Vaksin terhadap Karies Gigi – Kebutuhan yang mendesak

Abstrak

Karies gigi, penyakit yang menyebabkan lubang gigi, merupakan penyakit infeksi, dan

bakteri streptococcus mutans telah lama dikenal sebagai agen utama penyebab penyakit.

Sebagian besar perawatan sekarang bertujuan untuk menghilangkan bakteri ini atau menekan

virulensinya. Terimakasih pada banyak perkembangan ilmiah, lubang gigi tidak merajalela

seperti sebelumnya, tapi tetap lima kali lebih sering terjadi pada anak daripada asma dan

tujuh kali lebih sering daripada hay fever/rinitis. Sekitar 25% populasi (di Amerika)

membawa sekitar 80% beban penyakit. Jadi ini tetap menjadi masalah serius, khususnya

untuk populasi yang sangat muda, sangat tua, kurang secara ekonomi, memiliki penyakit

kronis, atau yang sementara direhabilitasi. Penelitian saat ini bertujuan mengembangkan

vaksin karies yang kuat dan efektif untuk mencegah karies. Beragam percobaan

eksperimental telah dilakukan menggunakan tikus dan model primata dengan protein antigen

yang berasal dari S.mutans atau S. sobrinus untuk mencegah kolonisasi S. mutans dalam

mulut dan menyebabkan karies gigi. Beberapa strategi telah dikembangkan untuk memicu

sejumlah besar antibodi saliva yang dapat ada selama jangka waktu yang lama dan untuk

membuat memori imun melalui jenis pemberian yang berbeda. Karena itu, pembuangan

karies merupakan tujuan utama dokter gigi. Lebih banyak percobaan klinis dibutuhkan untuk

mengevaluasi keamanan vaksin ini sehingga resiko dapat dihilangkan.

Kata kunci: Karies Gigi; Vaksin; S.mutans; Eksperimen

Pendahuluan

Karies gigi merupakan salah satu penyakit yang sering terjadi pada manusia yang sering pada

negara maju, berkembang, dan kurang berkembang serta terbagi tidak sama dalam tiap

populasi. Di dunia modern, ini telah mencapai ukuran epidemik. Peningkatan prevalensi

global karies gigi mengenai anak-anak juga dewasa, gigi sulung juga gigi permanen, serta

koronal maupun permukaan akar. Karies gigi tetap menjadi masalah mulut utama di sebagian

besar negara maju, mengenai 60-90% anak sekolah dan sebagian besar orang dewasa. Ini

juga merupakan penyakit mulut paling sering terjadi di beberapa negara Asia dan Amerika

Latin. Lebih dari 60% anak berusia dari 5 sampai 17 tahun di Amerika memiliki gigi

permanen yang lubang, hilang, atau ditambal karena karies gigi dan 91% orang dewasa

pernah mengalami karies.

Karies gigi terbentuk melalui interaksi kompleks antara bakteri yang menghasilkan asam dan

karbohidrat, serta banyak faktor host meliputi gigi dan saliva. Penyakit ini berkembang pada

mahkota dan akar gigi, dan dapat muncul saat awal masa kanak-kanak dalam bentuk lubang

gigi agresif yang mengenai gigi sulung bayi dan balita. Sejumlah besar mikroorganisme dapat

dambil dari lesi karies seperti Streptococcus mutans, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus

fermentum, Actinomyces vicosus yang merupakan spesies patogenik utama yang terlibat

dalam dimulainya dan perkembangan lesi karies. Bakteri kariogenik ini mampu

menghasilkan asam dengan menggunakan gula yang ada dalam makanan. S.mutans

merupakan spesies yang paling banyak diantara semua mikroorganisme dan telah dinyatakan

sebagai organisme penyebab karies gigi.

Saat ini beragam strategi pencegahan karies sedang digunakan seperti edukasi kesehatan

mulut, kontrol kimiawi dan mekanis plak, penggunaan fluoride, aplikasi pit dan fissure

sealant, dll. Banyak dari cara-cara ini dapat efektif secara luas. Namun, penghalang ekonomi,

prilaku, atau budaya terhadap penggunaannya melanjutkan epidemik penyakit gigi dalam

mulut pada banyak orang dalam tingkat global. Cara terbaru dalam melawan karies gigi yaitu

melalui perkembangan vaksin yang efektif yang sesuai untuk aplikasi kesehatan masyarakat

khususnya pada lingkungan yang tidak memberikan mereka perawatan kesehatan rutin.

Fokus tinjauan ini yaitu mengenai perkembagnan vaksin yang sesuai untuk mencegah karies

gigi.

Mekanisme kerja Vaksin Gigi yang diusulkan

IgA merupakan komponen utama sekresi kelenjar saliva mayor dan minor sehingga akan

dipertimbangkan untuk menjadi mediator utama imunitas adaptif dalam lingkungan saliva

selain imunoglobulin seperti IgG dan IgM yang berasal dari cairan sirkular gingiva. Sebagai

tambahan, sulkus gingiva juga mengandung beragam komponen selular sistem imun seperti

limfosit, makrofag, dan neutrofil. Beberapa cara yang mungkin yaitu antibodi saliva IgA

bekerja melawan streptococcus mutans ditunjukkan di bawah ini.

a. Jenis bakteri adhesif dari Streptococcus mutans dan Streptococcus sobrinus telah

menunjukkan sebagai antigen yang efektif. IgA saliva dapat bekerja sebagai agglutinin

spesifik yang bekerja dengan reseptor permukaan bakteri dan menghambat kolonisasi dan

pembentukan karies. Selain itu, ini dapat pula mematikan permukaan glukosiltransferase

(GTF) yang dapat secara signifikan mempengaruhi penyakit, sepertinya oleh gangguan

dengan satu atau lebih aktivitas fungsional enzim yang mengakibatkan pengurangan

jumlah plak.

b. Mekanisme penting kedua melibatkan migrasi antigen-sensitized IgA precursor B cells

dari Gut-Associated Lymphoid Tissues (GALT) ke kelenjar saliva. GALT terdiri dari

banyak nodul limfa tunggal dan khususnya Peyer’s patches, yang kaya akan prekursor

IgA B cell yang memiliki potensi untuk mengumpulkan jaringan limfoid dan kelenjar

saliva. Ini memiliki potensi untuk menghambat aktivitas GTF.

c. Komponen humoral dan selular sistem imun sistemik juga ada pada leher gingiva, yang

dapat menggunakan fungsinya pada permukaan gigi pula. Dengan dasar bukti yang

cukup, terbukti bahwa setelah imunisasi subkutan dengan S.mutans, organisme tersebut

difagositosis dan menjalani proses antigenik oleh makrofag dalam jaringan limfoid yang

mencegah antigen HLA Class complex dan melepaskan IL-1. Induksi CD-4 helper dan

CD-8 cytotoxic suppresor cell response dimulai. Interaksi ini memberikan pagian yang

penting dalam mengatur pembentukan antibodi IgG, IgA, dan IgM dan limfosit.

Penelitian Eksperimental

Sejumlah besar kerja eksperimental dalam beberapa dekade telah menunjukkan kemungkinan

memicu imun protektif melawan S.mutans dan perkembangan karies gigi pada model hewan.

Informasi juga bertambah dari beberapa percobaan skala rendah pada sukarelawan dewasa

yang menguji aplikabilitas metode ini pada manusia.

Percobaan pada Hewan

Beberapa produk permukaan atau ekskresi S.mutans telah diajukan sebagai kandidat ideal

persiapan vaksin terhadap karies gigi. Tapi tiga protein antigen yang penting yaitu surface

fibrillar adhesion yang dikenal sebagai AgI/II, glukosiltransferase (GTF) dan glucan binding

protein, semuanya memiliki hubungan yang dapat ditunjukkan dengan virulensi dan proses

kolonisasi di permukaan gigi. Beragam eksperimen telah dilakukan dengan menggunakan

model tikus dan hewan lain. Dengan adanya tantangan yaitu virulen S.mutans dan pemberian

makanan tinggi sukrosa, model ini telah menunjukkan induksi sekret IgA saliva dan

mengalirkan antibodi IgG oleh imunisasi oral atau intranal dengan ketiga protein antigen dan

terdapat pengurangan signifikan karies gigi. Tikus dapat digunakan dengan baik untuk

dilakukan eksperimen karena mereka murah dan mudah diperlihara tapi keterbatasan dalam

penggunaan tikus yaitu durasi eksperimen yang lebih pendek dibandingkan dengan skala

derajat perkembangan karies pada manusia. Karena itu, primata atau monyet telah digunakan

untuk mencapai hasil yang sama seperti pada tikus.

Tapi kami mengabaikan fakta bahwa perkembangan imunitas mukosa berpusat pada memori

imunologi dan respon ingatan setelah terekspos antigen. Sebagian besar penelitian memori

berfokus pada antibodi sistemik dan respon sel, dan tentu merupakan konsep lama, khususnya

yang ditemukan pada eksperimen menggunakan metode sederhana imunisasi oral dengan

membunuh mikroorganisme atau antigen protein yang dimurnikan, diadakan yang

memperoleh memori yang kurang berkembang dalam sistem imun mukosa. Beberapa

penelitian menunjukkan bahwa memori juga dapat dipicu dan dimunculkan lagi dengan

imunisasi mukosa dengan cara memanfaatkan imunogenisitas yang luar biasa serta

adjuvantisitas kolera dan enterotoksin yang berkaitan.

Monyet diimunisasi dengan Streptococcus mutans dengan beberapa cara dengan usaha untuk

memperoleh secara eksklusif respon sekretori IgA. Imunisasi rhesus monyet menggunakan

satu injeksi subkutan antigen I/II atau seluruh sel S.mutans yang menghasilkan pengurangan

sekitar 70% karies permukaan halus dan fisur dibandingkan dengan kelompok kontrol.

Imunisasi yang berhasil pertama kali dilaporkan pada monyet Macaca fascicularis dengan

menginjeksi seluruh sel S.mutans. Penelitian lain yang dilakukan Russell dan Colman pada

spesies monyet yang sama dengan menginjeksi subkutan dengan GTF yang sangat

dimurnikan dari S.mutans serotype c menimbulkan antibodi yang banyak terhadap GTF dan

serum dari hewan ini menghambat sintesis dekstran dan mutan tapi tidak ada korelasi antara

jumlah antibodi terhadap GTF dan perlindungan melawan karies pada hewan ini. Tidak ada

peningkatan titer antibodi yang terdeteksi dalam serum atau seluruh saliva, dari monyet yang

diimunisasi oral dengan kapsul salut enterik yang mengandung s.mutans atau dari dalam

serum, seluruh saliva, atau isi usus dari monyet yang diimunisasi dengan kapsul tanpa salut

yang berisi sel mati dari organisme yang sama. Dari hasil ini, dapat dimengerti bahwa

imunisasi oral dengan S.mutans tidak efektif dalam merangsang respon secretory IgA pada

hewan primata.

Percobaan pada manusia

Beragam percobaan skala kecil manusia pada orang dewasa menunjukkan bahwa

memungkinkan untuk meningkatkan jumlah antibodi S-IgA saliva terhadap streptococcus

mutans dan pada beberapa kasus untuk mengganggu kolonisasi S.mutans. Vaksin ini juga

dapat diberikan pada anak-anak bersama dengan vaksin lain seperti vaksin difteri, tetanus

sebelum munculnya gigi sulung sehingga dapat diperoleh penghambatan maksimal karies

gigi. GTF dari S.sobrinus digabungkan dengan aluminium fosfat (AP) diberikan secara oral

dalam kapsul pada 14 subjek yang menghasilkan peningkatan respon antibodi IgA saliva saat

dikombinasikan dengan adjuvant berbasis aluminium. Sebagai tambahan, imunisasi oral

dengan antigen ini berhubungan dengan gangguan pada repopulasi S.mutans pada rongga

mulut. Karena efek ini relatif pendek, maka usaha untuk memodifikasi dosis antigen,

frekuensi pemberian, komposisi, cara pemberian, atau pemberian antigen untuk sel yang

menghasilkan antigen yang sesuai dapat meningkatkan secara signifikan intensitas dan durasi

respon. Penelitian lain dilakukan dengan memberikan GTF dari S.sobrinus secara topikal di

bibir bawah pada orang dewasa muda. Ini merangsang produksi antibodi lokal dalam kelenjar

saliva minor, juga menyebabkan terhambatnya rekolonisasi S.mutans dalam mulut. Imunisasi

oral pada 7 sukarelawan dewasa dengan kapsul salut enterik yang mengandung 500

mikrogram GTF dari S.mutans juga menyebabkan peningkatan antibodi IgA saliva terhadap

preparat antigen. Saat preparat antigen yang sama diberikan intranasal atau dengan aplikasi

topikal pada tonsil, dalam bentuk dapat larut atau tergabung dalam liposom, antibodi IgA

saliva tetap meningkat. Dibutuhkan percobaan klinis lebih lanjut pada kelompok usia lebih

muda untuk menyediakan bukti yang kuat mengenai respon yang diperoleh dapat menekan

kolonisasi S.mutans dalam mulut.

Komponen Antigen S.mutans yang ditargetkan vaksin

Beberapa komponen protein yang terlibat dalam patogenesis molekular S.mutans dapat

merangsang imunitas protektif. Komponen ini dapat digunakan untuk preparasi vaksin.

Mikroorganisme dapat dibersihkan dari dalam rongga mulut dengan antibody-mediated

aggregation saat bakteri sementara dalam tahap saliva, sebelum kolonisasi. Tinjauan berikut

akan fokus pada adhesin, glukosiltrasferase (GTF), glucan-binding protein (GBP) dan

dextranase, karena sebagian besar eksperimen pengembangan vaksin telah menggunakan

komponen ini.

Adhesin

Komponen antigen yang efektif telah diperoleh dari S.mutans dan S.sobrinus dalam bentuk

protein utuh dan sub-unit vaksin. Rantai polipeptida sederhana ini kira-kira sepanjang 1600

residu. Ag I/II S.mutans mengandung alanine-rich tandem repeating region pada N.terminal

third, dan proline-rich repeat region pada tengah molekul. Regio ini berhubungan aktivitas

adhesin Ag I/II. Metode imunologis mendukung fungsi adhesin-related protein AgI/II dan

repeating region mereka. Banyak bukti in vitro dan in vivo yang menunjukkan bahwa

antibodi dengan spesifisitas untuk S.mutans AgI/II atau S.sobrinus SpaA dapat mengganggu

perlekatan bakteri dan karies gigi. Lebih lanjut, beberapa metode imunisasi menunjukkan

bahwa imunisasi aktif dengan antigen utuh I/II atau imunisasi pasif dengan antibodi

monoklonal atau transgenik pada putative salivary-binding domain epitopes dalam komponen

ini dapat melindungi tikus, primata, atau manusia dari karies gigi yang disebabkan oleh

S.mutans.

Glukosiltransferase (GTF)

Seperti yang sudah dicantumkan, S.mutans yang telah kehilangan kemampuan untuk

menghasilkan GTF tidak mampu menimbulkan penyakit pada model hewan. S.mutans pada

dasarnya memiliki tiga bentuk glukosiltransferase yaitu GTF 1, GTF-S-1, GTF-S; dan

masing-masing gennya yaitu GTF-B, GTF-C, dan GTF-D. Antibodi yang mengarah pada

GTF alami atau rangkaian yang berhubungan dengan fungsi katalitik atau fungsi glucan-

binding akan mengganggu aktivitas sintetik enzim dan dengan pembentukan plak in vitro.

Karena GTF yang berasal dari dua spesies streptococcal kariogenik utama pada manusia,

yaitu S.mutans dan S.sobrinus memiliki rangkaian yang sangat mirip dalam hal fungsional,

maka imunisasi dengan protein GTF atau sub-unit vaksin dari satu spesies dapat merangsang

tindakan perlindungan untuk spesies bakteri lain

Glucan-binding protein (GBP)

Beragam protein dengan sifat mengikat glukan telah ditemukan dalam S.mutans dan

S.sobrinus yang dijelaskan di penelitian lain. S.mutans mensekresi paling kurang tiga protein

yang berbeda dengan aktivitas mengikat glukan: GbpA, GbpB, dan GbpC. GbpA memiliki

rangkaian 563 asam amino. Berat molekular protein tersebut sebesar 59,0 kDa. Protein GbpB

memiliki 431 residue long dan memiliki berat molekular 41,3 kDa. Protein pengikat glukan

ketiga S.mutans yang non-enzimatik yaitu GbpC, terdiri dari 583 asam amino. Protein ini

memiliki berat molekular 63,5 kDa. Dari ketiga protein pengikat glukan S.mutans tersebut,

hanya GbpB yang tampak merangsang respon imun protektif terhadap karies gigi. Ini dapat

dicapai melalui injeksi subkutan GbpB di daerah kelenjar saliva atau dengan aplikasi pada

mukosa melalui intra-nasal.

Dextranases

Dextranase merupakan enzim penting yang dihasilkan oleh S.mutans. Ini memecah dextran

yang merupakan unsur yang penting dari awal plak gigi supaya bakteri tersebut dapat dengan

mudah menghindari plak gigi yang kaya dextran. Dextranase saat digunakan sebagai antigen

dapat mencegah kolonisasi organisme pada awal plak gigi.

Cara imunisasi yang berbeda

Karena IgA merupakan komponen imun utama sekresi kelenjar saliva mayor dan minor,

aplikasi vaksin karies gigi pada mukosa umumnya untuk merangsang antibodi IgA dalam

saliva. Banyak peneliti telah menunjukkan bahwa terpaparnya antigen pada jaringan limfa

dalam perut, hidung, bronkus, atau rektal dapat meningkatkan respon imun, bukan hanya

pada daerah yang dirangsang, tapi juga daerah yang lebih jauh. Karena itu, konsep baru yang

dinamakan “sistem imun mukosa biasa” diajukan oleh Mestecky. Hasilnya, beberapa cara

imunisasi telah ditunjukkan dimana imunisasi melawan S.mutans dapat diberikan pada

individu.

Melalui Oral

Beberapa penelitian sebelumnya tergantung pada induksi imunitas oral dalam gut-associated

lymphoid tissues (GALT) untuk memperoleh respon antibodi IgA saliva. Pada penelitian ini,

antigen diaplikasikan dengan pemberian makanan, intubasi lambung, atau kapsul/liposome

yang mengandung vaksin. Beragam percobaan hewan dilakukan pada tikus bebas kuman

dengan memberikan mereka S.mutans yang mati dalam minuman mereka menghasilkan

pengurangan signifikan karies yang berhubungan dengan peningkatan antibodi IgA saliva.

Imunisasi oral 7 sukarelawan dewasa menggunakan kapsul salut enterik yang mengandung

500 mikrogram GTF dari S.mutans juga menghasilkan peningkatan antibodi IgA saliva

terhadap preparat antigen. Walaupun imunisasi melalui oral tidak ideal hal seperti efek

merusak dari asam lambung pada antigen, atau karena daerah induksi relatif jauh, eksperimen

dengan cara ini menetapkan bahwa induksi imunitas mukosa saja cukup untuk mengubah

arah infeksi S.mutans dan penyakitnya pada model hewan.

Melalui intranasal

Baru-baru ini, usaha telah dilakukan untuk merangsang imunitas protektif pada daerah

induktif mukosa yang lebih dekat dengan rongga mulut. Pemberian antigen intranasal, yang

sasarannya Nasal-associated Lymphoid Tissue (NALT), telah digunakan untuk merangsang

imunitas terhadap banyak antigen bakteri, termasuk yang berhubungan dengan kolonisasi dan

akumulasi s.mutans. Imunitas protektif setelah infeksi S.mutans pada tikus dapat dirangsang

dengan cara intranasal menggunakan antigen S.mutans atau daerah fungsional yang

berhubungan dengan komponen ini. Proteksi dapat ditunjukkan dengan S.mutans AgI/II, SBR

AgI/II, rangkaian 19-mer dalam SBR, Glucan-binding yaitu GTF-B, GbpB S.mutans dan

preparat fimbrial dari S.mutans dengan antigen saja atau dikombinasikan dengan adjuvant

mukosa.

Melalui tonsila

Perhatian besar telah ditimbulkan karena kemampuan aplikasi tonsil untuk merangsang

respon imun dalam rongga mulut. Jaringan tonsil mengandung elemen yang dibutuhkan

untuk induksi respon imun IgA, walaupun IgG memiliki karakteristik respon yang lebih besar

pada jaringan ini. Walaupun begitu, tonsil palatal khususnya tonsil nasofaring telah

disarankan untuk membantu sel prekursor menuju daerah efektor mukosa, seperti kelenjar

saliva. Berhubungan dengan ini, beberapa percobaan menunjukkan bahwa aplikasi topikal sel

S.sobrinus mati pada kelinci dapat merangsang respon imun saliva yang dapat mengurangi

secara signifikan akibat infeksi S.sobrinus. Menariknya, aplikasi tonsilar berulang antigen

tertentu dapat merangsang munculnya sel penghasil antibodi IgA dalam kelenjar saliva minor

dan mayor kelinci.

Kelenjar saliva minor

Bibir, lidah, dan palatum lunak merupakan daerah utama tempat kelenjar saliva minor.

Kelenjar ini dianggap sebagai jalur potensial untuk induksi mukosa respon imun saliva,

karena saluran kelenjarnya yang pendek, dan lebar yang membantu mengurangi akses bakteri

dan produk mereka, serta memberikan agregat jaringan limfa yang sering berkaitan dengan

saluran ini. Eksperimen dimana GTF S.sobrinus diberikan secara topikal pada bibir bawah

pasien dewasa muda yang menunjukkan bahwa jalur ini memiliki potensi untuk pemberian

vaksin karies. Pada eksperimen ini, pasien yang menerima aplikasi GTF pada bibir memiliki

proporsi S.mutans/semua flora streptococcus dalam saliva mereka selama periode enam

minggu setelah profilaksis gigi, dibandingkan dengan kelompok plasebo.

Rektal

Banyak daerah mukosa jauh yang diselidiki mengenai potensi induktif mereka. Contoh,

imunisasi rektal dengan antigen yang bukan dari bakteri mulut, seperti Helicobacter pilori

atau Streptococcus pneumoniae sebagai adjuvant berbasis toksin dapat menghasilkan

munculnya antibodi IgA di daerah saliva yang jauh. Daerah kolo-rektal sebagai lokasi induksi

respon imun mukosa pada manusia disarankan berdasarkan fakta bahwa daerah ini memiliki

konsentrasi flikel limfoid tertinggi dalam saluran pencernaan bawah. Penelitian pendahuluan

menunjukkan bahwa jalur ini dapat pula digunakan untuk merangsang respon IgA saliva

terhadap antigen S.mutans seperti GTF. Karena itu, kita dapat meramalkan penggunaan

vaksin suppositoria sebagai suatu alternatif bagi anak-anak yang sedang dalam pengobatan

pernafasan yang menghalangi aplikasi vaksin secara intranasal.

Jalur sistemik

Serum antibodi IgA, IgG, dan IgM diproduksi sebagai hasil pemberian S.mutans melalui

subkutan pada monyet. Antibodi mencapai rongga mulut melalui cairan sulkus gingiva dan

protektif melawan karies gigi. Sel utuh, dinding sel, dan 185 KD antigen streptococcal telah

diberikan dengan cara yang berbeda. Injeksi subkutan sel mati S.mutans dalam adjuvant

Freud yang tidak sempurna atau aluminium hidroksida menggunakan antibodi IgG, IgM dan

IgA. Penelitian menunjukkan bahwa antibodi IgG bertahan pada titer tinggi, antibodi IgM

turun secara progresif dan antibodi IgA meningkat perlahan. Perkembangan serum antibodi

IgG terjadi dalam beberapa bulan setelah imunisasi, mencapai titer sampai 1:1280 tanpa

adanya perubahan antibodi pada monyet yang diimunisasi. Perlindungan melawan karies

berhubungan dengan peningkatan serum antibodi IgG.

Jalur gingiva-saliva aktif

Untuk membatasi efek samping yang berkaitan dengan cara pemberian vaksin yang lain, dan

untuk melokalisir respon imun, cairan sulkus gingiva telah digunakan sebagai jalur

pemberian. Selain daripada IgG, ini juga berhubungan dengan peningkatan IgA.

Beragam cara yang dicoba seperti di bawah ini:

Injeksi lisosim ke dalam gingiva kelinci, yagn menggunakan antibodi lokal dari respon

sel

Mengusap S.mutans hidup ke dalam gingiva resus monyet gagal merangsang

pembentukan antibodi

Menggunakan antigen Streptococcus dengan berat molekul lebih kecil menghasilkan hasil

yang lebih baik mungkin karena penetrasi yang lebih baik.

Imunisasi pasif – metode lain

Metode lain mengacu pada perkembangan antibodi yang sesuai untuk aplikasi oral secara

pasif untuk melawan karies gigi. Ini memiliki keuntungan potensial yang besar karena

menghindari secara keseluruhan resiko yang mungkin muncul dari imunisasi aktif.

Sebaliknya, dengan tidak adanya respon aktif pada daerah penerima, tidak terdapat induksi

memori imunologis, dan antibodi yang diberikan dapat tetap ada dalam mulut hanya paling

lama beberapa jam atau sampai 3 hari dalam plak. Pemberian antibodi pasif juga sedang

diperiksa mengenai efek pada S.mutans. Beberapa cara telah dicoba.

Obat kumur yang mengandung susu sapi atau kuning telur ayam antibodi igY terhadap sel

S.mutans menyebabkan pengurangan jangka pendek jumlah S.mutans dalam saliva atau

plak gigi.

Perkembangan terakhir dalam imunisasi pasif yaitu penggunaan tanaman transgenik

untuk memberikan antibodi. Peneliti mengembangkan vaksin karies dengan membuat

empat tanama transgenik Nicotiana tabacum yang menghasilkan masing-masing murine

monoklonal antibodi kappa chain, hybrid immunoglobulin A-G heavy chain, murine

joining chain, dan komponen sekretori kelinci. Vaksin ini yang tidak berwarna dan tidak

berasa, dapat diulasi pada gigi daripada diinjeksi dan merupakan vaksin tanaman pertama

yang berasal dari tanaman GM.

Efek yang lebih panjang pada flora dalam mulut tampak setelah aplikasi topikal IgG

monoklonal tikus atau sekretori tanaman transgenik antibodi SigA/G, masing-masing

dengan spesifitas untuk AgI/II.

Peneliti juga bekerja untuk menginjeksi peptida yang menghambat bakteri S.mutans yang

ke dalam buah sehingga lubang dan rasa sakit saat berkunjung ke dokter gigi dapat

menjadi hal di masa lalu. Peneliti British di Guys Hospital London telah mengisolasi gen

dan peptida yang mencegah bakteri melekat pada gigi. Mereka mencari cara untuk

membawa peptida ke dalam mulut melalui apel dan strawberi.

Pemberian pasif antibodi eksogen memberikan keuntungan yaitu menghindari resiko,

walaupun kecil, yang melekat pada prosedur imunisasi aktif, tapi kebutuhan untuk

menyediakan sumber antibodi secara kontinyu untuk menjaga perlindungan dalam waktu

yang lama tetap menjadi tantangan utama. Walaupun teknologi baru untuk membangun dan

menghasilkan antibodi dalam hewan atau tanaman (plantibodies) memberikan prospek untuk

mengurangi harga yang memungkinkan bahan ini tergabung dalam produk untuk penggunaan

sehari-hari, seperti obat kumur dan pasta gigi, namun efektivitas jangka panjang belum dapat

ditunjukkan.

Vaksin DNA baru anti karies Gabungan

Peneliti di Wuhan Institute of Virology, China, mencoba mengembangkan vaksin DNA baru

yang menunjukkan hasil yang menjanjikan dalam mencegah karies gigi. S.mutans memiliki

dua faktor virulensi: sel protein permukaan Pac dan glukosiltransferase (GTF). GTF memiliki

dua daerah fungsional: daerah N-terminal catalytic sucrose-binding (CAT) dan daerah C-

terminal glucan-binding (GLU). Gabungan vaksin DNA anti karies, pGJA-P/VAX,

mengkode dua daerah antigen penting dari S.mutans yaitu Pac dan GLU, berhasil mengurangi

tingkat karies gigi akibat S.mutans pada hewan gnotobiotic. Vaksin gabungan merangsang

percepatan dan peningkatan respon antibodi dalam serum dan saliva dibandingkan dengan

vaksin DNA non-fusion pada kelinci. Namun, efek protektifnya terhadap infeksi S.sobrinus

lemah. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa antibodi terhadap peptida sintesis yang

berasal dari daerah CAT GTF dapat menghambat sintesis glukan yang larut dalam air oleh

S.sobrinus. Karena itu, eksperimen lain dilakukan dengan menggunakan model tikus dan

mencit dimana fragmen CAT OMZ176 gtf-I dari S.sobrinus diklon ke dalam plasmid pGJA-

P/VAX untuk membuat vaksin plasmid rekombinan (pGJGAC/VAX). Respon serum spesifik

saliva IgG dan IgA anti-CAT, anti-Pac, dan anti-GLU terangsang setelah imunisasi dengan

pGJGAC/VAX. Lebih penting lagi, imunisasi pGJGAC/VAX menyediakan proteksi yang

jelas melawan infeksi S.sobrinus; karena tikus yang diimunisasi dengan pGJGAC/VAX

menunjukkan lebih sedikit lesi dentin kecil dan sedang daripada yang diimunisasi dengan

pGJA-P/VAX. Dari pandangan kami, penelitian ini merupakan yang pertama kali berhasil

membuat vaksin anti karies gabungan baru yang mengkode antigen S.mutans dan S.sobrinus.

Adjuvant dan sistem pemberian vaksin

Beberapa percobaan klinis telah dilakukan untuk memeriksa efek protektif imunisasi aktif

menggunakan vaksin karies yang mengandung antigen. Aplikasi mukosa protein yang dapat

larut atau antigen peptida yang dilakukan sendiri jarang menghasilkan respon IgA terus-

menerus. Karena itu, harus dilakukan usaha yang besar untuk mengembangkan

imunomodulator (adjuvant) dan sistem pemberian yang meningkatkan respon mukosa,

meliputi respon terhadap vaksin karies gigi. Beragam cara baru telah dicoba untuk

melampaui kekurangan yang ada.

Peptida sintetik

Cara peptida sintetik menunjukkan bahwa alanine-rich repeat region AgI/II bersifat

imunogenik dan merangsang imunitas protektif. Contohnya, imunisasi subkutan dengan

peptida sintetik yang berasal dari alanine-rich region AgI/II dari S.mutans merangsang tingkat

antibodi serum IgG reaktif dengan rekombinan AgI/II yang lebih tinggi dibandingkan dengan

peptida sintetik yang berasal dari proline-rich region. Peptida sintetik memberikan antibodi

tidak hanya pada cairan sulkus gingiva tapi juga dalam saliva. Peptida sintetik yang

digunakan berasal dari enzim GTF.

Penggabungan dengan subunit toksin Kolera dan E.coli

Ditemukan bahwa penggabungan protein dengan unit non-toksin dari Cholera Toxin (CT)

efektif dalam menekan kolonisasi S.mutans. CT merupakan imunoadjuvant mukosa yang

sering digunakan untuk meningkatkan induksi imunitas mukosa terhadap beragam bakteri

dan virus patogen pada hewan. Aplikasi mukosa protein yang dapat larut atau antigen peptida

saja jarang menghasilkan respon IgA yang meningkat atau terus-menerus. Namun,

penambahan jumlah kecil CT atau E.coli heat-labile enterotoxin (LT) dapat sangat

meningkatkan respon imun mukosa terhadap antigen S.mutans atau peptida yang berasal dari

antigen ini yang diaplikasikan intragastric atau intranasal.

Vaksin rekombinan

Metode rekombinan memberikan domain fungsional yang lebih besar daripada yang dapat

ditampung oleh peptida sintetik. Avirulent strain Salmonella merupakan vektor vaksin yang

efektif sehingga penggabungan menggunakan teknik rekombinan telah digunakan. Laporan

salah satu penelitian menunjukkan bahwa imunisasi oral dengan vaksin Salmonella

rekombinan efektif dalam merangsang perlindungan terhadap S.sobrinus pada tikus dan juga

tetap adanya rekombinan S.typhimurium dalam Peyer’s patches atau limfa spleen tidak

diperlukan untuk merangsang respon imun protektif ini.

Liposome

Liposome telah digunakan dalam pemberian beberapa obat, khususnya obat antikanker

supaya secara efektif mencapai sel target. Liposome ini merupakan pengangkut tertutup

dengan membran fosfolipid bilayer. Liposome dianggap meningkatkan respon imun mukosa

dengan membantu uptake M cell dan pemberian antigen pada limfoid untuk merangsang

jaringan. Efektivitas menggunakan liposome meningkat dua kali lipat pada model tikus. Pada

manusia ditemukan peningkatan antibodi IgA.

Mikrokapsul dan mikropartikel

Kombinasi antigen pada beragam jenis partikel telah digunakan dalam usaha meningkatkan

respon imun mukosa. Microsphere dan mikrokapsul yang terbuat dari poli (lactide-co-

glycolide) (PLGA) telah digunakan sebagai sistem pemberian lokal karena kemampuan

mereka mengontrol tingkat pelepasan, menghindari mekanisme pembersihan antibodi yang

sudah ada, dan berkurang secara perlahan tanpa menimbulkan respon inflamasi terhadap

polimer. Imunisasi oral dengan microsphere ini secara efektif memberikan dan melepaskan

vaksin dalam gut associated limphoid tissue karena ditetapkan dari kemampuan mereka

merangsang penyebaran respon antibodi anti-toksin IgA mukosa.

Konjugasi vaksin

Metode vaksin lain yang dapat menahan lebih dari satu aspek patogenesis molekular

S.mutans yaitu konjugasi kimiawi komponen protein/peptida yang berkaitan secara

fungsional dengan polisakarida bakteri. Adanya peningkatan nilai dalam memasukkan

beberapa target dalam vaksin dihasilkan dari konjugasi protein dengan polisakarida

meningkatkan imunogenisitas T-cell-independent polisakarida.

Resiko dan prospek masa depan mengenai penggunaan vaksin karies

Semua vaksin, tampaknya tidak memiliki resiko jika dibuat dan diberikan dengan baik.

Resiko yang paling serius yaitu sera beberapa pasien dengan demam reumatik yang

menunjukkan reaksi silang serologis antara antigen jaringan jantung dengan antigen tertentu

dari hemolitik Streptococcus. Eksperimen menggunakan antisera dari kelinci yang

diimunisasi dengan sel utuh S.mutans dan dengan protein berat molekul besar dari S.mutans

dilaporkan bereaksi silang dengan kelinci normal dan jaringan jantung manusia. Polipeptida

secara imunologis bereaksi silang dengan jaringan jantung manusia dan miosin otot kelinci

ditemukan dalam membran sel S.mutans dan Streptococcus ratti.

Pada sebagian besar negara berkembang di dunia, terdapat peningkatan dengan cepat karies

gigi pada anak-anak dan remaja. Lebih lagi, rasio populasi dokter gigi yang kurang dan

kurangnya pemberian perawatan gigi yang terorganisasi, membatasi kemungkinan melakukan

metode preventif karies lain. Karena itu, pengembangan vaksin yang efektif dalam mencegah

karies gigi tidak hanya dapat membantu melawan rasa sakit dan masalah kesehatan yang

berhubungan dengan karies, tapi juga menyimpan sejumlah besar uang yang dikeluarkan

untuk perawatan restoratif di seluruh dunia. Karena karies gigi biasanya berkembang lambat

dan dapat muncul di sepanjang kehidupan, diharapkan bahwa proteksi imun dapat bertahan

lama. Sangat dimengerti bahwa S.mutans bukan merupakan satu-satunya mikroorganisme

kariogenik dan terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi perkembangan penyakit.

Pertanyaan utama yang muncul yaitu seberapa besar vaksinasi terhadap S.mutans mengurangi

insidensi karies gigi. Terapi vaksin tradisional mengindikasikan bahwa imunisasi harus

dilakukan sebelum infeksi. Berdasarkan pola kolonisasi S.mutans yang jelas dan hubungan

organisme ini dengan penyakit, dapat menyarankan bahwa imunisasi untuk karies gigi harus

dimulai lebih awal pada usia dua tahun untuk populasi dibawah resiko “normal” infeksi. Jika

kolonisasi bakteri biofilm gigi selesai setelah erupsi semua gigi sulung, dan jika melalui

imunisasi dapat mencegah kolonisasi S.mutans sebelum periode ini, maka keuntungan

imunisasi sejak dini dapat meluas sampai gigi tetap mulai erupsi, memperlihatkan kondisi

ekologis yang baru. Karena itu, vaksinasi yang diarahkan terhadap S.mutans akan menjalani

jalan yang panjang dalam meningkatkan status karies di populasi yang rentan dan berperan

sebagai ukuran kesehatan masyarakat bagi yang lainnya. Namun, harus dilakukan analisis

menyeluruh kebutuhan, keuntungan-harga dan keuntungan-resiko vaksin dalam beragam

masyarakat.

Kesimpulan dan Rekomendasi

Karena karies gigi merupakan penyakit multifaktorial, beragam metode muncul untuk

mencegahnya, seperti penggunaan fluoride, kontrol plak secara mekanis dan kimiawi, pit dan

fissure sealant, dll. Namun, perawatan penyakit terbatas pada membuang bagian gigi yang

terkena penyakit dan menempatkan restorasi yang sesuai, dan jarang diberikan perhatian

untuk mengontrol penyakit itu sendiri. Selama puluhan tahun, vaksin gigi menjadi topik

penelitian imunologi mukosa dan penyakit infeksi. Tampaknya, fokus utama penelitian gigi

yaitu pengembangan vaksin oral anti-mutant yang aman dan efektif. Vaksinasi terhadap

karies berdasarkan ide bahwa prinsip yang sama yang diaplikasikan pada imunitas mukosa

dapat diaplikasikan untuk perlindungan terhadap karies. Namun, dilemanya yaitu karies gigi

muncul tidak pada permukaan mukosa tapi pada permukaan yang keras, dan sebagian besar

non-reaktif. Penelitian pada hewan menunjukkan bahwa terdapat harapan yang besar dalam

implantasi strain mikroba oral jinak yang dapat berhasil menggunakan S.mutans (terapi

pengganti), tapi beberap percobaan pada manusia sementara dijalankan sampai saat ini.

Perbedaan signifikan pendapat muncul mengenai apakah antibodi untuk proteksi melawan

karies harus berada dalam penelitian kelas antibodi IgG atau IgA. Tanpa memandang

bagaimana mekanisme proteksi imun melawan karies gigi tercapai, penelitian lebih lanjut

untuk membuat imunisasi terhadap karies gigi dapat dipraktekkan akan tergantung pada

percobaan klinis yang bertujuan menetapkan apakah temuan dari eksperimen hewan dapat

berhasil dicobakan pada manusia. Strategi imunisasi aktif atau pasif, yang menargetkan

elemen kunci dalam patogenesis molekular S.mutans memberikan harapan. Menggabungkan

metode ini ke dalam program kesehatan masyarakat yang luas mungkin belum dapat

mencegah penyakit karies gigi yang dialami oleh banyak anak-anak di dunia, diantaranya

yang memiliki resiko karies tinggi mungkin memperoleh keuntungan yang paling besar.

Sebuah ‘Diskusi Panel mengenai Vaksin Karies’ dilakukan oleh ‘National Institute of Dental

and Craniofacial Research’ (NIDCR) pada tahun 2003. Beberapa masalah umum yang

berhubungan dengan pengembangan vaksin karies dibahas dalam panel. Mereka

memasukkan elemen dalam keberhasilan pengembangan vaksin, masalah ekonomi/resiko-

keuntungan, kerjasama industri, serta model perawatan untuk akses dan pemberian, juga jenis

pemberian yang efisien bagi vaksin tersebut. Rekomendasi luas berikut diajukan dalam panel.

a. Terdapat nilai intrinsik dalam belajar lebih banyak mengenai sains dalam hal sistem imun

mukosa dan NIDCR harus berlanjut untuk mendukung penelitian dasar dalam

imunobiologi.

b. Penghalang nyata harus dipertimbangkan dan diatasi jika dimulai dari dasar pikiran

bahwa produk akan diberikan. Telah menjadi dalil bahwa mungkin NIDCR harus

merangkai tujuan untuk proyek ini dengan cara berbeda dan menyediakan petunjuk bagi

masyarakat. Cara tersebut akan menjadi jalan untuk memperoleh bukti prinsip dalam fase

III percobaan.

c. Terdapat beberapa keuntungan intrinsik metode imunitas pasif, dalam hal harga dan

penerimaan

d. Tentu ada kebutuhan lebih banyak korelasi epidemiologi longitudinal. Ini dapat dicapai

melalui adanya ‘tempat pertemuan’ dimana konsultan berpengalaman dapat bekerja

dengan staff inti dalam mengenali beragam masalah

e. Keuntungan harus diambil dari eksperimen alami, khususnya pada anak yang tidak

mengalami kolonisasi walaupun terekspos dengan bakteri. Dibutuhkan lebih banyak

penelitian mengenai kemungkinan perbedaan pada faktor dalam mulut (saliva) dan

follow-up longitudinal mengenai bagaimana perubahan lingkungan rongga mulut.