Perpustakaan Digital ITB

Sel CHO merupakan sel mamalia yang paling banyak digunakan dalam riset farmasi dan pengembangan bioproses. Namun konsumsi glukosa oleh sel CHO memiliki efisiensi yang rendah, sehingga menyebabkan tingginya akumulasi laktat dan terhambatnya pertumbuhan sel CHO (Warburg effect). Tujuan dari penelitian ini untuk menyusun strategi optimasi pertumbuhan sel CHO menggunakan metode yang lebih ekonomis, efektif, efisien, dan hasil yang robust, yaitu melalui penyusunan model matematis unstructured-unsegregated untuk menjelaskan hubungan konsumsi glukosa, pertumbuhan sel, dan produksi laktat, serta model structured-unsegregated untuk memprediksi strategi optimasi pertumbuhan sel CHO. Metode kerja penelitian ini secara umum terbagi menjadi dua, yaitu penyusunan model unstructured-unsegregated menggunakan data sekunder kultivasi sel CHO pada 5 variasi konsentrasi awal glukosa dan persamaan diferensial sederhana yang diselesaikan menggunakan ODE23 pada syntax Matlab, serta penyusunan model structured-unsegregated menggunakan rangkaian reaksi metabolisme, persamaan biokinetika, dan parameter kinetika metabolisme sel CHO yang diselesaikan menggunakan ODE15s pada Simbiology Matlab. Kedua model dinamis berhasil disusun dan dapat menggambarkan profil pertumbuhan sel, konsumsi glukosa, serta produksi laktat acuan dengan baik (nilai R2 goodness of fit ? 0,9). Dengan menggunakan uji-t two tail diketahui bahwa hasil simulasi antara kedua jenis model tidak berbeda secara signifikan, sehingga dapat menggambarkan sistem metabolisme sel CHO dan didapatkan hasil yang sama. Seluruh nilai parameter kinetika berhasil diestimasi dengan baik (nilai R2 goodness of fit ? 0,9), pada model unstructured-unsegregated didapatkan nilai ? tertinggi yaitu 0,0510/jam dengan pemberian glukosa awal 26 mM, nilai YXS tertinggi yaitu 2,1106% b/b dengan pemberian glukosa awal 43 mM, dan seluruh nilai ? > ? sehingga menunjukkan bahwa produksi laktat berkaitan erat dengan pertumbuhan sel. Pada model structured-unsegregated didapatkan nilai parameter LDHmaxf 0,1260 mM/jam, GLDHmax 0,0013, dan KmASP 0,0400 mM. Laju konversi piruvat menjadi laktat maksimum sangat tinggi (LDHmaxf) dibandingkan laju reaksi lainnya, tingginya akumulasi laktat tersebut dapat dikurangi melalui penambahan dichloroacetate (DCA) kedalam kultur sehingga meningkatkan efisiensi peggunaan glukosa dan meningkatkan kepadatan sel hingga 50%. Berdasarkan hasil tersebut, dapat disimpulkan bahwa pemodelan unstructured-unsegregated yang dikombinasikan dengan structured-unsegregated efektif dan efisien dalam memprediksi strategi penurunan akumulasi laktat, peningkatan efisiensi penggunaan glukosa maupun kepadatan sel CHO.