Bakteriofag adalah virus yang secara spesifik menargetkan bakteri dan, oleh karena itu, dapat digunakan untuk membunuh bakteri tanpa membahayakan sel hewan. Dengan demikian, bakteriofag merupakan alternatif yang menarik dibandingkan antibiotik dalam pengobatan infeksi bakteri pada manusia dan hewan. Bakteriofag sangat bervariasi dalam ukuran, morfologi, genom, spesifisitas inang, dan tropisme strain. Tergantung pada strategi replikasinya, bakteriofag diklasifikasikan sebagai litik (virulen) atau lisogenik (temperat). Fag litik membajak mesin sel bakteri saat masuk, bereplikasi dengan cepat, dan menyebabkan lisis (pecah) sel, melepaskan ratusan partikel virus menular yang siap menginfeksi sel inang lainnya (infeksi produktif). Sebaliknya, fag lisogenik secara stabil mengintegrasikan genomnya ke dalam kromosom bakteri, bertahan secara laten dan bereplikasi bersama dengan kromosom bakteri.
Terapi fag menawarkan keunggulan dibandingkan antibiotik, seperti replikasi diri (fag berkembang biak di hadapan bakteri target, memungkinkan dosis yang lebih kecil dan biaya yang lebih rendah), auto-dosing (fag menghilang setelah eliminasi bakteri target), tidak adanya interferensi dengan bakteri non-target atau sel tubuh (spektrum aksi yang sempit), dan spesifisitas strain yang tinggi. Namun, fitur terakhir ini mungkin menjadi kelemahan, yang dapat diatasi dengan menggunakan koktail bakteriofag (campuran fag yang berbeda). Selain itu, fag lebih ramah lingkungan daripada antibiotik, dapat membersihkan biofilm juga, dan, karena siklus perkembangannya yang pendek, berbiaya rendah serta mudah digunakan dan disimpan.
Fag berevolusi bersama dengan inangnya, dan kemungkinan terjadi adaptasi balik terhadap resistensi yang berkembang, yang pada akhirnya menguntungkan terapi bakteriofag dalam jangka panjang. Untuk meningkatkan terapi bakteriofag, sangat penting untuk memperluas pemahaman tentang fag, khususnya melalui anotasi sekuens genom DNA lengkap untuk identifikasi yang akurat, prediksi efisiensi transduksi, dan penghindaran elemen yang tidak diinginkan. Selain itu, perlu juga untuk mengklarifikasi mekanisme di balik munculnya resistensi fag, yang sebagian besar masih belum diketahui.
Bakteriofag telah digunakan untuk melawan penyakit bakteri pada abad-abad sebelumnya, selama era pra-antibiotik, meskipun sifatnya belum jelas. Negara negara Barat meninggalkan penggunaannya dengan diperkenalkannya antibiotik, dan baru beberapa tahun terakhir bakteriofag ditemukan kembali dan digunakan dalam uji klinis yang diatur, yang terdokumentasi dengan baik dalam literatur ilmiah. Penemuan kembali ini didorong oleh kebutuhan mendesak akan terapi alternatif karena meningkatnya resistensi multi-antibiotik yang relevan secara klinis.
Hasil publikasi dari (Albarella, D. et al. 2025); Terapi Bakteriofag pada Spesies Budidaya Air Tawar dan Air Asin. Mikroorganisme 2025, 13(4), 831), membahas tinjauan tentang kemajuan terbaru dalam pengembangan dan penerapan terapi bakteriofag untuk mengobati penyakit bakteri yang paling umum dan berdampak ekonomi besar pada spesies budidaya air tawar dan air asin.
Terapi Fag dalam Budidaya Perairan
Penyakit bakteri merupakan tantangan utama dalam budidaya perairan, yang mengakibatkan kerugian ekonomi yang besar. Hewan air rentan terhadap berbagai infeksi bakteri atau koinfeksi, karena terpapar berbagai mikroorganisme patogen di lingkungannya.
Dengan tidak adanya vaksin yang efektif yang dapat mencegah sebagian besar penyakit yang menyerang spesies air, atau karena ketidakmungkinan praktis untuk memvaksinasi ikan pada tahap awal kehidupan karena ukurannya yang kecil atau sistem kekebalan tubuh yang belum matang, terapi fag memainkan peran ganda sebagai tindakan terapeutik dan preventif terhadap infeksi bakteri dalam budidaya perairan. Hal ini sangat penting terutama selama produksi larva, sebelum ikan dimasukkan ke dalam wadah budidaya perikanan.
Terapi fag sangat penting untuk mengurangi angka kematian akibat infeksi bakteri dalam budidaya perikanan. Penerapan yang berhasil membutuhkan perencanaan yang cermat mengenai waktu, dosis, dan frekuensi pemberian fag, dengan mempertimbangkan karakteristik virulensi patogen bakteri, sifat wabah, dan dinamika temporal bakteri patogen utama. Dalam konteks ini, terapi fag paling efektif selama musim semi ketika bakteri patogen akuatik menunjukkan keanekaragaman tertinggi, yang berkorelasi dengan risiko wabah yang lebih tinggi. Beberapa faktor memengaruhi efektivitas terapi fag dalam budidaya perikanan, termasuk berat ikan, dosis fag yang dibutuhkan, diagnosis dini penyakit, dan kondisi lingkungan.
Pemilihan rute pemberian fage bergantung pada sifat infeksi, ukuran peternakan, biaya persiapan fage, dan spesies ikan. Tiga metode utama pemberian fage dalam akuakultur adalah perendaman, injeksi, & pemberian oral. Perendaman lebih hemat waktu, sedangkan injeksi, yang ideal untuk infeksi sistemik, lebih memakan waktu dan invasif, berpotensi menyebabkan kematian yang tinggi. Pemberian oral dianggap sebagai metode yang paling praktis karena biayanya rendah dan stres minimal pada ikan.
Namun, tantangannya meliputi hilangnya stabilitas fage dan kondisi asam dan proteolitik di usus, yang mungkin memerlukan sistem pelapisan atau penambahan penetral asam ke suspensi fage. Bakteriofage harus mampu bertahan dalam kondisi kering pada pakan setelah pelapisan untuk aplikasi pakan oral. Kelangsungan hidup fage yang lebih lama sangat penting untuk mengurangi biaya persiapan pakan dan memaksimalkan keuntungan komersial.
Terapi fag dalam budidaya ikan
Limbah akuakultur dan lingkungan telah ditemukan mengandung banyak gen resisten antibiotik dan bakteri resisten antibiotik. Akibatnya, bakteriofag dapat digunakan sebagai alternatif antibiotik, membantu mengurangi penggunaan antibiotik di sumbernya dan mengatasi kekhawatiran terkait antibiotik. Namun, saat ini, fag terutama digunakan dalam penelitian di tingkat laboratorium atau dalam uji coba skala kecil untuk mencegah dan mengendalikan infeksi bakteri resisten antibiotik dalam akuakultur. Penelitian tentang interaksi antara fag dan inang akuatiknya sebagian besar telah dilakukan di lingkungan laut, dengan fokus yang relatif sedikit pada ekosistem air tawar.
Penelitian fag telah berfokus pada beberapa spesies bakteri yang termasuk dalam genus Aeromonas, Vibrio, Edwardsiella, Streptococcus, dan Flavobacterium, yang sangat patogen bagi ikan dan udang. Informasi yang tersedia tentang genus lain lebih sedikit, meskipun patogen ini masih dapat menyebabkan kerusakan ekonomi yang signifikan bagi industri akuakultur. Aeromonas spp. merupakan patogen yang paling banyak dilakukan uji coba in vivo, diikuti oleh Vibrio spp., khususnya pada model larva.
Terapi Fag dalam Budidaya Udang
Di antara bakteri, Vibrio spp. merupakan penyebab utama kerugian ekonomi dalam industri udang, diikuti oleh Aeromonas spp. Semua tahapan siklus hidup udang, dari telur hingga induk, dapat terpengaruh oleh infeksi Vibrio spp., yang biasanya mengakibatkan kematian 100 persen di fasilitas yang terkontaminasi. Genus Vibrio mencakup berbagai spesies patogen yang tidak hanya berdampak pada budidaya ikan tetapi juga budidaya udang. Oleh karena itu, alternatif untuk disinfektan dan jumlah antibiotik yang diizinkan terbatas sedang dieksplorasi, dengan terapi bakteriofag muncul sebagai pilihan yang menjanjikan. Beberapa fag menargetkan beberapa spesies Vibrio, sementara yang lain spesifik untuk strain patogenik tertentu. Di antara spesies Vibrio, yang paling patogen pada udang adalah V. parahaemolyticus, V. harveyi, dan V. alginolyticus.
V. parahaemolyticus secara rutin dipantau di tempat pembibitan udang, bukan hanya karena merupakan penyebab utama gastroenteritis bakteri terkait makanan laut secara global, tetapi juga karena menyebabkan nekrosis, pertumbuhan terhambat, opasitas otot, anoreksia, dan akhirnya kematian pada udang. Beberapa strain bertanggung jawab atas Penyakit Nekrosis Hepatopankreas Akut (AHPND), yang ditandai dengan tingkat kematian hingga 100 persen dalam budidaya udang.
Karena proporsi mikroorganisme tertentu memengaruhi mikroorganisme lain dan seluruh komunitas mikroba, dan mengingat bahwa mikrobiota usus udang memengaruhi kesehatannya, terapi fag dapat berfungsi sebagai tindakan efektif untuk mencegah penyakit nekrosis hepatopankreas akut dalam industri udang. Lebih lanjut, karena penyakit nekrosis hepatopankreas akut dapat disebabkan oleh berbagai strain patogen V. parahaemolyticus, pengembangan koktail bakteriofag yang efektif terhadap berbagai strain V. parahaemolyticus sangat bermanfaat.
Beberapa penelitian telah mengkaji penggunaan berbagai bakteriofag untuk mengendalikan Vibrio patogen. Ini termasuk V. campbellii, yang muncul sebagai patogen oportunistik yang terkait dengan vibriosis bercahaya dan berpotensi terkait dengan penyakit nekrosis hepatopankreatik akut (AHPND). V. harveyi merupakan penyebab kematian yang umum terjadi di tempat penetasan dan sistem budidaya udang larva, selain sebagai patogen bagi ikan, seperti yang disebutkan di atas. V. alginolyticus adalah spesies patogen penting lainnya yang menginfeksi berbagai organisme akuatik, termasuk udang, ikan, dan manusia, dimana ia menyebabkan infeksi kulit dan telinga, serta gastroenteritis akut.
Kesimpulan
Terapi fag semakin dianggap sebagai alternatif paling menjanjikan untuk mengobati penyakit bakteri pada organisme akuatik budidaya. Terapi bakteriofag dalam akuakultur baru populer dalam beberapa tahun terakhir, dan akibatnya, jumlah studi yang tersedia lebih sedikit dibandingkan dengan sektor peternakan lainnya. Kondisi yang perlu dipertimbangkan saat menerapkan terapi fag dalam akuakultur bervariasi dan bergantung pada jenis budidaya. Misalnya, udang memiliki persyaratan yang sangat berbeda dibandingkan dengan ikan. Oleh karena itu, stabilitas fag dalam kondisi tertentu, seperti salinitas air, suhu, pH, dan radiasi ultraviolet, jauh lebih ketat.
Sebagian besar bakteriofag yang dipelajari telah diuji secara in vivo; namun, untuk yang hanya diuji secara in vitro, masih belum memungkinkan untuk menerjemahkan langsung hasil yang diperoleh secara in vitro ke sistem in vivo. Masalah lain adalah bahwa sebagian besar fag yang digunakan dalam akuakultur belum sepenuhnya dikarakterisasi dalam hal fitur genomik dan proteomiknya, sehingga informasi tentang potensi penuh dan kemungkinan toksisitasnya terhadap organisme masih terbatas. Memang, keterbatasan utama penerapan terapi bakteriofag dalam akuakultur adalah kurangnya data komprehensif, yang pada gilirannya membatasi rekayasa genetika fag itu sendiri.
Tantangan lain adalah munculnya strain bakteri patogen bermutasi yang resisten terhadap fag. Dalam konteks ini, koktail beberapa bakteriofag adalah pilihan yang lebih disukai untuk memerangi patogen yang resisten terhadap berbagai obat. Seperti yang ditunjukkan oleh beberapa studi perbandingan antara fag tunggal dan koktail fag, yang terakhir terbukti lebih efektif dalam sebagian besar kasus. Selain itu, metode pemberian juga memengaruhi efektivitas terapi fag.
Pemberian bervariasi tergantung pada karakteristik fag, sifat infeksi, dan spesies hewan. Dalam akuakultur, injeksi umumnya merupakan metode yang paling efektif untuk menargetkan bakteri yang menyebabkan gejala klinis pada organ internal, tetapi metode ini dikaitkan dengan tingkat kematian yang tinggi. Selain itu, ketika hewan berukuran kecil dan banyak, penyuntikan fag dapat memakan banyak tenaga dan waktu. Oleh karena itu, pakan yang mengandung fage (pakan berlapis fage) telah berhasil digunakan untuk mengobati sejumlah besar ikan, memastikan pengiriman fage secara terus menerus pada waktu yang ditentukan.
Secara keseluruhan, terapi fage sebagai alternatif antibiotik untuk mengobati penyakit bakteri dalam akuakultur masih dalam tahap awal pengembangan. Diperlukan pemahaman lebih lanjut tentang kerentanan fage dari strain bakteri virulen, sifat genetik yang terlibat dalam patogenisitas, dan koevolusi fage-bakteri sebelum dapat divalidasi sepenuhnya.
