Perpustakaan Digital ITB

Sejak United States Food and Drug Administration (US FDA) memberikan persetujuan penggunaan sildenafil sebagai pilihan obat pertama untuk terapi disfungsi ereksi (DE), obat tersebut telah mengalami transformasi penggunaan menjadi lifestyle-drug yang juga digunakan pada kondisi normal untuk mempercepat atau meningkatkan durasi ereksi. Di sisi lain, upaya pembatasan penggunaan sildenafil untuk terapi DE melalui peresepan oleh tenaga medis, menyebabkan sildenafil semakin sulit diperoleh secara bebas. Kondisi tersebut berdampak pada munculnya kriminalitas obat, yaitu penggunaan ilegal sildenafil dan atau turunananya dalam produk herbal dan suplemen kesehatan penambah stamina pria. Keterlibatan street chemistry dan designer drug dalam melakukan riset dan produksi ilegal senyawa turunan sildenafil, turut menjadi hambatan pada proses pengendalian dan penegakan hukum, terutama pada tahapan penyediaan bukti melalui hasil pengujian secara laboratorium. Tidak kurang dari 50 senyawa turunan sildenafil telah teridentifikasi dalam berbagai produk herbal maupun suplemen kesehatan yang beredar secara komersial. Kajian efek farmakologi dan keamanan berbagai senyawa turunan sildenafil tersebut terhadap kesehatan manusia belum dilaporkan. Demikian pula upaya penegakan hukum yang bersifat antisipasif belum bisa dilakukan optimal, karena keterbatasan untuk memperoleh baku pembanding yang sesuai untuk pengujian secara laboratorium. Penelitian disertasi ini bertujuan untuk mendapatkan data afinitas berbagai senyawa turunan sildenafil yang teridentifikasi sebagai adulterant dalam produk herbal dan suplemen kesehatan melalui kajian interaksinya secara in silico terhadap enzim fosfodiesterase tipe-5 (PDE5) sebagai bagian dari proses risk asessment (kajian risiko) sifat hazard senyawa tersebut serta mendapatkan kandidat baku pembanding turunan sildenafil baru. Mekanisme kerja sildenafil pada kondisi DE berdasarkan inhibisi aktifitas katalitik enzim PDE5 sebagai target kerja, memunculkan asumsi bahwa semua senyawa turunan sildenafil juga akan bekerja dengan mekanisme yang sama. Kajian in silico dilakukan melalui tahapan penambatan molekul (molecular docking, MD) dan simulasi dinamika molekul (molecular dynamic simulation, MDS) untuk ii mengamati potensi afinitas 50 senyawa adulterant turunan sildenafil terhadap enzim PDE5 menggunakan sildenafil sebagai pembanding. Melalui tahapan MD diperoleh data gugus fungsi ligan dan residu asam amino protein target yang esensial untuk terjadinya interaksi serta jenis interaksi/ikatan kimia yang terbentuk antara ligan – enzim PDE5. Pada tahapan MDS dilakukan simulasi pergerakan ligan pada sisi pengikatan protein target selama rentang waktu tertentu dan dilakukan perhitungan energi interaksi yang dinyatakan sebagai energi bebas ikatan (DG). Rancangan struktur molekul senyawa turunan sildenafil baru dikembangkan dengan tetap mempertimbangkan potensi afinitasnya terhadap enzim PDE5 berdasarkan keberadaan farmakofor dalam hasil rancangan struktur molekul, serta probabilitas kemudahan sintesisnya. Sintesis senyawa turunan sildenafil baru dilakukan dengan mengacu pada rute sintesis sildenafil menggunakan starting material yang tersedia secara komersial. Konfirmasi struktur dan kemurnian produk sintesis dibuktikan melalui teknik pengukuran spektroskopi resonansi magnetik inti untuk proton dan karbon-13 (1 H- dan 13C-NMR), serta spektroskopi massa resolusi tinggi (HRMS). Pengukuran karakteristik produk sintesis sebagai kandidat baku pembanding dilakukan dengan mencakup parameter uji: identifikasi (FTIR, Spektrometer UV/Vis, KLT, KCKT, dan DSC); uji kemurnian (KCKT), dan penetuan nilai acuan untuk uji kuantisasi (assay by difference). Hasil MD dari 50 senyawa adulterant turunan sildenafil terhadap enzim PDE5 menunjukkan bahwa semua ligan berinteraksi dengan bagian katalitik dari enzim PDE5 dengan nilai DG berada pada rentang -36,5 kJ/mol sampai dengan -57,4 kJ/mol. Fitur farmakofor inhibitor PDE5 dan interaksi penting melalui ikatan hidrogen antara atom pada gugus pirazolopirimidin dengan residu asam amino Gln817 dari enzim PDE5, terbentuk pada kompleks enzim PDE5 dengan 36 ligan, 34 diantaranya menunjukkan potensi afinitas yang lebih kuat dibandingkan sildenafil. Sementara itu, 14 ligan lainnya tidak membentuk ikatan hidrogen dengan Gln817, namun berinteraksi dengan PDE5 dengan membentuk interaksi hidrofobik dan atau ikatan hidrogen dengan residu asam amino selain Gln817. Interaksi ligan dan enzim target PDE5 juga dikaji pada kondisi lingkungan dan fleksibilitas yang lebih kompleks serta terkendali untuk lebih mendekati lingkungan fisiologis normal tubuh manusia, melalui MDS. Selama MDS berlangsung, 50 senyawa adulterant turunan sildenafil sebagai ligan menunjukkan stabilitas interaksi pada bagian katalitik enzim PDE5. Nilai DG interaksi dihitung dengan menggunakan model perhitungan Molecular Mechanics Poisson-Boltzmann Survace Area (MMPBSA), berada pada rentang -38,54 kJ/mol untuk ligan SA07 sampai dengan -212,42 kJ/mol untuk SA27. SA04, SA08, dan SA30 menunjukkan kemiripan orientasi, konformasi, dan interaksi yang terbentuk dalam kompleks PDE5 dengan sildenafil dengan nilai DG masing-masing sebesar -179,42 kJ/mol, -176,16 kJ/mol dan -144,71 kJ/mol, bernilai lebih negatif dibandingkan dengan Nilai DG interaksi sildenafil dengan PDE5. Berdasarkan karakteristik afinitas tersebut, ketiga senyawa adulterant turunan sildenafil ini diprediksi memiliki potensi karakteristik hazard yang setara atau lebih tinggi dari sildenafil. Sintesis kandidat baku pembanding senyawa turunan sildenafil baru dilakukan sebagai salah satu langkah antisipasi terhadap munculnya senyawa adulterant baru. Sebanyak 4 senyawa turunan sildenafil telah disintesis dan dikembangkan sebagai iii kandidat baku pembanding, dengan jumlah perolehan rendemen masing-masing sebesar 80% (NSA-1), 68% (NSA-2), 61% (NSA-3), dan 31% (NSA-4). Hasil pengukuran 1 H-NMR dan 13C-NMR serta HRMS menunjukkan konfirmasi dengan struktur molekul target. Pengukuran karakteristik identifikasi secara FTIR, Spektrofotometer UV/Vis, KLT, dan KCKT; uji kemurnian dengan KCKT; dan penetapan nilai acuan bahan kandidat baku pembanding turunan sildenafil baru menunjukkan hasil yang memenuhi sebagai kandidat baku pembanding untuk tujuan identifikasi dan uji kemurnian dengan nilai acuan diperoleh sebesar 98,88% (NSA-1); 98,05% (NSA-2); 96,06% (NSA-3); dan 99,07% (NSA-4). Potensi afinitas empat senyawa tersebut terhadap enzim PDE5 berdasarkan kajian in silico menunjukkan potensi afinitas dari NSA-3 dan NSA-4 terhadap enzim PDE5, dengan nilai DG masing-masing sebesar -118,15 kJ/mol dan -115,65 kJ/mol.