Metode yan digunakan dalam kajian HKSA (QSAR)

Kajian HKSA berdasarkan parameter yang digunakan digolongkan dalam 3 metode, yaitu: metode Hansch, metode Fee-Wilson, dan metode QSAR-3D atau CoMFA (Comparative Molecular Field Analysis).

Metode Hansch

               Metode Hansch dikembangkan oleh Hansch pada tahun 1964. Model Hanch mengasumsikan aktivitas biologis sebagai fungsi dari parameter-parameter hidrofobisitas (π), elektronik (σ), dan sterik (Es) yang terdapat pada molekul, yang dapat dinyatakan secara matematis sebagai persamaan (II,3) berikut :

                        Log A = aΣπ + bΣ σ + cΣ Es + d                                         (3)

Notasi a,b,c dan d menyatakan tetapan persamaan regresi. Notasi π  adalah tetapan hidrofobisitas subsituen menurut Hansch-Fujita, σ adalah tetapan hammet yan menyatakan sifat elektronik, dan Eadalah tetapan subtituen sterik menurut Taft. Ketiga parameter tersebut diperoleh dari pendekatan ekstratermodinamika atau model kaitan linear energi bebas (Linear Free Energy Relationship), yaitu suatu model matematik yang dikembangkan dari hubungan reaktivitas kimia dengan parameter subtituen yang dikemukaan oleh Hammet pada tahun 1938 (Siswandono, 1995; Kubinyi, 1993).

               Analisis Hansch kemudian dikembangkan dengan menggunakan parameter sifat fisikokimia dari struktur molekul atau menggunakan beberapa parameter teoritis. Parameter-parameter tersebut digunakan sebagai variabel bebas yang memberikan aktivitas biologis. Istilah ”parameter” sebagai variabel bebas dalam analisis QSAR sering disebut predikator atau deskriptor (Lee, 1996).

Metode Free-Wilson

               Model Free-Wilson atau model de novo dikembangkan oleh Free dan Wilson. Metode ini didasarkan pada perkiraan bahwa masing-masing substituen pada struktur senyawa induk memberikan sumbangan yang tetap pada aktivitas biologis. Sumbangan ini bersifat aditif dan tidak bersifat sumbangan subtituen yang lain. Model Free-Wilson mengajukan model matematik (persamaan 2.4) yang memperkirakan bahwa aktivitas biologis sama dengan jumlah sumbangan subtituen ditambah aktivitas biologi senyawa induk (Free-Wilson, 1964).

Log 1/C = k1.(Xi)  +  k2 . (Yi)  + k­3 .(Zi)  + k4                                       (4)

Notasi C menyatakan konsentrasi senyawa obat ke-i yang akan memberikan respon biologis tertentu. Untuk (Xi),(Yi), dan (Zi) masing-masing menyatakan nilai kontribusi aktivitas akibat subtitusi gugus-gugus X, Y, atau Z untuk senyawa ke-i, sedangkan harga k1, k2, k3, dan k4 merupakan konstanta regresi.

QSAR

Pada metode tersebut nilai variabel bebas seperti (Xi),(Yi), dan (Zi) masing-masing ditentukan 0 atau 1. Variabel dikatakan berharga 1 apabila terdapat gugus pada posisi tertentu pada struktur senyawa tersebut dan variabel dikatakan berharga 0 apabila pada posisi tersebut tidak terdapat gugus pensubtitusi. Untuk senyawa rasemik, pengaruh suatu subtituen pada atom khiral memberikan nilai variabel dengan harga 0,5. Selanjutnya untuk tiap struktur dikorelasikan dengan harga aktivitas biologis tiap senyawa dengan menggunakan analisis regresi multilinier (Labute, 2006).

               Keuntungan penggunaan model Free-Wilson adalah dapat dikerjakan dengan cepat, sederhana, dan murah. Disamping pengetahuan tentang struktur molekul dan aktivitas biologis yang sesuai, tidak diperlukan pengetahuan tantang tetapan subtituen seperti σ, π, Es. Metode Free-Wilson lebih efektif diterapkan jika uji aktivitas biologis lebih lambat daripada sintesis senyawa turunan dan jika tidak tersedia tetapan substituen(Franke, 1984).

               Kelemahan metode Free-Wilson yaitu : (Sardjoko, 1993)

  1. penggunaan model Free-Wilson akan menghasilkan model persamaan yang hanya dapat memprediksikan turunan baru dalam jumlah terbatas.
  2. tidak dapat digunakan untuk memprediksi gugus lain yang berbeda dari jenis gugus yang digunakan dalam analisis.
  3. pada kebanyakan kasus, jumlah parameter akan jauh lebih besar daripada jumlah senyawa sehingga secara statistik akan tidak signifikan.
Metode HKSA-3D

Kajian HKSA berkembang cukup pesat dengan berdasarkan peninjauan aspek struktur kimia secara tiga dimensional (3D). Analisis HKSA 3D berawal dari permasalahan analisis Hansch untuk senyawa-senyawa enantiomer yang memiliki kuantitas sifat dan kimiawi yang sama tetapi memiliki aktivitas biologis yang berbeda. Ternyata diketahui bahwa efek stereokimia berperanan pada harga aktivitas biologis obat. Hal ini tidak bisa dikaji secara akurat dengan model analisis Hansch konvensional sehingga kemudian dikembangkan model analisis HKSA baru secara 3D (Sardjoko, 1993).

Metode HKSA -3D menggunakan prosedur analisis perbandingan medan molekular atau Comparative Molekular Field analysis (CoMFA) yang dikemukakan oleh Cramer dkk. (dalam Charifson, 1997). CoMFA berusaha untuk menyusun suatu hubungan antara aktivitas biologis dan sifat sterik dan/atau elektrolit dari suatu seri senyawa.

Prosedur CoMFA diawali dengan mendefenisikan aturan superposisi dari suatu seri senyawa–senyawa, kemudian dilakukan perhitungan energi sterik dan energi interaksi elektrostatik dengan atom–atom dari masing–masing senyawa pada setiap titik kisi (grid point) dalam suatu ruang tiga dimensi. Hasil dari prosedur ini adalah suatu matriks dengan jumlah kolom (energi interaksi medan) lebih banyak daripada jumlah baris (senyawa) (Hasegawa dkk, 1999; Charifson, 1997).

Be Sociable, Share!