Probiotik: Sejarah, Sains, dan Pengurutan Genetik

Dalam dunia kesehatan dan pola makan sehat, tren datang dan pergi, namun beberapa hal dapat bertahan di luar tren. Misalnya saja probiotik. 

Probiotik adalah bakteri dan ragi hidup yang memberikan banyak sekali manfaat bagi tubuh kita. Bagi banyak dari kita, kita pertama kali mengenal probiotik melalui iklan yogurt yang didukung selebriti pada tahun 80-an dan 90-an, yang terkenal karena memuji manfaatnya bagi kesehatan. 

Dalam beberapa tahun terakhir, minuman teh fermentasi yang dikenal sebagai kombucha telah menjadi minuman yang sangat populer di kalangan orang Amerika, begitu juga dengan minuman yogurt kefir, yang keduanya kaya akan bakteri baik. Tentu saja, Anda selalu bisa mendapatkan probiotik dalam bentuk kapsul atau sachet. 

Sudah jelas bahwa probiotik akan terus ada, tapi dari mana asalnya? Probiotik sebenarnya sama tuanya dengan peradaban itu sendiri. Mari kita telusuri sejarah probiotik yang kita kenal, dan bagaimana pemahaman kita tentang probiotik terus berkembang hingga saat ini.

Sejarah Fermentasi

Sejarah probiotik berjalan seiring dengan sejarah umat manusia. Dan meskipun kita tidak selalu memahami probiotik seperti yang kita lakukan di era modern, kita telah mengonsumsinya selama berabad-abad, berkat fermentasi.

Fermentasi adalah proses kimiawi di mana enzim mikroorganisme memecah gula dalam makanan atau minuman. Proses enzimatik ini menciptakan senyawa baru seperti etanol, asam laktat, dan karbon dioksida yang menambah rasa dan tekstur yang berbeda pada makanan. 

Sebagai contoh, ragi dalam adonan roti menggunakan fermentasi untuk memanfaatkan energi dari glukosa dalam tepung, menciptakan CO2 sebagai produk limbah dan menghasilkan gelembung yang membantu adonan mengembang saat dipanggang. Perubahan komposisi ini juga terjadi pada keju, karena asam laktat menciptakanrasa dan aroma yang menarik.

Probiotik di Zaman Kuno

Orang-orang telah memfermentasi makanan dan minuman mereka selama lebih dari 10.000 tahun untuk mempertahankan dan meningkatkan rasa, aroma, dan tekstur. Hampir setiap peradaban memiliki serangkaian metode sendiri: para arkeolog telah menemukan catatanfermentasi di Tiongkok neolitikum sekitar tahun 7000 SM, di mana minuman yang terbuat dari beras yang difermentasi adalah hal yang umum. Dalam kitab Kejadian (18:1-8), Abraham dikatakan membawa persembahan berupa "daging sapi muda, roti, dan susu asam," yang menunjukkan rasa asam yang dihasilkan dari asam laktat dalam produk susu yang difermentasi. Nabi Muhammad juga dikatakan memberi para pendaki gunung di Kaukasus kefir, minuman fermentasi yang kaya akan asam laktat.

Fermentasi juga dipraktikkan oleh bangsa Sumeria, yang merupakan salah satu orang pertama yang bercocok tanam untuk mendapatkan makanan. Dalam teks-teks paku kuno dari sekitar tahun 1800 SM, terdapat catatan tentang sereal yang dikirim ke tempat pembuatan bir dan bahkan nyanyian pujian yang memuji pembuatan bir. Catatan juga menunjukkan bahwa bangsa Sumeria memfermentasi susu: dalam sebuah catatan seorang petani, disebutkan bahwa ia mendapatkan hasil yang sangat baik pada tahun sebelumnya dari susu, mentega, dan keju dari ternaknya.

Orang Mesir kuno juga dikenal memfermentasi makanan, terutama melalui pemanggangan roti penghuni pertama. Roti adalah makanan pokok setiap orang Mesir, seperti yang ditunjukkan oleh banyakcatatan dari makam dan kuil yang menggambarkan proses pengumpulan dan pengolahan biji-bijian untuk menggiling tepung untuk roti. Tepung ini akan digunakan untuk adonan dan kultur starter, yang secara alami terbuat dari ragi di udara. Kultur ini akan membantu adonan mengembang sebelum roti dipanggang, sehingga menghasilkan tekstur yang lapang dan kenyal dengan banyak rasa.

Mungkin yang paling mengesankan dari semuanya: keju tertua di dunia ditemukan pada mumi dari tahun 1615 SM di gurun Taklamakan, Cina. 

Namun, keajaiban di balik fermentasi baru benar-benar ditemukan pada abad ke-20.

Penemuan Probiotik

Probiotik pertama kali didokumentasikan secara ilmiah pada tahun 1907 ketika ilmuwan Rusia dan pemenang Hadiah Nobel Élie Metchnikoff meneliti penduduk Pegunungan Kaukasus Bulgaria. Dia terpesona oleh tingginya rasio centenarian (orang yang hidup sampai usia 100 tahun atau lebih) di daerah tersebut dan mengamati bahwa penduduk desa di wilayah tersebut secara teratur meminum sejenis yogurt yang difermentasi. 

Sebagai seorang kontemporer Louis Pasteur, yang mengidentifikasi mikroorganisme yang berperan dalam fermentasi, Metchnikoff tertarik pada efek mikroorganisme tersebut terhadap kesehatan manusia. Sebagai hasilnya, ia dengan cepat mempelajari mikroba yang mungkin ia temukan dalam yogurt yang diminum oleh penduduk desa.

Setelah mempelajari mikroba di bawah mikroskop, ia menemukan bahwa yogurt ini mengandung sejenis bakteri yang ia identifikasi sebagai Lactobacillusbulgaricus, mikroorganisme yang baru-baru ini ditemukan oleh dokter Bulgaria, Stamen Grigorov. Dan seperti yang kita ketahui saat ini, kultur susu untuk yogurt biasanya dilakukan dengan menambahkan bakteri asam laktat seperti Lactobacillusbulgaricus dan Streptococcus thermophilus.

Ketika hubungan ini dibuat, penelitian Metchnikoff menunjukkan bahwa Lactobacilli dapat menangkal dampak negatif GI yang berkontribusi terhadap penyakit dan penuaan. Metchnikoff menyebut Lactobacilli sebagai "probiotik", yang berasal dari istilah Latin "pro", yang berarti "untuk", dan kata Yunani "bios" atau "biotik", yang berarti "hidup". 

Saat ini, kita tahu bahwa probiotik ditemukan dalam berbagai jenis bakteri dan ragi, tetapi temuan Metchnikoff menjadi dasar dari apa yang kita ketahui tentang probiotik. Sebagai contoh, penelitian modern menunjukkan manfaat dari probiotik seperti meningkatkan suasana hati, meringankan masalah pencernaan, dan mendukung kekebalan tubuh yang sehat.

Jika bukan karena penemuan ini, pemahaman kita tentang probiotik tidak akan berkembang seperti sekarang ini. Inilah pemahaman kita tentang probiotik saat ini sebagai hasil dari warisan Metchnikoff.

Probiotik di Zaman Modern

Probiotik lebih lazim di masyarakat kita daripada sebelumnya, dan ini terlihat jelas dengan semakin populernya makanan fermentasi seperti kombucha, yogurt, dan kimchi. Namun, probiotik modern berkaitan dengan lebih dari sekadar makanan lezat. Penelitian probiotik telah berkembang dengan mudahnya ketersediaan pengurutan seluruh genom dalam beberapa dekade terakhir.

Probiotik & Pengurutan Genetik

Pengurutan genetik adalah proses menentukan urutan empat "blok bangunan" kimiawi yang dikenal sebagai basa, yang membentukmolekul DNA. Basa-basa ini meliputi adenin, guanin, sitosin, dan timin, dan mereka memberi tahu para ilmuwan jenis informasi genetik yang dibawa dalam segmen DNA tertentu. Hal ini sangat berharga dalam kasus probiotik, karena membantu kita mengidentifikasi tidak hanya strain yang berbeda di dunia, tetapi jugastrain yang ada di dalam tubuh kita sendiri.

Tetapi pertama-tama, garis waktu singkat penemuan dalam pengurutan genetik:

Dekade terakhir telah membawa perubahan yang luar biasa dalam penelitian probiotik, yang sebagian besar disebabkan oleh meningkatnya akses terhadap metode pengurutan genom secara keseluruhan, berkat terobosan-terobosan seperti Proyek Genom Manusia. Dengan urutan genom yang telah diterjemahkan dari lebih dari 1.000 spesies bakteri per orang dalam berbagai kondisi, pemahaman kita tentang jenis-jenis bakteri yang terkait dengan berbagai kondisi kesehatan manusia telah berkembang pesat.

Upaya awal di balik pengurutan genom terutama difokuskan pada bakteri yang tidak diinginkan yang terkait dengan penyakit. Beberapa perhatian ini sekarang telah bergeser ke arah bakteri yang berhubungan dengan makanan dan komensal usus, dan terutama ke arah pengurutan genom bakteri probiotik - sebuah disiplin ilmu yang diciptakan pada tahun 2009 sebagai probiogenomik.

Dengan data urutan genom yang lengkap, para ahli dapat menjawab lebih banyak pertanyaan, memecahkan lebih banyak masalah, dan membuat lebih banyak lagi kemajuan di bidang kesehatan dan kedokteran. Pengurutan genom dari strain baru yang diisolasi dari makanan yang difermentasi atau usus memungkinkan para ilmuwan untuk menjawab banyak pertanyaan tentang hal itu hanya dalam satu atau dua hari:

• Jika berbahaya - jika memiliki gen untuk memproduksi histamin atau resisten terhadap antibiotik
• Jika berguna - jika memiliki gen untuk memfermentasi laktosa menjadi asam laktat, misalnya
• Siapa kerabat genetiknya
• Jika ditemukan di dalam usus orang yang mikrobiomanya telah diurutkan

PS128: Apa yang Kita Ketahui dari Pengurutan Genom

Ketika strain bakteri baru diisolasi dari sawi yang difermentasi pada tahun 2007, pengurutan genom menunjukkan bahwa bakteri tersebut termasuk dalam spesies Lactobacillusplantarum. Strain baru ini, L. plantarum PS128, dapat dengan cepat diklasifikasikan sebagai probiotik manusia yang potensial karena tidak memiliki gen penghasil histamin yang diketahui atau gen untuk resistensi terhadap antibiotik umum. Bagaimana kita tahu? Karena pengurutan genom. 

Baru-baru ini Lactobacillusplantarum PS128 diubah namanya menjadi Lactiplantibacillusplantarum PS128. Mengapa? Sekali lagi, karena pengurutan genom. 

Meskipun genus Lactobacillus sebelumnya mencakup sejumlah besarspesies bakteri penghasil asam laktat, pengurutan genom mengungkapkan bahwa banyak dari >260 spesies ini memiliki hubungan kekerabatan yang cukup jauh satu sama lain, secara evolusioner. 

Laktosa, yang diubah menjadi asam laktat melalui fermentasi, umum ditemukan dalam makanan olahan susu, dan berkat ketahanannya terhadap asam dan garam empedu, bakteri asam laktat sangat bermanfaat untuk penggunaan komersial. Bakteri asam laktat juga memainkan peran fungsional dalam memerangi patogen karena mereka menciptakan senyawa antimikroba selain asam laktat, seperti bakteriosin dan hidrogen peroksida.

Pada tahun 2020, sebuahproposal untuk klasifikasi ulang diterima oleh jurnal resmi pencatatan nama-nama bakteri, yang mengklasifikasikan ulang Lactobacillus ke dalam 25 genera baru, setelah pengurutan genom membantu mengungkap perbedaan yang jelas dalam kandungan genetiknya. Klasifikasi baru ini termasuk satu genus yang mempertahankan nama lama "Lactobacillus", bersama dengan Lactiplantibacillus yang baru, dan 23 genus baru lainnya.

Masa Depan Probiotik

Berkat terobosan seperti pengurutan genetik dan kecepatannya yang menakjubkan yang dapat dilakukan dengan teknologi modern, pemahaman kita tentang mikrobioma dan probiotik telah berkembang pesat, yang telah membuat lompatan besar dalam pengetahuan kita tentang kesehatan manusia. 

Berkat pengurutan mikrobioma tinja, misalnya, para ahli dapat menentukan profil mikrobioma individu, yang dapat memberikan informasi bagi mereka yang ingin memahami lebih lanjut tentang kebutuhan kesehatan mereka secara spesifik. Jenis pengurutan ini sekarang ditawarkan sebagai layanan oleh beberapa perusahaan melalui kit mikrobioma tinja di rumah, yang tersedia bagi siapa saja untuk dibeli secara online. 

Perusahaan menyarankan bahwa dengan kit ini, Anda mungkin dapat mempelajari lebih lanjut tentang kebutuhan kesehatan Anda berdasarkan profil mikrobioma mereka, dan mungkin menentukan probiotik apa yang akan menawarkan manfaat terbaik. Namun kit "langsung-ke-konsumen" seperti itu tidak tunduk pada peraturan FDA, dankinerja analitik mereka umumnya kurang. Banyak dari kit ini cukup mahal, dan juri masih memperdebatkan keakuratan dan validitas setidaknya beberapa hasil, selain penerapan pada kesehatan manusia.

Inovasi yang sudah ada dan yang sedang berlangsung menawarkan banyak kemungkinan baru untuk penelitian dan penerapan probiotik. Misalnya, metode baru seperti metagenomik memberikan lebih banyak informasi tentang sampel yang dianalisis. Dengan mengurutkan campuran DNA genom yang diekstrak dari sumber alami, komunitas mikroorganisme dalam sampel tersebut dapat diidentifikasi. Alih-alih mengisolasi dan membiakkan mikroorganisme individu menggunakan metode konvensional, pendekatan yang jauh lebih ramping ini memungkinkan para peneliti untuk mengidentifikasi banyak mikroorganisme sekaligus, terutama mikroorganisme yang memiliki kondisi pertumbuhan yang unik. Teknik metagenomik telah memungkinkan identifikasi sekitar 70% mikrobiota manusia, yang banyak di antaranya akan sulit tumbuh di laboratorium.

Pendekatan metagenomik memilikipotensi untuk mengungkap gen, protein yang dikodekan, dan seluruh keluarga gen - yang dapat menjadi sangat penting dalam pengobatan dan bioteknologi - dan cara-cara baru untuk mengumpulkan data membantu mendorong bidang ini ke depan. Sistem semacam itu akan memajukan penelitian tentang probiotik dan interaksinya dengan sistem kekebalan tubuh, metabolisme, dan mikrobioma secara keseluruhan. 

Di Bened Life, kami ingin menjadi bagian dari masyarakat yang menggunakan probiotik usus-otak untuk memecahkan masalah sehari-hari dan global, mendukung kualitas hidup yang tinggi bagi orang-orang dari semua lapisan masyarakat. 

Kami berjuang untuk masa depan seperti ini melalui L. plantarum PS128. Pelajari bagaimana hal ini dapat mengubah hidup Anda hari ini!