In Silico, Metode Alternatif untuk Uji Toksisitas Pestisida
- Potensi Metode In Silico untuk Pengembangan Pestisida
- Penerapan Metode In Silico untuk Uji Produk Pestisida di Berbagai Negara
Di era modern yang penuh dengan tuntutan akan produk ramah lingkungan dan proses penelitian yang etis, dunia industri pestisida ditantang untuk terus berinovasi terutama dalam pengembangannya. Selama ini, uji coba pada hewan dan penggunaan bahan kimia dalam jumlah besar menjadi langkah wajib, namun tak jarang memunculkan persoalan etika dan risiko lingkungan. Kini, sebuah pendekatan baru mulai mencuri perhatian, yaitu simulasi komputer atau yang dikenal dengan istilah in silico.
Potensi Metode In Silico untuk Pengembangan Pestisida
In silico merupakan metode yang lahir dari kemajuan pesat di bidang bioinformatika. Melalui teknologi ini, ilmuwan dapat memodelkan bagaimana suatu senyawa bekerja terhadap organisme target, hanya dengan bantuan komputer. Tidak hanya lebih cepat dan hemat biaya, pendekatan ini juga memungkinkan analisis yang jauh lebih detail tanpa menyentuh makhluk hidup secara langsung.
Dalam konteks pestisida, kemajuan teknologi komputer telah memungkinkan para peneliti untuk memprediksi interaksi antara senyawa kimia dan target organisme secara akurat dengan bantuan algoritma canggih. Hal ini menjadikan pendekatan in silico sebagai alat yang sangat menjanjikan dalam menyaring dan mengoptimalkan formula pestisida sebelum dilakukan uji lapangan atau uji biologis. Keunggulan utamanya terletak pada biaya yang jauh lebih rendah, proses yang cepat, kebutuhan alat yang minimal, dan kemudahan standarisasi serta pelatihan penggunaannya.
Selain itu, in silico memungkinkan penggunaan simulasi komputer yang canggih dalam proses evaluasi toksisitas, selektivitas, dan efikasi calon pestisida. Dengan cakupan penggunaan yang semakin jelas dan luas, metode ini membuka peluang besar untuk menghadirkan pestisida yang lebih aman, efektif, dan ramah lingkungan tanpa harus bergantung sepenuhnya pada uji hewan.
Penerapan Metode In Silico untuk Uji Produk Pestisida di Berbagai Negara
difoto oleh Pixabay di Pexel
Pendekatan in silico telah mendapat dukungan dari kebijakan resmi, khususnya dari Uni Eropa melalui peraturan REACH (Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals). Peraturan ini mendorong para peneliti dan industri untuk menggunakan metode in silico dalam menilai keamanan bahan kimia agar bisa mengurangi ketergantungan pada uji coba hewan dan mempercepat proses evaluasi. Selain Uni Eropa, beberapa negara lain juga mulai mengembangkan proyek-proyek in silico.
Sebagai contoh konkret, Amerika Serikat melalui Environmental Protection Agency (EPA) meluncurkan program bernama ToxCast pada tahun 2007. Program ini bertujuan untuk menyaring dan memprioritaskan bahan kimia berdasarkan potensi toksisitasnya terhadap manusia, menggunakan kombinasi uji in vitro dan pendekatan in silico. Program ToxCast menghasilkan data dalam jumlah besar (big data) yang sangat berguna bagi para peneliti.
Dari data tersebut, para peneliti dapat mengetahui bagaimana suatu bahan kimia berpengaruh terhadap sistem tubuh manusia, misalnya, apakah bahan tersebut dapat mengaktifkan atau mengganggu gen tertentu, atau memengaruhi jalur biologis di dalam sel. Informasi ini sangat membantu untuk menilai apakah bahan kimia tersebut berpotensi membahayakan kesehatan (bersifat toksik) atau tidak. Di Korea, sejak tahun 2010, National Institute of Food and Drug Safety Evaluation di bawah Kementerian Keamanan Pangan dan Obat-obatan telah membentuk pusat penelitian khusus untuk mengembangkan teknologi evaluasi toksisitas berbasis sel dan komputasi.
Tujuannya adalah untuk memprediksi reaksi toksik pada sel atau jaringan tanpa bergantung pada hewan uji. Hal ini menjadi penting karena lebih dari 150 juta tikus laboratorium digunakan setiap tahunnya untuk uji toksisitas di Korea. Kementerian Korea berharap dengan mengadopsi metode in silico, penggunaan hewan laboratorium dapat dikurangi hingga setengahnya.
Read more:
Hewan-hewan yang Tak Biasa dalam Uji Coba Ilmiah, Begini Alasannya
Ini sejalan dengan tren global yang mengurangi penggunaan hewan dalam studi toksikologi karena alasan etika dan biaya tinggi. Selain itu, Jepang melalui lembaga penelitian di bawah Kementerian Kesehatan, Tenaga Kerja, dan Kesejahteraan juga telah mengembangkan sistem evaluasi toksisitas berbasis sel virtual. Inisiatif-inisiatif ini menunjukkan pergeseran global menuju metode yang lebih modern, hemat biaya, dan beretika dalam pengujian keamanan bahan kimia.
Dengan berkembangnya ilmu seperti bioteknologi dan teknologi “-omik” (seperti genomik dan proteomik), para ilmuwan kini memiliki cara-cara baru yang lebih canggih untuk mengevaluasi bahan kimia, termasuk pestisida. Salah satu pendekatan yang mulai banyak digunakan adalah genomik fungsional. Pendekatan ini membantu memahami bagaimana gen dalam tubuh bekerja dan bagaimana mereka bereaksi terhadap paparan bahan kimia tertentu.
Genomik fungsional menggunakan teknologi modern yang dapat menguji banyak gen sekaligus dan menganalisis hasilnya secara cepat dengan bantuan komputer. Salah satu contoh yang baik dalam studi toksisitas pestisida menggunakan pendekatan genomik fungsional adalah penelitian terhadap variasi genetik (polimorfisme) pada enzim paraoxonase 1 (PON1) pada manusia. Secara lebih spesifik, gen PON1 memiliki variasi pada posisi ke-192, yang disebut isoform Gln (glutamin) dan Arg (arginin).
Perbedaan ini ternyata memengaruhi seberapa sensitif seseorang terhadap insektisida tertentu atau agen saraf beracun. Artinya, genetik seseorang bisa menentukan tingkat kerentanan mereka terhadap bahan kimia berbahaya, dan ini dapat dipelajari menggunakan teknologi genomik fungsional. Meskipun komputasi tidak dapat sepenuhnya menggantikan makhluk hidup seperti hewan laboratorium, model berbasis komputer dapat membantu dalam tahap skrining awal sebelum melakukan uji in vitro atau in vivo.
Selain itu, metode in silico juga memiliki potensi besar sebagai alternatif untuk menyaring risiko berbagai jenis pestisida terhadap kesehatan masyarakat. Kini saatnya memastikan keamanan produk Anda melalui uji toksisitas pestisida di laboratorium kompeten yang telah terdaftar dalam SK Kementerian Pertanian. Langkah ini penting untuk mendukung pengembangan pestisida yang efektif, aman, dan sesuai regulasi.
Author: Dherika
Editor: Sabilla Reza
Referensi:
Costa, L.G., Cole, T.B., Jarvik, G.P. & Furlong, C.E. (2003). Functional Genomics of the Paraoxonase (PON1) Polymorphisms: Effects on Pesticide Sensitivity, Cardiovascular Disease, and Drug Metabolism. Annu. Rev. Med., 54, 371-392.
Jang, Y., Kim, J.E., Sang., H.J., & Myung, H.C. (2014). Toward a Strategic Approaches in Alternative Tests for Pesticide Safety. Toxicological Research, 30(60), 159-168. http://dx.doi.org/10.5487/TR.2014.30.3.159.
Judson, R.S., Houck, K.A., Kavlock, R.J., Knudsen, T.B., Martin, M.T., Mortensen, H.M., Reif, D.M., Rotroff, D.M., Shah, I., Richard, A.M. & Dix, D.J. (2010) In vitro Screening of Environmental Chemicals for Targeted Testing Prioritization: the ToxCast Project. Environ. Health Perspect., 118, 485- 492.
