Pentingnya Kenali 5 Perbedaan Uji In Vitro dan In Vivo yang Perlu Diketahui
Dalam pengembangan produk, bahan aktif, kosmetik, farmasi, hingga berbagai penelitian biologi, istilah uji in vitro dan in vivo cukup sering digunakan. Keduanya sama-sama bertujuan memperoleh data ilmiah, tetapi memiliki pendekatan, model pengujian, serta cara interpretasi hasil yang berbeda.
Secara sederhana, pengujian in vitro dilakukan di luar organisme hidup dalam sistem yang dikendalikan, misalnya menggunakan kultur sel atau sistem laboratorium tertentu. Sementara itu, pengujian in vivo dilakukan pada organisme hidup secara utuh untuk melihat bagaimana suatu bahan atau produk berinteraksi dengan sistem biologis yang lebih kompleks.
FDA juga memasukkan in vitro dan in vivo sebagai dua bentuk penelitian praklinis yang dapat digunakan untuk memperoleh informasi sebelum suatu produk tertentu melanjutkan tahapan pengembangan berikutnya. Namun, keduanya tidak selalu dapat saling menggantikan.
Pemilihan metode harus disesuaikan dengan tujuan penelitian, parameter yang ingin dianalisis, jenis produk, serta kebutuhan data yang ingin diperoleh.
Berikut 5 perbedaan uji in vitro dan in vivo yang penting untuk dipahami.
Daftar Isi:
- 1. Perbedaan Berdasarkan Model Pengujian
- 2. Tingkat Kompleksitas Sistem Biologis
- 3. Tingkat Kontrol terhadap Kondisi Pengujian
- 4. Tujuan dan Tahapan Pengujian
- 5. Interpretasi dan Relevansi Hasil
- Apakah Uji In Vitro Lebih Baik daripada In Vivo?
- Contoh Penggunaan Uji In Vitro dan In Vivo
- Mengapa Metode Pengujian Harus Dipilih dengan Tepat?
1. Perbedaan Berdasarkan Model Pengujian
Perbedaan pertama terletak pada model biologis yang digunakan.
Uji In Vitro
Istilah in vitro berasal dari bahasa Latin yang berarti “di dalam kaca”. Dalam praktik modern, istilah ini tidak hanya terbatas pada tabung reaksi, tetapi mencakup berbagai eksperimen yang dilakukan dalam lingkungan terkendali di luar organisme hidup.
OECD mendefinisikan in vitro sebagai teknik melakukan eksperimen dalam tabung reaksi atau, secara lebih umum, dalam lingkungan terkendali di luar organisme hidup.
Model yang digunakan dapat berupa:
- kultur sel;
- jaringan tertentu;
- mikroorganisme;
- sistem enzim;
- membran buatan; atau
- sistem laboratorium lainnya.
Sebagai contoh, peneliti dapat menggunakan kultur sel untuk mengevaluasi respons sel terhadap suatu bahan aktif dalam konsentrasi tertentu.
Uji In Vivo
Sebaliknya, in vivo berarti pengujian yang dilakukan menggunakan organisme hidup secara utuh. OECD menjelaskan bahwa in vivo melibatkan eksperimen pada organisme hidup secara keseluruhan, berbeda dengan sistem parsial atau lingkungan terkendali in vitro.
Karena menggunakan organisme utuh, pengujian ini dapat memberikan gambaran mengenai respons biologis yang melibatkan berbagai sistem secara bersamaan. Inilah perbedaan paling mendasar dalam uji in vitro dan in vivo.
2. Tingkat Kompleksitas Sistem Biologis
Perbedaan berikutnya terletak pada kompleksitas sistem yang diamati. Dalam metode in vitro, peneliti biasanya dapat mempelajari respons pada tingkat yang lebih spesifik.
Sebagai contoh, penelitian dapat difokuskan pada satu jenis sel, satu target molekuler, atau satu mekanisme biologis tertentu. Pendekatan ini memungkinkan peneliti mengisolasi variabel sehingga hubungan antara bahan yang diuji dan respons biologis dapat diamati secara lebih terkontrol.
Sementara itu, pengujian in vivo melibatkan berbagai sistem biologis secara simultan. Ketika suatu senyawa masuk ke dalam organisme hidup, bahan tersebut dapat mengalami:
- absorpsi;
- distribusi;
- metabolisme;
- interaksi dengan jaringan;
- transformasi biologis; dan
- eliminasi.
Karena itu, hasil pengujian in vivo dapat mencerminkan interaksi yang lebih kompleks dibandingkan sistem in vitro. Namun, kompleksitas ini juga membuat interpretasi hasil tidak selalu sederhana karena lebih banyak faktor yang dapat memengaruhi respons.
3. Tingkat Kontrol terhadap Kondisi Pengujian
Salah satu keunggulan metode in vitro adalah kemampuannya memberikan kontrol yang lebih besar terhadap berbagai kondisi pengujian.
Peneliti dapat mengatur:
- konsentrasi bahan;
- suhu;
- pH;
- waktu paparan;
- jenis sel;
- kondisi media; dan
- berbagai parameter lainnya.
Dengan kondisi yang lebih terkendali, hubungan antara variabel tertentu dapat dipelajari secara lebih spesifik. Sebaliknya, sistem in vivo memiliki variabilitas biologis yang lebih tinggi.
Respons suatu organisme dapat dipengaruhi oleh faktor seperti usia, metabolisme, fisiologi, kondisi tubuh, atau variasi biologis lainnya. Karena itu, uji in vitro dan in vivo dapat menghasilkan jenis data yang berbeda meskipun menggunakan bahan yang sama.
Hal ini bukan berarti salah satu metode lebih baik daripada yang lain. Keduanya menjawab pertanyaan ilmiah yang berbeda.
4. Tujuan dan Tahapan Pengujian
Uji in vitro sering digunakan pada tahap awal penelitian untuk melakukan penyaringan atau screening. Sebagai contoh, ketika terdapat beberapa bahan aktif yang ingin dibandingkan, metode in vitro dapat membantu melihat kandidat mana yang menunjukkan respons biologis paling relevan sebelum dilakukan evaluasi lebih lanjut.
FDA menjelaskan bahwa penelitian praklinis dapat mencakup pendekatan uji in vitro dan in vivo untuk memperoleh informasi tentang potensi toksisitas sebelum pengujian lebih lanjut dilakukan. Dalam pengembangan obat, misalnya, data in vitro dapat digunakan untuk mempelajari karakteristik awal suatu senyawa, sedangkan data in vivo dapat memberikan informasi mengenai respons pada organisme hidup.
Namun, tidak setiap penelitian harus selalu melalui urutan yang sama. Jenis metode yang diperlukan harus ditentukan berdasarkan:
- tujuan penelitian;
- karakteristik bahan;
- endpoint yang akan dianalisis;
- persyaratan regulasi;
- validitas metode; dan
- relevansi biologisnya.
Karena itu, pemilihan uji in vitro dan in vivo sebaiknya tidak dilakukan hanya berdasarkan kemudahan metode, tetapi berdasarkan pertanyaan penelitian yang ingin dijawab.
5. Interpretasi dan Relevansi Hasil
Perbedaan terakhir adalah bagaimana hasil pengujian harus diinterpretasikan. Data in vitro biasanya menggambarkan respons dalam sistem biologis tertentu yang telah dikendalikan.
Artinya, hasil yang diperoleh tidak selalu dapat langsung diterjemahkan menjadi respons yang identik pada organisme hidup. Inilah alasan munculnya konsep In Vitro to In Vivo Extrapolation (IVIVE).
OECD mendefinisikan IVIVE sebagai proses mentransformasikan hasil atau observasi in vitro secara kualitatif maupun kuantitatif untuk memprediksi fenomena in vivo. Dalam bidang farmasi, hubungan antara data in vitro dan in vivo juga telah banyak dipelajari melalui konsep in vitro–in vivo correlation atau IVIVC.
Kajian ilmiah menunjukkan bahwa metode in vitro yang dirancang secara biorelevan dapat membantu memprediksi performa in vivo, tetapi prediksi tersebut tetap memiliki keterbatasan dan bergantung pada model yang digunakan. Karena itu, hasil in vitro sebaiknya tidak langsung dianggap identik dengan hasil yang akan terjadi pada organisme hidup.
Sebaliknya, data in vivo juga perlu ditafsirkan berdasarkan desain penelitian, model organisme, dosis, metode aplikasi, dan parameter lain.
Apakah Uji In Vitro Lebih Baik daripada In Vivo?
Tidak selalu. Pertanyaan yang lebih tepat bukanlah “mana yang lebih baik?”, melainkan metode mana yang paling sesuai untuk menjawab tujuan pengujian?
Uji in vitro memiliki beberapa keunggulan, seperti kondisi yang lebih mudah dikendalikan, kemampuan mempelajari mekanisme tertentu secara spesifik, serta dapat digunakan sebagai pendekatan awal untuk melakukan screening. Sementara itu, uji in vivo memberikan informasi mengenai respons suatu bahan dalam sistem biologis utuh yang memiliki interaksi jauh lebih kompleks.
Pada banyak penelitian, kedua pendekatan dapat saling melengkapi. Literatur mengenai pengembangan obat juga menunjukkan bahwa pengujian in vitro dan metode biologis lainnya sering digunakan sebagai tahap awal sebelum penelitian in vivo dilakukan, terutama untuk membantu memilih kandidat dan memahami mekanisme awal.
Contoh Penggunaan Uji In Vitro dan In Vivo
Penerapan kedua metode sangat luas dan tergantung pada bidang penelitian. Dalam pengembangan kosmetik, misalnya, pendekatan in vitro dapat digunakan untuk mengevaluasi karakteristik tertentu dari suatu bahan atau formulasi melalui model laboratorium yang sesuai.
Sementara itu, metode in vivo dapat digunakan ketika parameter yang ingin dinilai membutuhkan respons biologis pada organisme hidup atau manusia sesuai protokol dan ketentuan etika yang berlaku. Dalam pengujian sunscreen, misalnya, terdapat metode in vitro yang dapat digunakan untuk evaluasi tertentu, sementara beberapa metode penentuan SPF menggunakan pendekatan in vivo.
Dalam penelitian toksikologi, model in vitro juga dapat digunakan untuk mengevaluasi respons seluler terhadap bahan tertentu. Namun, apabila dibutuhkan data mengenai respons sistemik yang melibatkan berbagai organ dan proses metabolisme, pendekatan yang berbeda mungkin diperlukan.
Karena itu, penggunaan uji in vitro dan in vivo harus disesuaikan dengan endpoint dan jenis informasi yang dibutuhkan.
Mengapa Metode Pengujian Harus Dipilih dengan Tepat?
Hasil laboratorium hanya akan bermanfaat apabila metode yang digunakan sesuai dengan tujuan pengujian. Menggunakan metode yang tidak tepat dapat menghasilkan data yang sulit diinterpretasikan atau tidak cukup relevan untuk menjawab pertanyaan penelitian.
Beberapa aspek yang perlu dipertimbangkan sebelum memilih metode antara lain:
- tujuan pengujian;
- karakteristik sampel;
- mekanisme yang ingin dianalisis;
- parameter atau endpoint;
- sensitivitas metode;
- reproduktibilitas;
- kebutuhan regulasi; serta
- relevansi biologis.
Dalam pengembangan metode in vitro, OECD juga menekankan pentingnya praktik laboratorium yang baik, termasuk kualitas sistem uji, dokumentasi, kompetensi personel, prosedur, dan kontrol kualitas agar data yang diperoleh dapat dipercaya.
Tentukan Metode Pengujian yang Tepat untuk Produk Anda
Masih bingung menentukan apakah kebutuhan pengujian Anda memerlukan pendekatan in vitro, in vivo, atau metode laboratorium lainnya? Jangan tentukan metode hanya berdasarkan asumsi.
IML Testing & Research membantu perusahaan menentukan pengujian yang relevan berdasarkan karakteristik sampel, parameter yang ingin dianalisis, serta tujuan penelitian atau pengembangan produk.
Hubungi IML Testing & Research sekarang dan konsultasikan kebutuhan Uji Efikasi, Uji Toksisitas, Biologi Molekuler, maupun Uji Senyawa Kimia bersama tim kami!
Author & Editor: Lina
Daftar Pustaka
OECD. (2018). Guidance Document on Good In Vitro Method Practices (GIVIMP). Organisation for Economic Co-operation and Development.
U.S. Food and Drug Administration. Step 2: Preclinical Research. FDA.
U.S. Food and Drug Administration. Definitions: Comparison of FDA, EPA and OECD Good Laboratory Practice. FDA.
González-García, I., Mangas-Sanjuán, V., Merino-Sanjuán, M., & Bermejo, M. (2015). In vitro-in vivo correlations: general concepts, methodologies and regulatory applications. Drug Development and Industrial Pharmacy, 41(12), 1935–1947.
Jacob, S., & Nair, A. B. (2018). An updated overview with simple and practical approach for developing in vitro-in vivo correlation. Drug Development Research, 79(3), 97–110.
Váradi, J. et al. (2023). Recent options and techniques to assess improved bioavailability: In vitro and ex vivo methods. Pharmaceutics.
Martínez-Rizo, A. B. et al. (2024). Models in vivo and in vitro for the study of acute and chronic inflammatory activity: A comprehensive review. International Immunopharmacology.
