Potensi Protein Chlorella vulgaris sebagai Imunomodulator Terhadap Respon Imun Ikan Kerapu Cantang (Epinephelus Fuscoguttatus- Lanceolatus) yang Terinfeksi Viral Nervous Necrosis

Junirahma, Nur Sakinah and Dr. Uun Yanuhar,, S.Pi., M.Si and Prof. Dr. Ir. Muhammad Musa,, MS. (2021) Potensi Protein Chlorella vulgaris sebagai Imunomodulator Terhadap Respon Imun Ikan Kerapu Cantang (Epinephelus Fuscoguttatus- Lanceolatus) yang Terinfeksi Viral Nervous Necrosis. Magister thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Ikan kerapu merupakan salah satu komoditas unggulan perikanan di Indonesia yang memiliki nilai ekonomis tinggi untuk diekspor. Namun, permasalahan yang harus dihadapi oleh para pembudidaya yaitu angka kelulushidupan yang rendah karena adanya penyakit, termasuk virus. Komoditi ikan kerapu yang dipilih dalam penelitian ini adalah ikan kerapu cantang (Epinephelus fuscoguttatus-lanceolatus), yang dilaporkan terserang Viral Nervous Necrosis (VNN) dengan kematian massal mencapai 100%. Salah satu upaya penanggulangan virus VNN dengan memanfaatkan potensi protein dari mikroalga laut C. vulgaris. Salah satunya berupa Peridinin Chlorophyl Protein (PCP). Gen protein ini dimanfaatkan dengan memproduksi protein rekombinan berupa nanovaksin (konvensional) dengan subtitusi adjuvant. Adjuvant yang digunakan adalah Completed Freund Adjuvant (CFA) dan Incompleted Freund Adjuvant (IFA). Lebih lanjut, sistem pertahanan inang melawan patogen adalah sistem imun yang terdiri dari komponen humoral dan seluler, serta hambatan fisik lain. Sistem kekebalan bawaan (innate) dan interferon (IFN) berperan penting dalam respon imun non spesifik, terutama dalam mempertahankan infeksi virus pada vertebrata. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui dan menganalisis pengaruh pemberian produk protein rekombinan C. vulgaris dengan teknik nanovaksin konvensional terhadap mekanismenya dalam respon imun IFNγ ikan kerapu cantang yang terinfeksi Viral Nervous Necrosis (VNN). Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental. Rancangan dasar penelitian ini adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktorial. Sampel jaringan organ yang diteliti beupa organ otak dan mata ikan kerapu. Adapun perlakuan terdiri dari K(-) sebagai kontrol ikan sehat, K(+) sebagai kontrol ikan terinfeksi, C1 adalah ikan sehat dengan nanovaksin rekombinan dengan dosis 33 μg/ml, C2 adalah ikan sehat dengan nanovaksin rekombinan dengan dosis 66 μg/ml, C3 adalah ikan sehat dengan nanovaksin rekombinan dengan dosis 112 μg/ml, C4 adalah ikan terinfeksi VNN dengan nanovaksin rekombinan dengan dosis 33 μg/ml, C5 adalah ikan terinfeksi VNN dengan nanovaksin rekombinan dengan dosis 66 μg/ml, C6 adalah ikan terinfeksi VNN dengan nanovaksin rekombinan dengan dosis 112 μg/ml. Prosedur penelitian terdiri dari produksi nanovaksin konvensional dari hasil isolasi protein rekombinan C. vulgaris Penelitian ini menggunakan metode yang mengacu pada Yanuhar et al. (2020). Aklimatisasi dan penularan infeksi VNN ikan kerapu cantang (3-5 cm dan 10-12 cm) dengan memberikan injeksi VNN dan pakan berupa daging ikan rucah yang positif terinfeksi. Infeksi VNN ini dilakukan pada hari ke-0 hingga hari ke-15. Selanjutnya, pengamatan dan Deteksi VNN pada ikan dengan melakukan uji PCR dan Gejala klinis (Morfologi dan tingkah laku). Kemudian setelah ikan yang positif terinfeksi telah dikonfirmasi, dapat dilakukan uji invino dengan pembagian perlakuan. Untuk pemberian nanovaksin CFA pada hari ke-0, dan nanovaksin IFA pada hari ke-5. Setelah itu, dilakukan pengamatan dan isolasi organ target pada hari terakhir pemeliharaan untuk analisis selanjutnya. Respon terukur yang diamati adalah ekspresi IFN melalui analisa imunohistokimia dan flowcytometry. Pengukuran kualitas air dilakukan sebagai data pendukung penelitian ini. Data dianalisa secara statistik yaitu analisa keragaman (Two-way-ANOVA). Analisa sidik ragam persentase DAB (Diaminobenzidine) dan flowcytometry IFNγ pada setiap perlakuan. Analisis digunakan untuk mengetahui pengaruh perlakuan (variabel bebas) terhadap parameter yang diukur atau uji F. Apabila nilai uji F berbeda nyata atau berbeda sangat nyata maka dilanjutkan dengan uji BNT (Beda Nyata Terkecil), yaitu untuk mengetahui perbedaan masing-masing perlakuan. Optimasi nanovaksin rekombinan C. vulgaris menggunakan metode coating menggunakan adjuvant CFA dan IFA. Penggunaan adjuvant ini termasuk ke dalam prosedur produksi nanovaksin konvensional. Keuntungan penting dari nanomaterial adalah perlindungan yang tepat dari adjuvant yang digunakan sebagai coating nanomaterials sampai mereka mencapai area yang ditargetkan di mana mereka dikirim ke Antigen-Presenting Cell (APCs). Hasil PCR menunjukkan bahwa VNN muncul pada pita (band) yang spesifik yaitu 255 bp. Kondisi suhu, salinitas, pH dan DO pada bak pemeliharaan tergolong normal dan dapat digunakan sebagai media kontrol dalam penelitian. Secara umum ikan yang terinfeksi VNN menunjukkan perilaku yang tidak normal, berenang tidak teratur, warna tubuh lebih pucat dan kehilangan nafsu makan. Nanovaksin rekombinan C. vulgaris mampu menekan peradangan pada saat infeksi virus VNN terjadi. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa peningkatan sistem imun pada ikan kerapu dapat ditinjau dari meningkatnya persentase DAB (Diaminobenzidine) dan flowcytometry seiring dengan pemberian nanovaksin rekombinan. Pada perlakuan ikan sehat sebagai kelompok perlakuan pencegahan, diperoleh hasil yang baik dengan peningkatan nilai respon IFNγ pada ikan sehat apabila diberikan vaksin rekombinan C. vulgaris dengan dosis 33 μg/mL (C1). Hasil pemberian perlakuan C1 dengan DAB otak 19,7%, DAB mata 72,5% dan hasil flow cytometry otak 0,05%, mata 0,36%. Pemberian vaksin rekombinan C. vulgaris dengan dosis 33 μg/mL (C4) merupakan perlakuan terbaik dalam meningkatkan ekspresi IFNγ terutama pada ikan yang terinfeksi VNN sebagai kelompok perlakuan pengobatan. Hasil pemberian perlakuan C4 dengan DAB otak 28,4%, DAB mata 84,5% dan hasil flow cytometry otak 0,13%, mata 1,47%. Protein yang terdapat dalam vaksin rekombinan C. vulgaris berpengaruh terhadap ekspresi IFNγ pada organ otak maupun mata ikan kerapu dengan dosis yang disarankan sebesar 33 μg/mL. Sehingga nanovaksin rekombinan C. vulgaris dapat dijadikan sebagai immunomodulator dan agen anti-virus bagi ikan yang terinfeksi VNN. Pemberian perlakuan nanovaksin merupakan upaya pencegahan dan pengobatan ikan kerapu cantang yang terinfeksi VNN. Perlunya penelitian menyeluruh dengan menganalisa sebagian besar ekspresi respon imun spesifik pada ikan kerapu. Selanjutnya, memodifikasi bahan coating untuk nanovaksin sehingga selanjutnya dapat berpotensi sebagai pengobatan secara langsung dengan metode yang lebih efektif dan efisien yang dapat digunakan oleh petani budidaya secara luas.

English Abstract

Grouper is one of the leading fishery commodities in Indonesia which has high economic value for export. However, the problem is the low survival rate due to diseases, including viruses. The grouper commodity selected in this study was cantang grouper (Epinephelus fuscoguttatus-lanceolatus), which was reported to be attacked by Viral Nervous Necrosis (VNN) with mass mortality reaching 100%. One of the efforts to overcome the VNN virus is to utilize the potential of protein from marine microalgae C. vulgaris. One of them is Peridinin Chlorophyll Protein (PCP). This protein gene is utilized by producing recombinant proteins in the form of nano vaccines (conventional) with adjuvant substitution. The adjuvants used are Completed Freund Adjuvant (CFA) and Incomplete Freund Adjuvant (IFA). Furthermore, the host defense system against pathogens is the immune system which consists of humoral and cellular components, as well as other physical barriers. The innate immune system and interferon (IFN) play an important role in non-specific immune responses, especially in maintaining viral infections in vertebrates. The purpose of this study was to determine and analyze the effect of administering C. vulgaris recombinant protein products with conventional nano vaccine techniques on the mechanism in the IFNγ immune response of cantang grouper infected with Viral Nervous Necrosis (VNN). The method used in this research is the experimental method. The basic design of this study was a factorial Completely Randomized Design (CRD). Samples of organ tissue under study were brain organs and grouper eyes. The treatments consisted of K(-) as control of healthy fish, K(+) as control of infected fish, C1 was healthy fish with recombinant nano vaccine at a dose of 33 g/ml, C2 was healthy fish with recombinant nano vaccine at a dose of 66 g/ml, C3 is healthy fish with recombinant nano vaccine at a dose of 112 g/ml, C4 is fish infected with VNN with recombinant nano vaccine at a dose of 33 g/ml, C5 is fish infected with VNN with recombinant nano vaccine at a dose of 66 g/ml, C6 is fish infected with VNN with recombinant nano vaccine at a dose of 112 g/ml. The research procedure consisted of the production of conventional nano vaccines from the isolation of recombinant protein C. vulgaris. This study used the method referred to by Yanuhar et al. (2020). Acclimatization and transmission of VNN infection of cantang grouper (3-5 cm and 10-12 cm) by giving VNN injection and positively infected trash fish meat. This VNN infection was carried out from day 0 to day 15. Furthermore, the observation and detection of VNN in fish by performing PCR tests and clinical symptoms (morphology and behavior). Then after the positive infected fish has been confirmed, the in vivo test can be carried out by dividing the treatment. For administration of CFA nanovaccine on day 0, and IFA nanovaccine on day 5. After that, the target organs were observed and isolated on the last day of maintenance for further analysis. The measured response observed was IFN expression through immunohistochemical analysis and flow cytometry. Water quality measurements were carried out as supporting data for this research. The data were analyzed statistically, namely the analysis of diversity (Two-way- ANOVA). Analysis of variance of DAB (Diaminobenzidine) percentage and flow cytometry of IFNγ in each treatment. The analysis was used to determine the effect of treatment (independent variable) on the measured parameters or F test. If the value of the F test was significantly different or very significantly different, then proceed with the LSD test (Least Significant Difference), namely to determine the difference between each treatment. Optimization of C. vulgaris recombinant nano vaccine using coating method using CFA and IFA adjuvants. The use of this adjuvant is included in the conventional nano vaccine production procedure. An important advantage of nanomaterials is the proper protection of the adjuvants used as coatings of nanomaterials until they reach the targeted area where they are delivered to Antigen-Presenting Cells (APCs). The PCR results showed that VNN appeared in a specific band, namely 255 bp. The conditions of temperature, salinity, pH, and DO in the rearing tank were normal and could be used as control media in research. In general, fish infected with VNN showed abnormal behavior, irregular swimming, paler body color, and loss of appetite. Recombinant C. vulgaris nano vaccine was able to suppress the inflammation during VNN virus infection. The results obtained showed that the increase in the immune system in grouper can be seen from the increase in the percentage of DAB (Diaminobenzidine) and flow cytometry along with the administration of recombinant nano vaccines. In the treatment of healthy fish as a preventive treatment group, good results were obtained with an increase in the value of the IFNγ response in healthy fish when recombinant C. vulgaris vaccine was given at a dose of 33 g/mL (C1). The results of treatment C1 with brain DAB 19.7%, eye DAB 72.5%, and brain flow cytometry results 0.05%, eyes 0.36%. Administration of recombinant C. vulgaris vaccine at a dose of 33 g/mL (C4) was the best treatment in increasing IFNγ expression, especially in VNN-infected fish as a treatment group. The results of C4 treatment with brain DAB 28.4%, eye DAB 84.5%, and brain flow cytometry results 0.13%, eyes 1.47%. The protein contained in the recombinant C. vulgaris vaccine affected the expression of IFNγ in the brain and eyes of grouper fish with the recommended dose of 33 g/mL. So that the recombinant C. vulgaris nano vaccine can be used as an immunomodulator and anti-viral agent for VNN-infected fish. The administration of nano vaccine is an effort to prevent and treat cantang grouper infected with VNN. There is a need for thorough research by analyzing most of the expressions of specific immune responses in grouper. Furthermore, modifying the coating material for nano vaccines so that they can potentially be used as direct treatments with more effective and efficient methods that can be widely used by cultivation farmers.

Item Type:	Thesis (Magister)
Identification Number:	0421080008
Subjects:	600 Technology (Applied sciences) > 639 Hunting, fishing & conservation > 639.3 Culture of cold-blooded vertebrates
Divisions:	S2/S3 > Magister Budidaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan
Depositing User:	soegeng sugeng
Date Deposited:	12 Jan 2022 02:09
Last Modified:	22 Feb 2022 08:39
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/188193

Text (DALAM MASA EMBARGO) NUR SAKINAH JUNIRAHMA.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2023. Download (3MB)

Actions (login required)

View Item