Calon Promotor Program Padjadjaran Excellence Fast Track Scholarship Tahun 2025

 

Nama Lengkap: Dr. Shabarni Gaffar, S.Si., M.Si.

E-mail: [email protected]

Bidang Keahlian: Biokimia/Biologi Molekul

Prodi S2 Calon Mahasiswa: Bioteknologi

Prodi S3 Calon Mahasiswa: Bioteknologi

Judul Penelitian yang Ditawarkan:

Studi In-Silico Desain Fragmen Antibodi Rekombinan untuk Deteksi Heart Fatty Acid Binding Protein (H-FABP), Produksi dan Pengujiannya sebagai Biomarker Metoda Immunoassay Penyakit Jantung

 

In-Silico Study of Recombinant Antibody Fragment Design for Detection of Heart Fatty Acid Binding Protein (H-FABP), Its Production and Testing as A Biomarker of Heart Disease by Immunoassay Method

 

Abstrak:

Penyakit yang berhubungan dengan kardiovaskular merupakan sekelompok gangguan pada jantung dan pembuluh darah yang mencakup beberapa penyakit, seperti infark miokard, gagal jantung, sindrom koroner akut, aterosklerosis. Umumnya, pasien yang mengalami penyakit kardiovaskular terlambat mengetahui kondisi kesehatannya karena diagnosis penyakit baru dilakukan ketika penyakit sudah melewati tahap awal. Hal ini mempengaruhi penanganan dan pengobatan yang optimal bagi pasien. Oleh sebab itu, dibutuhkan metode diagnosis penyakit jantung yang cepat dan tepat. Biomarker untuk deteksi penyakit jantung yang digunakan selama ini adalah: Troponin I dan CKMB (Kreatin Kinase-MB) untuk mendeteksi kerusakan otot jantung dan serangan jantung, NT-pro BNP (N-terminal pro b-type natriuretic peptide) dan BNP (B-type natriuretic peptide) untuk mendeteksi gagal jantung, serta D-dimer untuk mendeteksi pembekuan darah yang tidak normal dan risiko serangan jantung. FABP3/H-FABP (Heart-Fatty Acid Binding Protein) adalah protein yang berperan dalam pengangkutan dan pengolahan asam lemak dalam sel. Protein ini terutama ditemukan dalam jaringan otot, termasuk otot jantung. H-FABP memiliki beberapa fungsi, antara lain, mengangkut asam lemak ke dalam mitokondria untuk dioksidasi dan menghasilkan energi, mengatur kadar asam lemak dalam sel, berperan dalam proses lipolisis (penguraian lemak). Kadar H-FABP yang abnormal dapat berkaitan dengan penyakit jantung, diabetes, obesitas dan gangguan metabolisme lemak. H-FABP juga dapat digunakan sebagai biomarker untuk mendeteksi kerusakan otot jantung dan memantau kondisi pasien dengan penyakit jantung. Tujuan jangka panjang penelitian ini adalah mengembangkan metode diagnosis berbasis immunoassay untuk deteksi penyakit jantung menggunakan biomarker H-FABP. Kit ELISA untuk deteksi H-FABP sudah tersedia secara komersial. Namun kit ini menggunakan antibody monoclonal IgM anti H-FABP, yang mana produksi IgM membutuhkan metoda hibridoma yang cukup sulit dan mahal. Penelitian ini bertujuan mengembangkan penggunaan fragmen antibodi kecil yang disebut scFv (single chain variable fragment) untuk digunakan sebagai bioreseptor untuk deteksi H-FABP. scFv dapat digunakan sebagai pengganti IgM karena penetrasinya lebih cepat serta biaya produksinya lebih murah. Penelitian ini akan menggunakan pendekatan in-silico untuk mendisain scFv anti H-FABP, produksi scFv anti H-FABP rekombinan dalam inang Escherichia coli dan studi in-vitro deteksi H-FABP menggunakan scFv sebagai bioreseptor pada metoda immunoassay. Tahapan penelitian dimulai dari desain scFv anti H-FABP secara in-silico, studi molecular docking dan molecular dynamic simulation struktur scFv terhadap H-FABP ekspresi scFv dalam inang E. coli, optimasi kondisi ekspresi dan pemurnian scFv; dan pengembangan metoda immunoassay/immunosensor menggunakan scFv rekombinan sebagai bioreseptor untuk diagnosis penyakit jantung. Hasil penelitian ini diharapkan dapat diaplikasikan secara langsung untuk meningkatkan kualitas pelayanan dan penanganan masalah kesehatan masyarakat khususnya di Indonesia. Keberhasilan penelitian ini dapat membuka peluang untuk penelitian serupa dalam aplikasinya untuk penyakit lain.

 

Abstract:

Cardiovascular diseases are a group of disorders affecting the heart and blood vessels, which include several conditions such as myocardial infarction, heart failure, acute coronary syndrome, and atherosclerosis. Generally, patients with cardiovascular diseases are often diagnosed late because the disease is usually detected only after it has progressed beyond the early stages. This delay affects the ability to provide optimal treatment and care. Therefore, there is a need for fast and accurate diagnostic methods for heart disease. Biomarkers currently used for heart disease detection include: Troponin I and CKMB (Creatine Kinase-MB) to detect heart muscle damage and heart attacks, NT-pro BNP (N-terminal pro b-type natriuretic peptide) and BNP (B-type natriuretic peptide) to detect heart failure, and D-dimer to detect abnormal blood clotting and heart attack risk. FABP3/H-FABP (Heart-Fatty Acid Binding Protein) is a protein involved in the transport and metabolism of fatty acids within cells. This protein is primarily found in muscle tissue, including heart muscle. H-FABP has several functions, such as transporting fatty acids into mitochondria for oxidation and energy production, regulating fatty acid levels in cells, and playing a role in lipolysis (fat breakdown). Abnormal levels of H-FABP may be associated with heart disease, diabetes, obesity, and lipid metabolism disorders. H-FABP can also be used as a biomarker for detecting heart muscle damage and monitoring patients with heart disease. The long-term goal of this research is to develop an immunoassay-based diagnostic method for heart disease detection using H-FABP as a biomarker. ELISA kits for H-FABP detection are already commercially available. However, these kits use monoclonal IgM anti-H-FABP antibodies, which require hybridoma methods for production, a process that is relatively complex and costly. This research aims to develop the use of small antibody fragments called scFv (single-chain variable fragments) to serve as bioreceptors for H-FABP detection. scFvs can replace IgM due to their faster penetration and lower production cost. This study will use an in silico approach to design anti-H-FABP scFvs, produce recombinant anti-H-FABP scFvs in Escherichia coli hosts, and perform in vitro studies to detect H-FABP using scFv as a bioreceptor in immunoassay methods. The research stages include designing anti-H-FABP scFvs in silico, conducting molecular docking and molecular dynamics simulations of scFv structure with H-FABP, expressing scFv in E. coli hosts, optimizing expression and purification conditions, and developing immunoassay/immunosensor methods using recombinant scFvs as bioreceptors for heart disease diagnosis. The outcomes of this research are expected to be directly applicable in improving the quality of healthcare services and addressing public health issues, particularly in Indonesia. A successful outcome from this study may open opportunities for similar research applications in other diseases.