Bakteriofag Dapat Mengurangi Kerusakan yang Disebabkan oleh Fracking, Praktik yang Sangat Kontroversial

Bioteknologi untuk Membatasi Polusi Bahan Bakar Fosil

Peningkatan produksi minyak & gas serpih di AS mengubah lanskap energi global dan membantu membalikkan penurunan produksi minyak AS setelah produksi konvensional mencapai puncaknya pada 1970-an.

Sumber: EIA

Perkembangan industri serpih membawa manfaat ekonomi sekaligus tantangan lingkungan. Salah satu tantangan utamanya adalah pengelolaan air yang digunakan dalam rekahan hidraulik dan air limbah yang keluar bersama minyak dan gas.

Produksi minyak serpih membutuhkan banyak air. Studi yang dibahas di sini mengutip data Cekungan Permian untuk 2017: sekitar 1,3 miliar barel air digunakan untuk stimulasi sumur, sementara volume tahunan air terproduksi mencapai sekitar 1,6 miliar barel.

Air terproduksi (produced water, PW) merupakan salah satu aliran limbah utama industri minyak dan gas. Komposisinya berbeda menurut lokasi, tetapi dapat mencakup ion terlarut (garam), senyawa organik volatil (VOC), hidrokarbon, dan senyawa organik lainnya. Campuran kimia yang kompleks ini juga dapat mendukung pertumbuhan bakteri tertentu.

PW dapat diolah untuk digunakan kembali dalam operasi minyak dan gas atau disuntikkan ke sumur pembuangan; penggunaannya bergantung pada kualitas air dan kondisi setempat. Pertumbuhan bakteri dapat menimbulkan masalah: Pseudomonas aeruginosa dapat berkontribusi pada pembentukan biofilm dan korosi, sementara Bacillus megaterium dapat menguraikan hidrokarbon, yaitu komponen minyak yang hendak diekstraksi.

Untuk mengendalikan mikroba, PW dapat diolah dengan agen pengoksidasi seperti ozon, permanganat, dan hidrogen peroksida, atau dengan glutaraldehida, hipoklorit, asam perasetat, serta biosida lainnya. Produksi dan penggunaan bahan kimia tersebut membutuhkan energi dan dapat menimbulkan dampak lingkungan tersendiri.

Bakteri juga dapat mengembangkan mekanisme toleransi atau resistensi terhadap perlakuan tertentu, sehingga pengendaliannya menjadi lebih sulit. Persoalan ini memiliki kemiripan dengan resistensi terhadap antibiotik, meskipun mekanisme dan kondisi penerapannya berbeda.

Bakteriofag, yaitu virus yang menginfeksi bakteri, sedang diteliti sebagai pendekatan biologis untuk membantu mengatasi masalah ini.

(kami membahas bakteriofag dalam konteks resistensi antibiotik dan terapi dalam “Membuat Antibiotik Hidup: BiomX vs Armata (PHGE ) ”)

Bakteriofag Melawan Bakteri

Bakteriofag adalah virus yang menginfeksi bakteri tertentu, bukan sel manusia. Fag memasukkan materi genetiknya ke dalam bakteri inang dan memanfaatkan mesin sel tersebut untuk memperbanyak diri. Kekhususan inang ini menarik untuk pengendalian bakteri, tetapi keamanan penggunaannya tetap perlu dievaluasi.

Interaksi fag dan bakteri sering diibaratkan sebagai kunci dan gembok: fag perlu mengenali reseptor yang sesuai pada permukaan sel bakteri. Karena itu, rentang inangnya biasanya sempit, bahkan dapat terbatas pada galur tertentu dalam satu spesies bakteri.

Fag dan bakteri dapat berevolusi bersama. Kemampuan ini berpotensi membantu pengembangan strategi menghadapi resistensi, tetapi bakteri tetap dapat menjadi resisten terhadap fag; penggunaan fag tidak menjamin bahwa resistensi akan selalu dapat diatasi.

Sumber: Britannica

Fag tertentu dapat tetap aktif dalam kondisi lingkungan yang menantang, seperti salinitas, suhu, atau pH yang tinggi. Namun, ketahanannya bergantung pada jenis fag dan kondisi pengujian. Pemilihan fag yang sesuai karena itu penting untuk pengolahan air terproduksi dari industri serpih.

Bakteriofag untuk Membersihkan Air Limbah

Peneliti dari University of Texas di El Paso dan Arlington serta Universidad Nacional Pedro Henríquez Ureña di Republik Dominika menguji potensi bakteriofag terhadap Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus megaterium. Kedua bakteri digunakan sebagai organisme model yang relevan dengan masalah pengolahan air terproduksi. Pengujian dilakukan pada PW bersalinitas rendah yang telah disterilkan dengan penyaringan, menggunakan fag yang sesuai dengan masing-masing inang.

Dalam kondisi pengujian tersebut, fag menonaktifkan populasi P. aeruginosa yang diuji. Pada B. megaterium, campuran dua fag, Slash dan Palmer, juga menghambat pertumbuhan bakteri. Hasil laboratorium ini mendukung penelitian lanjutan, tetapi belum membuktikan efektivitas yang sama pada seluruh jenis air limbah industri.

Kemajuan Masa Depan dengan Bakteriofag

Agar pendekatan ini dapat digunakan secara luas, diperlukan produksi fag dalam skala besar serta protokol untuk mengintegrasikannya ke dalam pengolahan air limbah industri serpih.

Keterbatasan lainnya adalah kekhususan inang setiap fag. Menargetkan lebih banyak jenis atau galur bakteri memerlukan koleksi fag yang lebih beragam serta ketersediaan fag yang sesuai untuk penerapan industri.

Hasil ini menunjukkan potensi pengendalian bakteri secara biologis sebagai bagian dari pengolahan PW dan kemungkinan pengurangan kebutuhan biosida tertentu. Fag tidak dengan sendirinya menghilangkan garam, hidrokarbon, atau seluruh pencemar kimia, sehingga tahap pengolahan lain tetap diperlukan.

Perusahaan Bakteriofag

Sejumlah perusahaan mengembangkan teknologi bakteriofag, tetapi hanya sebagian yang sahamnya diperdagangkan di bursa. Banyak yang berfokus pada terapi infeksi karena peluang komersialnya, meskipun pengembangan obat memerlukan pembuktian klinis dan menghadapi persyaratan regulasi yang ketat.

Sumber: Pharmaceutical Technology

1.  BiomX

BiomX mengembangkan terapi bakteriofag untuk infeksi yang sulit ditangani, termasuk infeksi Pseudomonas aeruginosa pada pasien fibrosis kistik dan infeksi Staphylococcus aureus pada osteomielitis kaki diabetik (DFO), yaitu infeksi tulang pada kaki pasien diabetes.

Dalam perkiraan pasar yang dikutip artikel ini pada 2024, sekitar 17.000 pasien fibrosis kistik di AS dan Eropa Barat mengalami infeksi PsA kronis. Nilai peluang komersial global diperkirakan sekitar US$1,6 miliar; angka ini merupakan estimasi pasar, bukan pendapatan yang telah dicapai.

Menurut presentasi perusahaan pada 2024, pasien DFO merupakan sebagian besar dari sekitar 160.000 kasus amputasi tungkai bawah pada pasien diabetes setiap tahun di AS. Perusahaan memperkirakan peluang komersial global untuk pengobatan infeksi Staphylococcus aureus pada kelompok ini melebihi US$2 miliar.

Sumber: Biomx

Pada Maret 2024, BiomX mengakuisisi pesaingnya, Adaptive Phage Therapeutics. Gabungan program pengembangannya mencakup dua program fase II, dengan pembacaan hasil yang pada saat itu ditargetkan untuk 2025.

Sumber: Biomx

Hasil awal memberikan alasan untuk melanjutkan penelitian, termasuk kemampuan menembus biofilm dalam pengujian laboratorium dan tolerabilitas yang baik dalam studi klinis awal. Dalam masa pengamatan uji BX004 yang dilaporkan, tidak ditemukan bukti munculnya resistensi bakteri terkait terapi fag. Temuan ini tidak menjamin bahwa resistensi tidak akan muncul dalam penggunaan yang lebih lama atau lebih luas.

BiomX juga pernah meneliti pendekatan untuk dermatitis atopik, yaitu penyakit kulit inflamasi, dengan penelitian yang masih berada pada tahap praklinis dalam konteks artikel ini. Dermatitis atopik bukan sekadar infeksi kulit, meskipun bakteri dapat berperan dalam kondisi tersebut.

2. PHAXIAM Therapeutics (PHXM.PA)

PHAXIAM yang berbasis di Prancis terbentuk melalui penggabungan Pherecydes Pharma dan Erytech Pharma pada Juni 2023 . Pherecydes membawa program pengembangan terapi fag ke perusahaan gabungan tersebut.

Program pengembangan perusahaan menargetkan bakteri yang juga menjadi sasaran BiomX, yaitu Staphylococcus aureus dan Pseudomonas aeruginosa, serta Escherichia coli.

Dalam rencana pengembangan yang dibahas pada 2024, sejumlah uji klinis fase 2 diperkirakan mulai berjalan pada 2025. Jadwal tersebut merupakan proyeksi, bukan hasil yang sudah tercapai.

Sumber: Phaxiam

Program penelitian dan pengembangan perusahaan menawarkan potensi, tetapi keberhasilan klinis dan pendanaannya tetap belum pasti. Penurunan harga saham juga perlu dilihat dalam konteks risiko tersebut. Pada April 2024, perusahaan menyatakan bahwa kasnya diperkirakan cukup untuk mendanai program dan biaya operasi yang direncanakan hingga September 2024, dan sedang meninjau pilihan untuk memperpanjang kecukupan kas.