pada fase stasioner, mereka
dapat mensintesis secara terus menerus dan isolasi HBs Ag
dapat dilakukan berulang-ulang dari supemat biakan sel selama
2 3 minggu. HBs Ag yang dimumikan dari supernat biakan
sel CHO terdiri dari patikel 22 nm yang sangat homogen dan
identik dengan HBs Ag dari serum manusia.
Pada percobaan imunogenisitas pada guinea pig, temyata
50% binatang mempunyai antibodi HBs sesudah imunisasi
HBs Ag 1,5 ug dari sel CHO dan 2 ug HBs Ag dari serum
manusia. Pada simpanse, vaksin HBs Ag rekombinan dari sel
CHO terlihat lebih imunogenik daripada vaksin yang diperoleh
dari ragi. Selain itu simpanse yang divaksinasi dengan vaksin
dari sel CHO mempunyai respon imun seluler dan binatang
yang divaksinasi dengan HBs Ag rekombinan (subtipe ad)
terlindung dari infeksi virus HB subtipe ad & ay.
Jelas bahwa sel CHO rekombinan dapat mensekresikan par-
tikel HBs Ag pada kondisi biakan tertentu dalam bentuk partikel
22 nm yang secara morfologik, biokemik dan antigenik identik
dengan HB sAg plasma. Hasil penelitian pendahuluan melaporkan
bahwa antibodi yang diinduksi setelah 3 bulan infeksi ke tiga,
lebih superior daripada vaksin dari plasma (18,892 MIU/ml vs.
7,586 MIU/ml). Walaupun hasil ini memberikan harapan,
penggunaan cell line CHO untuk memproduksi vaksin hepatitis
B masih dikhawatirkan karena adanya kemungkinan potensi
onkogenik. Untuk menghindari masalah ini, para ahli sudah
mencoba menggunakan virus insekta (baculovirus) sebagai vektor
dalam biakan sel insekta atau larva. Vektor ini tidak patogenik
terhadap vertebrata dan tanaman. Protein disekresikan dalam
jumlah relatif besardengan interval waktu lebih singkat. Perkem-
bangan sistem ini dan aplikasinya untuk produksi vaksin di
masa mendatang mungkin sangat berharga.
VAKSIN VACCINIA
Imunisasi dengan satu kali inokulasi merupakan salah satu
cara vaksinasi yang sangat didambakan terutama untuk vaksi-
nasi masal dengan populasi eukup besar. Saat ini para peneliti
telah berusaha mendapatkan vaksin hidup terhadap hepatitis B
menggunakan virus vaccinia. Vaksin hidup ini sangat potensial
dan telah digunakan untuk memproduksi vaksin hepatitis B,
herpes simpleks, rabies dan lain-lain di dalam laboratorium.
Percobaan pendahuluan pada kelinci telah menyimpulkan
bahwa penggunaan virus vaccinia rekombinan untuk vaksinasi
sangat mungkin. Karakteristik biofisik dan biokimia partikel
Cermin Dunia Kedokteran No. 68, 1991 23
antigenik yang disekresikan oleh virus ini identik dengan HBs
Ag asli. Kelinci dan binatang laboratorium lain yang
diinokulasi dengan virus hibrida ini mampu memproduksi anti-
HBs. Simpanse yang divaksinasi dengan virus vaccinia
rekombinan terlindung dari infeksi virus hepatitis B.
Beberapa keuntungan virus vaccinia rekombinan untuk
memproduksi vaksin antara lain biaya produksinya relatif lebih
rendah, cara vaksinasi relatif lebih mudah, stabilitas baik,
mempunyai shelf life panjang, tidak onkogenik dan tidak
hersifat laten.
VAKSIN POLIPEPI
'
IDA DAN PEPTIDA SINTETIK
Partikel HBs Ag 22 nm telah terbukti merupakan imunogen
yang baik, namun penelitian lebih lanjut telah memperlihatkan
bahwa komponen imunogenik tersebut mungkin merupakan
bagian dari HBs Ag komplek. Para ahli akhirnya dapat memper-
oleh 2 polipeptida dari partikel HBs Ag murni.Kedua polipeptida
mengandung determinan antigenik hepatitis B. Pertama berupa
polipeptida dengan BM 25.000 26.000 (P25) dan bentuk
glikosilatnya dengan BM 28.000 30.000 (GP 30). Keduanya
ternyata merupakan antigen yang efektif. Da purifikasi peptida
ini akhirnya diperoleh antigen dalam bentuk micellar.
Pada pengujian potensi pada mencit, vaksin polipeptida
subunit ini ternyata menimbulkan respon antibodi lebih kuat
daripada antigen partikel 22 nm utuh. Vaksin ini telah
menjalanipengujian keamanan dan efrkasi pada primata non
manusia dan sedang dikembangkan untuk uji klinis. Vaksin
polipeptida micelle ini juga telah dibuat dari HBs Ag yang
dihasilkan oleh sel ragi dan sel mamalia rekombinan.
Keberhasilan isolasi polipeptida p25 dan gp30 dari HBsAg
murni dan bukti bahwa polipeptida tersebut mengandung deter-
minan antigen yang mampu menginduksi anti HBs, telah men-
dorong para ahli untuk mensintesis peptida tersebut secara
kimia. Di swiping itu, dorongan juga diperkuat dengan keber-
hasilan peptida sintetik menginduksi antibodi penetral bakteri
dan virus tanaman.Vaksin peptida sintetik pertama tersebut dibuat
untuk tobacco mosaic, virus, sesudah mengidentifikasi determi-
nan antigeniknya dan rangkaian asam aminonya. Rangkaian
asam amino tersebut ternyata dapat dibuat sintetik dan mampu
menginduksi antibodi dalam binatang percobaan.
Beberapa laboratorium akhirnya berhasil membuat peptida
sintetik yang mengandung rangkaian asam amino identik
dengan molekul p25 HBs Ag. Respon antibodi terhadap
peptida ini muncul 1 2 minggu sesudah imunisasi primer dan
semua binatang menginduksi antibodi sesudah inokulasi kedua.
Mencit yang diimunisasi secara intraperitoneal, menginduksi
anti HBs setelah 7 14 hari inokulasi.
Perkembangan vaksin polipeptida yang disintesis secara
kimia memberikan banyak keuntungan antara lain dapat
memproduksi imunogen yang relatif murah, aman dan uniform
secara kimia, sehingga dapat menggantikan vaksin yang ada
saat ini, yang relatif kurang murni atau mungkin mengandung
determinan antigen mikroba lain.
PENUTUP
Tidak dapat dipungkiri, betapa besar minat para ahli untuk
mengembangkan vaksin hepatitis B. Hal ini dapat dimengerti,
karena hepatitis B merupakan penyakit yang tersebar di
berbagai penjuru dunia dan akibat yang dapat diitimbulkannya
bagi penderita penyakit ini seperti sirosis, penyakit hati kronis,
kanker dan sebagainya. Pengembangan vaksin ini menjadi
lebih menarik dengan kemajuan bidang pendukung yang begitu
pesat seperti rekombinan DNA, antibodi monoklonal, sintesis
kimia oligopeptida, pemrograman komputer, kristalografi,
sehingga struktur protein mudah digambarkan dan determinan
antigen mudah ditentukan.
Berangkat dari antigen virus yang diekstrak dari plasma
manusia karier, vaksin hepatitis B mulai dikembangkan. Antigen
yang lebih spesifrk diidentifikasi dan diisolasi, sehingga diper-
oleh partikel HBs Af 22 nm yang mempunyai sifat imunogenik
dan dapat digunakan untuk vaksinasi. Karena terbatasnya donor
dan rumitnyapurifikasi serta keamanan yang masih disangsikan
walaupun tak terbukti, para ahli mulai memanfaatkan teknologi
rekombinan DNA untuk membuat vaksin hepatitis B. Vaksin
rekombinan pertama yang dipasarkan yaitu antigen HBs Ag
yang diproduksi oleh sel ragi rekombinan. Vaksin ini sudah
terbukti manfaatnya. Untuk mencari vaksin yang imunogenik
lebih kuat, maka dicoba sel lain sebagai host dan didapatkan sel
mamalia Chinese Hamster Ovary. Sel E. coli juga dapat
mengekspresikan HBs Ag, tetapi titernya terlalu rendah.
Dengan vaksin yang sudah ada, para ahli masih disibukkan
mencari kemungkinan lain untuk memproduksi vaksin ini. Dari
hasil analisa HBs Ag, didapatkan polipeptida p25 dan bentuk
glikosilatnya gp30 yang mengandung determinan antigen, se-
hingga dapat digunakan sebagai vaksin. Dengan mengetahui
rangkaian asam amino penyusunnya, maka para ahli dapat mem-
buat peptida secara kimia. Dalam berbagai pengujian ternyata
peptida sintetik mampu menginduksi antibodi terhadap antigen
hepatitis B. Tentu keberhasilan ini sangat menggembirakan, ka-
rena bila vaksin ini dibuat secara kimia, maka homogenitas dan
kemumiannya tak perlu diragukan.
Vaksin hidup menggunakan virus rekombinan juga telah
diuji. Mereka menggunakan virus vaccinia sebagai vektor.
Vaksin ini sudah diuji dengan berbagai hewan percobaan dan
hasilnya cukup menggembirakan. Apabila pendekatan ini
berhasil untuk pembuatan vaksin komersiil, tentu akan
memberi banyak keuntungan seperti cara inokulasi yang relatif
mudah, stabilita, shelf life dan sebagainya.
Selain itu ada lagi pendekatan pembuatan vaksin hepatitis
B menggunakan antibodi sebagai imunogen vaksin. Antibodi
ini diproduksi dengan mengimunisasi binatang menggunakan
antibodi yang mengenai virus HE sebagai antigennya. Vaksin
ini dikenal dengan istilah Anti idiotypes. Pada berbagai
percobaan, antibodi (imunogen) ini mampu menginduksirespon
kekebalan terhadap antigen asli pada mencit dan hamster.
Simpanse yang diimunisasi dengan antibodi ini, dapat
terlindung dan serangan virus HB.
Gencarnya para ahli mencari vaksin alternatif untuk menggan-
Cermin Dunia Kedokteran No. 68, 1991
24
tikan vaksin yang sudah ada bukan berarti vaksin yang ada ini
kurang layak digunakan, tetapi untuk mencari vaksin yang
paling baik dipandang dari berbagai segi.
KEPUSTAKAAN
1.
Hollinger FB. Hepatitis B Virus. Dalam: Virology 2nd ed. New York:
Raven Press Ltd. 1990.2171 2236.
2.
Jin OC. Experiences of Clinical Trials d New Biological Products e.g.
Hepatitis B Vaccine in Singapore. World Biotech Rep. W85; 93 : 119 28.
3.
Kitano K. et al. Recombinant Hepatitis B Virus Surface Antigen P31
Accumulates as particlesin Saccharomyces cerevisiae. Biotechnology 1987
(5) : 281 2.
4.
Michel ML et al. Expression of amplified Hepatitis B Virus Surface Antigen
genes in Chinese Hamster Ovary Cells. Biotechnology 1985 (3) : 561 6.
5.
Patzer El. et al. Cell culture derived recombinant HBs Ag is highly
immunogenic and protects chimpanzees from infection with Hepatitis B
Virus. Biotechnol 1986 (4) : 630 6.
6.
Valenzuela Pet al. Synthesis and Assembly in Yeast of Hepatitis B Surface
Antigen particles containingthe Polyalbumin Receptor. Biotechnol 1985
(3): 317 20.
7.
Valenzuela P. et aL Antigen Engineering in Yeast : Synthesis and
assembly of hybrid Hepatisis B Surface Antigen Herpes Simplex 1 GD
particles. Biotechnol 1985 (3) : 323 32.
8.
Zuekennan AJ. New Hepatitis B Vaccines. BMJ 1985; 290 : 492 6.
9.
Zuckerman AJ. Novel approaches to Hepatitis B Vaccine development.
DN & P. 1988 (1); 1:22 6.
Cermin Dunia Kedokteran No. 68, 1991 25