Bakteriofaga Khusus Escherichia coli yang Diisolasi dari Berbagai Contoh Air di Bogor Tengah, Kota Bogor

Abstract

Keberadaan jasad renik yang sudah tahan terhadap anti jasad renik (antimicrobial resistance, AMR) merupakan ancaman serius dalam dunia kesehatan. Escherichia coli diketahui telah tahan terhadap beberapa anti jasad renik seperti sefalosporin dan fluorokuinolon. Bakteri E. coli dapat menyebabkan masalah serius. Penggunaan faga dalam terapi penyakit yang disebabkan oleh bakteri patogen dinilai cukup menjanjikan karena memiliki kepekaan dan kekhususan yang bagus dibandingkan dengan antibiotika. Tujuan Penelitian adalah mengisolasi E. coli dan mendapatkan faga khusus E. coli serta mencirikan faga yang diperoleh dari beberapa sumber air di Bogor Tengah, Kota Bogor. Contoh air diambil dari tiga titik yang berbeda di Sungai Ciliwung, satu titik air minum hewan, satu titik air ikan hidup dan satu titik air celupan daging di Pasar Merdeka Kota Bogor. Bakteri inang diisolasi terlebih dahulu untuk mendapatkan biakan murni menciri E. coli. Kemudian dilakukan isolasi faga, uji plak, penyimpanan faga, uji bercak, mengukur kadar dan berat molekul protein faga. Bakteri yang diduga E. coli diperoleh dari enam contoh air yang diambil berdasarkan karakter pertumbuhan pada Eosine Methylene Blue Agar (EMBA), Mac Conkey Agar (MCA), pewarnaan Gram, dan Uji IMViC. Faga berhasil diperoleh dari satu isolat bakteri asal air celupan daging dari Pasar Merdeka Kota Bogor dengan kadar sebesar 9,1 x 108 pfu/ml dan tidak ditemukan pada contoh air lainnya. Hasil pemeriksaan menggunakan Analytical Profile Index 20 Enterobacteriaceae (API 20E) menunjukkan kemungkinan besar bakteri inangnnya adalah E. coli (89,5%, low discrimination). Namun demikian, uji lanjutan masih diperlukan untuk mempertegas identitas bakteri inang. Pengujian kisaran inang faga terisolasi menggunakan teknik uji bercak menunjukkan bahwa faga hanya mampu melisis sel bakteri inangnya saja, dan tidak menunjukkan aktivitas litik pada sel bakteri Salmonella, maupun pada lima isolat diduga E. coli yang diperoleh dari penelitian ini, serta pada satu isolat arsip yang menunjukkan persentase rendah sebagai E. coli (37,6%, low discrimination). Bahkan faga terisolasi juga tidak melisiskan bakteri isolat arsip yang telah terkonfirmasi sebagai E. coli dengan API 20E (95%, good identification). Selanjutnya, analisis protein faga dilakukan menggunakan teknik Bradford untuk menghitung kadar protein dan menggunakan teknik Sodium Dodecyl Sulphate–Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS-PAGE) untuk menentukan berat molekul protein penyusunnya. Hasil menunjukkan faga terisolasi mempunyai kadar protein sebesar 11 µg/ml, namun pada pemeriksaan penentuan berat molekulnya belum membuahkan hasil yang meyakinkan. Pita protein yang diduga asal faga dengan kisaran berat molekul 45 kDa dan 60 kDa terlihat samar-samar, dan menjadi tidak muncul pada pengulangan kedua dan ketiga. Dapat disimpulkan bahwa faga terisolasi memiliki kisaran inang yang sempit, yaitu hanya mampu melisiskan bakteri inang yang diduga kuat adalah E. coli. Upaya pengayaan dan pemurnian stok faga sangat penting dilakukan untuk memiliki jumlah stok faga yang melimpah sehingga dapat digunakan pada berbagai pengujian untuk mengetahui karakteristik dan identitas faga terisolasi tersebut.

Kata kunci: analisis protein, Escherichia coli, faga, kisaran inang, tahan terhadap anti jasad renik

The existence of antimicrobials resistant microorganisms is a serious problem in the world. Escherichia coli is known to be resistant to several antibiotics, such as cephalosporin and fluoroquinolones. One of the important bacteria is Escherichia coli. The use of phaga in the therapy of diseases caused by pathogenic bacteria is considered quite promising because it has good sensitivity and specificity compared to antibiotics. The objective of the study was to isolate E. coli and to obtain and characterize specific phages to E. coli from several water sources in Central Bogor, Bogor City. Water samples were taken from three different points in the Ciliwung River, one animal drinking water, one of live fish water and one of meat dipping water in Pasar Merdeka Bogor City. Host bacteria were isolated first to obtain bacterial pure culture, followed by phage isolation, plaque test, phage storage, spot test, determination of the concentration and molecular weight of phage proteins. The suspected E. coli bacteria were obtained from six water samples taken based on their growth character in Eosine Methylene Blue Agar (EMBA), Mac Conkey Agar (MCA), Gram staining, and IMViC tests. Faga was successfully obtained from one bacterial isolate from meat dipping water from Pasar Merdeka Bogor City with a content of 9.1 x 108 pfu / ml and was not found in other water samples. Examination results using Analytical Profile Index 20 Enterobacteriaceae (API 20E) showed most likely the host bacterium is E. coli (89.5%, low discrimination). Although follow-up tests are still needed to confirm the identity of the isolation host. Host range determination of isolated phage using spot test technique showed that the phage reproduced efficiently on the isolation host, but showed no lytic activity on Salmonella, nor on five suspected E. coli isolates obtained from this study, and on one archival isolate showing low percentage E. coli characteristics on API 20E (37.6%, low discrimination). Similarly, isolated phage did not lyse archival bacteria that was confirmed as E. coli using API 20E (95%, good identification). Furthermore, analysis of phage proteins was done using the Bradford technique to calculate protein concentrasion and using the Sodium Dodecyl Sulphate–Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS-PAGE) technique to determine the molecular weight of its proteins. The results showed the isolated phage had a protein content of 11 μg/ml; however, further examination to determine the molecular weight did not produced a substantial result. The protein bands assumed to be originated from the phage with a molecular weight range of 45 kDa and 60 kDa appeared fuzzy, and became undetected at the second and third attempts of SDS-PAGE analysis. It can be concluded that the isolated phage presumably has a narrow host range; it lysed specifically the isolation host that was strongly suggested to be E. coli. Attemps to enrich and purify the isolated phage are very important to provide a sufficient amount of phage that can be utilized to further confirm the identity and characteristics of the isolated phage.

Keywords: antimicrobial resistance, Escherichia coli, host range, phage, protein analysis