Virus chikungunya (CHIKV) adalah patogen yang menyebabkan penyakit demam chikungunya, yang ditandai dengan gejala demam tinggi, nyeri sendi, dan ruam kulit. Virus ini ditularkan melalui gigitan nyamuk Aedes aegypti dan Aedes albopictus yang merupakan vektor utama penyebaran virus. Meskipun penyakit tersebut tidak mengancam nyawa secara langsung, dampaknya terhadap kualitas hidup pasien sangat signifikan, dan tidak ada vaksin atau terapi spesifik yang tersedia saat ini. Oleh karena itu, pengembangan metode deteksi yang cepat dan akurat sangat penting dalam mengatasi wabah penyakit tersebut.

Antibodi berbasis fusi, terutama fragmen single-chain variable (scFv), menawarkan pendekatan potensial untuk deteksi spesifik antigen. Fragmen scFv terdiri dari daerah variabel dari rantai berat dan rantai ringan antibodi, yang digabungkan dalam satu polipeptida. Karakteristik ini memungkinkan scFv untuk mengikat antigen secara spesifik dan dapat digunakan dalam berbagai aplikasi diagnostik dan terapeutik.

Dalam konteks ini, penelitian ini berfokus pada ekspresi scFv-anti-CHIKV-E2, yaitu fragmen antibodi yang dirancang untuk mengenali protein E2 pada virus chikungunya. Protein E2 adalah komponen kunci dari envelope virus yang berperan dalam proses infeksi. Tujuan utama penelitian ini adalah untuk mengekspresikan scFv-anti-CHIKV-E2 dalam Escherichia coli (E. coli) dengan menggunakan sistem ko-ekspresi chaperone, serta mengevaluasi fungsionalitas fragmen antibodi ini melalui metode sensor imun elektrokimia (Gambar 1).

Gambar 1. Ekspresi scFv-anti-CHIKV-E2

Sistem ekspresi E. coli dipilih karena kemampuannya untuk menghasilkan protein dalam jumlah besar dengan biaya yang relatif rendah. Namun, ekspresi protein yang kompleks, seperti scFv-anti-CHIKV-E2, sering kali menghadapi masalah dalam bentuk agregasi atau pembentukan inklusi badan. Untuk mengatasi masalah ini, sistem ko-ekspresi chaperone digunakan. Chaperone adalah protein yang membantu dalam lipatan dan stabilisasi protein target, serta mencegah pembentukan agregat.

Vektor ekspresi yang digunakan dalam penelitian tersebut mengandung gen scFv-anti-CHIKV-E2 dan gen untuk chaperone, seperti GroEL/GroES atau DnaK/DnaJ/GrpE, yang diharapkan dapat meningkatkan efisiensi lipatan dan mengurangi pembentukan inklusi badan. Proses ekspresi dilakukan dengan menginduksi bakteri E. coli yang telah ditransformasi dengan vektor ekspresi pada kondisi suhu rendah untuk meminimalkan akumulasi protein sebagai inklusi badan.

Setelah ekspresi, sel E. coli dikumpulkan dan lysed untuk mengeluarkan protein dari sel. Protein disaring melalui metode afinitas, seperti kolom Ni-NTA untuk His-tag yang melekat pada scFv-anti-CHIKV-E2. Proses pemurnian bertujuan untuk memperoleh scFv-anti-CHIKV-E2 dalam bentuk murni, yang selanjutnya digunakan untuk analisis lebih lanjut.

Untuk menilai fungsionalitas scFv-anti-CHIKV-E2, metode sensor imun elektrokimia digunakan. Sensor tersebut didasarkan pada prinsip pengikatan antigen-antibodi yang menghasilkan sinyal elektrokimia. Elektroda sensor dimodifikasi dengan scFv-anti-CHIKV-E2, dan ikatan dengan protein E2 dari CHIKV pada sampel diuji.

Pengujian dilakukan dengan mencampurkan sampel dengan elektroda yang telah dimodifikasi dan mengukur perubahan sinyal elektrokimia sebagai respons terhadap ikatan antigen. Hasil dari asay ini dapat memberikan indikasi tentang kemampuan scFv-anti-CHIKV-E2 dalam mendeteksi protein E2 dan, pada gilirannya, infeksi CHIKV.

Hasil ekspresi menunjukkan bahwa scFv-anti-CHIKV-E2 dapat diproduksi dalam E. coli dengan penggunaan sistem ko-ekspresi chaperone. Penggunaan chaperone terbukti efektif dalam mengurangi pembentukan inklusi badan dan meningkatkan kadar protein solubilisasi. Protein scFv-anti-CHIKV-E2 yang dipurifikasi memiliki kemurnian yang tinggi, sebagaimana dibuktikan oleh analisis SDS-PAGE dan Western blot.

Asay sensor imun elektrokimia menunjukkan bahwa scFv-anti-CHIKV-E2 memiliki kemampuan deteksi yang baik terhadap protein E2. Perubahan sinyal elektrokimia berbanding lurus dengan konsentrasi protein E2 dalam sampel, menunjukkan sensitivitas dan spesifisitas scFv-anti-CHIKV-E2 dalam mendeteksi antigen. Data ini mendukung potensi penggunaan scFv-anti-CHIKV-E2 sebagai alat deteksi CHIKV dalam aplikasi diagnostik.

Penelitian tersebut membuktikan bahwa scFv-anti-CHIKV-E2 dapat diekspresikan dengan baik dalam sistem E. coli dan dipurifikasi dengan hasil yang memuaskan. Sistem sensor imun elektrokimia yang dikembangkan menunjukkan kemampuan deteksi yang efektif, menjadikannya alat yang berpotensi digunakan dalam deteksi cepat dan akurat virus chikungunya. Pengembangan lebih lanjut dari metode ini dapat membawa dampak signifikan dalam diagnosa dan pengendalian penyakit CHIKV.

DOI: Expression of scFv-anti-CHIKV-E2 in Escherichia coli with chaperones Co-expression, and its functional assay by electrochemical immunosensor

Editor:     Rezekinta Syahputra Sembiring