Vaksin Polivalen Edwardsiella ictaluri Untuk Pencegahan Penyakit Enteric Septicemia of Catfish Pada Ikan Patin (Pangasianodon hypophthalmus).

Abstract

Kasus kematian akibat penyakit Enteric Septicemia of Catfish (ESC) yang disebabkan oleh bakteri Edwardsiella ictaluri menjadi kendala utama pada budidaya ikan patin di Indonesia. Perbedaan kondisi geografis antar wilayah diduga menjadi faktor penyebab variasi fenotipe dan genotipe isolat E. ictaluri. Karakteristik spesifik isolat dapat menjadi dasar pertimbangan dalam pengembangan riset vaksin polivalen E. ictaluri yang mampu memproteksi terhadap variasi antigen heterolog dan meningkatkan nilai relative percent survival (RPS). Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan vaksin polivalen E. ictaluri untuk pencegahan penyakit ESC pada ikan patin, dengan lima tahap penelitian yaitu 1) karakterisasi fenotipe dan genotipe E. ictaluri, 2) identifikasi gen virulen dan evaluasi korelasi terhadap patogenisitas E. ictaluri, 3) profil protein dan toksisitas protein bakteri E. ictaluri pada ikan patin, 4) efikasi berbagai sediaan vaksin inaktif sel utuh E. ictaluri pada ikan patin didukung kajian uji kualitas dan keamanan vaksin, dan 5) efikasi dan proteksi vaksin inaktif polivalen sel utuh E. ictaluri dengan dan tanpa booster pada ikan patin. Penelitian tahap pertama bertujuan mengidentifikasi isolat E. ictaluri secara fenotipe dan genotipe. Karakteristik terhadap tujuhbelas isolat bakteri yang berasal dari wilayah berbeda yaitu tujuh isolat dari Jawa Barat (PCjG, PJlG), PSb5G, PSb3G, PSb1G, PSmH, P), satu isolat dari Jawa Timur (PTaH), dua isolat dari Riau (PR1G, BRSH), tiga isolat dari Sumatera Selatan (B1, B2, A2), satu isolat dari Jambi (PJbH), satu isolat dari Lampung (S.935G), dan dua isolat dari Kalimantan Selatan (PBm1G, PBm2G) secara biokimia dan API 20E teridentifikasi sebagai E. ictaluri. Seluruh isolat termasuk β-hemolitik namun zona paling terang terlihat pada isolat PSb1G, PJbH, A2, P, dan PBm1G. Aktivitas enzim dan profil antibiotik homolog pada semua isolat. Analisis PCR semua isolat dengan primer spesifik E. ictaluri terdeteksi pada 129 bp. Isolat E. ictaluri asal Indonesia menunjukkan variasi genotipe. Semua isolat memiliki kemiripan 99.56-100% dengan strain E. ictaluri 93-146 complete genome. Penelitian tahap kedua bertujuan mengidentifikasi gen virulen dan menganalisis korelasi gen virulen dan patogenisitas dalam menentukan komposisi penyusun vaksin polivalen E. ictaluri. Identifikasi gen virulen menunjukkan hasil variatif dan secara umum pada semua isolat E. ictaluri memiliki gen T6SS (evpC) dan urease. Kematian ikan patin akibat infeksi E. ictaluri tertinggi sebesar 96.67- 100% terjadi pada ikan yang dinfeksi dengan E. ictaluri PSb1G, PJbH, A2, P, dan PBm1G dengan rerata waktu kematian 3.73-4.58 hari pascainfeksi. Mortalitas ikan patin akibat infeksi ESC tidak dipengaruhi oleh jumlah gen virulen yang dimiliki bakteri E. ictaluri. Infeksi E. ictaluri menyebabkan perubahan abnormalitas patologi klinik, gambaran darah, dan kerusakan jaringan. Penelitian tahap ketiga bertujuan menganalisis profil protein, toksisitas sel utuh, dan extracellular product (ECP) serta korelasinya terhadap patogenisitas. Karakterisasi protein sel utuh dan ECP E. ictaluri menggunakan SDS-PAGE ditunjukkan dengan hasil pengukuran berat molekul (BM) pada masing- masing sediaan. Profil protein sel utuh pada isolat PJbH menunjukkan 14 pita protein pada kisaran 11.18-140 kDa, sedangkan pada isolat P dan PBm1G menunjukkan 10 pita protein pada kisaran 11.18-71.06 kDa. Profil protein ECP terdeteksi hanya ditemukan 2 pita, yaitu 11.18 dan 14.30 kDa. Mortalitas tertinggi terjadi pada perlakuan sel utuh P dan PBm1G sebesar 97.78% dan 100% sedangkan pada PJbH menunjukkan kematian rendah sebesar 15.56%. Toksisitas sel utuh menyebabkan gejala klinis, perubahan anatomi dan kerusakan jaringan. Penelitian tahap keempat bertujuan menganalisis sinergitas dan kompetensi berbagai antigen bakterin E.ictaluri dalam menginduksi imunitas pada ikan patin. Hasil dari karakterisasi fenotipe, genotipe, similaritas strain, gen virulen, dan patogenisitas serta potensi sel utuh dijadikan dasar dalam penyusunan formulasi vaksin. Vaksin sebelum digunakan dilakukan uji kualitas dan keamanan terlebih dahulu. Komposisi penyusun vaksin polivalen terdiri dari isolat PJbH, P, dan PBm1G dengan perbandingan 1:1:1. Sediaan vaksin monovalen, bivalen, dan polivalen inaktif sel utuh E. ictaluri inaktivasi formalin 0.3% terbukti aman digunakan dan tidak menimbulkan efek samping pada ikan patin. Efikasi vaksin monovalen, bivalen, dan polivalen E. ictaluri dengan konsentrasi 1010 CFU mL-1 ikan-1 diinjeksikan secara intraperitoneal. Vaksin inaktif polivalen E. ictaluri terbukti mampu memberikan proteksi terbaik dan meningkatkan respons imun spesifik dan non-spesifik hingga pemeliharaan 35 hari. Penelitian tahap kelima bertujuan mengkaji efektivitas dan proteksi vaksin inaktif polivalen sel utuh bakterin E. ictaluri dengan dan tanpa booster dalam menghasilkan respons imun dan meningkatkan kelangsungan hidup ikan patin. Ikan patin divaksinasi dengan vaksin inaktif polivalen bakterin E. ictaluri konsentrasi 1010 dan 109 CFU mL-1 ikan-1. Vaksin inaktif polivalen sel utuh E. ictaluri 1010 CFU mL-1 ikan-1 dengan booster terbukti mampu memberikan proteksi nilai RPS terbaik yaitu sebesar 90.47, 55.00, dan 60.00% ketika diuji tantang dengan isolat PJbH, P, dan PBm1G serta menunjukkan peningkatan respons imun spesifik dan nonspesifik dibanding non-booster hingga pemeliharaan 77 hari. Simpulan akhir dari penelitian ini adalah E. ictaluri yang berasal dari Jawa, Sumatera, dan Kalimantan berbeda secara fenotipe dan genotipe, memiliki variasi jumlah gen virulen yang berbeda namun secara umum memiliki gen T6SS (evpC) dan urease. Infeksi E. ictaluri menyebabkan perubahan abnormalitas patologi klinik, gambaran darah dan kerusakan jaringan. Sel utuh E. ictaluri mengandung komponen faktor virulen yang berperan dalam mekanisme patogenesis infeksi ESC pada ikan patin. Vaksin inaktif polivalen E. ictaluri konsentrasi 1010 CFU mL-1 ikan-1 mampu menginduksi respons imun spesifik dan non-spesifik serta memberikan proteksi terbaik dengan nilai RPS sebesar 61.02% terhadap multiinfeksi E. ictaluri dibanding vaksin monovalen, bivalen, dan kontrol hingga pemeliharaan selama 35 hari. Vaksin polivalen E. ictaluri konsentrasi 1010 CFU mL-1 ikan-1 dengan booster mampu menginduksi respons imun spesifik dan nonspesifik serta memberikan proteksi terbaik dengan nilai RPS tertinggi terhadap infeksi isolat E. ictaluri PJbH, P, dan PBm1G hingga pemeliharaan selama 77 hari.