Resisten obat rifampisin (RR)“Tuberkulosis paru (RR-TB) dan multidrug-resistant-TB (MDR-TB) merupakan masalah utama di seluruh dunia. Kasus RR-TB paru meningkat pesat dari tahun 2015 hingga 2022, lebih dari setengah kasus resisten terhadap obat anti-TB lini pertama. Kasus resisten obat merupakan salah satu faktor risiko untuk MDR‘TB. Beberapa jenis penelitian telah dilakukan tentang identifikasi gen target resistensi obat anti-tuberkulosis di Indonesia, untuk dapat memahami mekanisme resistensi yang berguna untuk deteksi resistensi dan pencegahan.
Antibiotik Bedaquiline (Bdq) telah disetujui oleh Food and Drug Administration untuk digunakan sebagai rejimen antibiotik untuk kasus MDR-TB. Anti‘TB Bdq memiliki daya hambat bakteri TB yang lebih tinggi daripada antibiotik lainnya. Mekanisme resistensi terhadap Bdq terjadi ketika gen atpE mengalami mutasi penyisipan atau penghapusan nukleotida yang dapat menyebabkan pembentukan nukleotida tunggal polimorfisme (SNPs) dan alel mutan. Gen atpE penyandi protein ATPase, merupakan target tempat kerja obat Bedaquiline, dengan akibat penghambatan pertumbuhan bakteri Mycobacterium tuberculosis.
Pada studi cross-sectional ini, observasional deskriptif dilakukan selama 3 bulan mulai Agustus 2022 sampai dengan November 2022, di rumah sakit rujukan, RSUD Dr Soetomo, Jawa Timur, Indonesia; diteliti status efektivitas terapi obat anti-TB Bedaquiline pada pasien TB paru kasus kekambuhan dan kasus baru dengan RR‘TB, dan analisis urutan nukleotida dan asam amino pada gen atpE bakteria Mycobacterium tuberculosis, pada sampel penelitian dari pasien yang telah diobati dengan Bdq. Analisis urutan nukleotida dibandingkan dengan Mycobacterium tuberculosis wild type H37Rv. Selain itu juga dilakukan perbandingan urutan nukleotida pada berbagai Mycobacterium tuberculosis complex (MTBC), menentukan persentase kesamaan dan perbedaan urutan nukleotida, serta spesifisitas gen atpE sebagai target molekuler untuk identifikasi spesies Mycobacteria. Populasi sampel adalah pasien RR-TB Paru yang terdiagnosis oleh GeneXpert®MTB/RIF dan pasien yang telah dirawat atau saat ini dirawat dengan Bdq. Analisis sekuens gen atpE dari hasil PCR dengan primer yang dirancang Thermofisher® dan primer referensi.
Hasil penelitian, Total sampel, 36 pasien setuju untuk menjadi responden untuk pengambilan data demografi pasien dan karakteristik klinis; distribusi usia pasien pada sampel penelitian RR-TB paru yang diobati dengan Bdq di RSUD Dr Soetomo, lebih tinggi pada mereka yang berusia di bawah 50 tahun; lebih banyak perempuan daripada laki-laki dan sebagian besar sudah menikah. Karakteristik klinik, kejadian kekambuhan lebih tinggi dibandingkan pasien RR-TB paru kasus baru. Durasi pengobatan tertinggi pada kelompok pasien dengan pengobatan lebih dari 2 bulan (≥2 bulan). Sebagian besar pasien memiliki indeks massa tubuh yang lebih rendah dan sedikit yang obesitas. Sampel penelitian dengan penyakit penyerta diabetes memiliki angka tertinggi. Semua pasien dalam penelitian ini telah dirawat dengan rejimen pengobatan dengan antibiotic Bdq, dengan kombinasi obat mayoritas dengan Clofazimine (Cfz), Levofloxacin (Lfx), Sikloserin (Cs), Linezolid (Lzd), dan sebagian kecil dengan kombinasi dengan obat Ethambutol (E), Pyrazinamide (Z), Isoniazid (H), dan Ethionamide (Eto) dalam rejimen. Pada 25 sampel dahak yang diperoleh, terdeteksi gen atpE. Pada 12 sampel dilakukan analisis sekuens gen atpE, pada 12 sampel ini terdiri dari 9 pasien kasus kambuh dan 3 kasus baru.
Pada analisis sekuens gen tidak ditemukan SNP dan mutasi pada gen atpE (yang diselaraskan dengan urutan nukleotida pada referensi NCBI), dari sampel pasien TB paru RR kasus baru maupun kasus relaps. Pada penelitian ini, sampel klinis pasien RR-TB di RSUD Dr Soetomo tidak menunjukkan variasi nukleotida pada gen atpE. Pada penelitian ini dilakukan analisis terhadap hasil sekuensing Sanger gen ATP, diselaraskan dengan Mycobacterium tuberculosis wild type H37Rv (NC_000962_.3). Hasil dari beberapa penyelarasan gen atpE menunjukkan kesamaan yang kuat terhadap kelompok MTBC. Pada penelitian dilakukan oleh Andreas K, dkk., pada sampel yang telah terbukti resistensi terhadap Bdq, pengurutan dilakukan menggunakan metode Sanger dan diperoleh SNP dan mutasi pada gen Rv0678 tetapi tidak ditemukan pada gen atpE dengan peningkatan MIC 8 kali lipat, gen RV0678 dan gen glpK tidak dianalisis sebagai bagian mekanisme utama resistensi terhadap Bdq. Namun, suatu studi yang dilakukan oleh Andres dkk., pada tahun 2020, juga menunjukkan adanya potensi kecil untuk menemukan SNP pada gen atpE dari sampel klinis pasien, tetapi mutasi pada gen ini dapat mengakibatkan resistensi terhadap Bdq. Berdasarkan penelitian sebelumnya oleh Andres dkk. yang dilakukan secara in vitro, ditemukan variasi nukleotida pada gen atpE pada M. tuberculosis menyebabkan resistensi terhadap obat anti-TB Bdq, yaitu urutan asam amino (28, 61, dan 63) yang mengkode asam amino Asp, Glu, Al. Sampel pasien dalam penelitian ini dipilih secara acak dari kasus kekambuhan dan kasus baru pada kelompok RR-TB Paru, tidak ada perbedaan urutan gen atpE dan struktur asam amino. Pada sebuah penelitian mengamati pasien dengan Bdq dan rejimen Cfz, menunjukkan peningkatan yang sama di MIC, dua obat anti-tuberkulosis ini bekerja pada target gen yang sama yaitu atpE. Mutasi yang terjadi pada kasus resistensi silang ditemukan kecil pada pasien TB-MDR. Temuan penelitian deteksi kemungkinan mekanisme resistensi terhadap Bdq, antara lain, variasi, dan mutasi yang terjadi pada Rv0678 mengubah pompa repressor efflux MmpS5‘MmpL5 dan menyebabkan resistensi primer terhadap Bdq, sedangkan perubahan struktur gen atpE yang menyebabkan resistensi adalah perubahan pada susunan asam amino yang mengakibatkan perubahan struktur ring rotor ATPase. Studi lain juga mengungkapkan perubahan pada gen PepQ, yang kemungkinan kecil menyebabkan resistensi terhadap Bdq dan Cfz. Mutasi yang terjadi pada gen atpE dan Rv0678 tidak selalu menyebabkan kegagalan pengobatan.
Pengobatan tidak efektif dengan meningkatnya konsentrasi hambat minimal pada spesies M. tuberculosis terhadap Bdq dan Cfz berarti dosis aslinya tidak lagi menjadi efektif setelah bakteri mengalami mutasi. Studi ini hanya bertujuan untuk melakukan sekuensing gen atpE untuk menemukan mutasi pada RR‘MTB dari isolat klinis itu tidak memiliki resistensi terhadap Bdq, seperti yang dijelaskan oleh penelitian sebelumnya, mutasi pada gen Rv0678, pepQ, glpK, dan Rv1979c tidak selalu mengakibatkan kegagalan pengobatan, beberapa hanya dapat meningkatkan MIC tanpa kegagalan pengobatan. Hasil penelitian ini, dapat disarankan metode genotipe atpE dapat digunakan sebagai alat diagnostik untuk mendeteksi resistensi Bdq dengan akurasi yang lebih tinggi daripada metode konvensional dengan metode kultur, dengan risiko lebih rendah kontaminasi dan lebih sedikit waktu yang dibutuhkan, terutama pada negara dengan beban TB tinggi. Akurat, tepat identifikasi gen penyebab resistensi yang stabil dapat membantu dalam menentukan rejimen pengobatan untuk pasien dan keberhasilan pengobatan yang tinggi. Resistensi pada beberapa spesies Mycobacteria terhadap Bdq disebabkan oleh perubahan bentuk mutasi titik yang terjadi pada gen atpE, yang mengkode protein C pada posisi asam amino ke-28 (aspartat) dan (alanin) pada posisi ke-63, yang digantikan oleh prolin dan valin.
Hal ini menyebabkan pemendekan dari asam amino dalam bentuk rantai karbon yang dihasilkan dan mencegah Bdq menempel pada ion proton dan kegagalan proses penghambatan ATPase. Dari hasil analisis urutan nukleotida gen atpE dalam sampel penelitian, dinyatakan efektivitas Bdq masih menjanjikan untuk digunakan jika tidak ada mutasi yang ditemukan pada gen atpE. Saran-saran yang dapat diberikan adalah penggunaan Bdq sesuai dengan pedoman WHO dan pelaksanaannya diamati secara langsung pada strategi program pengobatan. Keuntungan dari penelitian molekuler tentang nukleotida gen atpE, komparatif urutan nukleotida dari sampel yang berasal dari dahak pasien, penargetan gen atpE sebagai penanda resistensi dan deteksi Bdq spesies MTBC yang stabil; dan dilakukan epidemiologi pengawasan molekuler terkait dengan resistensi Bdq. Namun penelitian ini memiliki keterbatasan, penggunaan gen target yang perlu ditambahkan yaitu Rv0678, pepQ, dan glpK, serta menambah jumlah sampel untuk sekuens asam nukleotida.
Kesimpulan penelitian ini mengungkapkan bahwa profil sekuens gen atpE-Mycobacterium tuberculosis dari pasien RR-TB kasus baru maupun kasus kambuh, tidak memiliki mutasi, dan tidak adaperubahan struktur asam amino. Bdq dapat dipercaya sebagaiobat anti-TB yang efektif pada pasien RR-TB, perlu dilakukansurveilans epidemiologis untuk mendeteksi emerging resistensi Bdq, terutama berdasarkan deteksi molekuler. Gen ATP berpotensi untuk digunakan sebagai target surveilansresistensi Bdq dan menunjukkan stabilitas dalam identifikasispesies Mycobacterium tuberculosis dan MTBC.
Informasi detail riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
International Journal of Mycobacteriology ¦ Volume 12 ¦ Issue 2 ¦ April-June 2023. DOI: 10.4103/ijmy.ijmy_40_23
Muhamad Frendy Setyawan, Ni Made Mertaniasih, S. Soedarsono, Zakiyathun Nuha, Yustinus Maladan, Sohkichi Matsumoto; Mycobacterium tuberculosis “ atpE Gene Profile of Bedaquiline-Treated Pulmonary Tuberculosis Patients at the Referral Hospital Dr. Soetomo, Indonesia.
