rekayasa genetika

Prinsip yang mendasari penggunaan rekayasa genetik adalah bahwa satu atau sejumlah gen patogen dimasukkan ke dalam vektor untuk kemudian dipindahkan ke dalam pembawa yang cocok. Teknik pertama adalah memanipulasikan DNA, yaitu DNA dari suatu organisme digabungkan kembali dengan DNA dari organisme yang lain dalam sebuah tabung dan membentuk DNA rekombinan. DNA rekombinan ini dapat ditambahkan pada organisme yang hidup. Dengan jalan ini gen dari satu bakteri dapat ditambahkan kepada bakteri lain untuk meng- gabungkan. sifat-sifat yang berguna dari kedua bakteri itu. Dengan cara yang sama juga gen dari tanaman atau gen dari binatang dapat dipindahkan kepada suatu bakteri, dan akan berkembang seperti gen bakteri. Karena perkembangbiakan bakteri sangat cepat dan waktu pembiakan sangat pendek, kira-kira dua puluh menit, berarti dapat dibiakkan dengan mudah dalam laboratorium sehingga memungkinkan untuk memperoleh sejumlah besar gen yang telah dipindahkan kepada bakteri. Cara ini cukup potensial untuk memproduksi vaksin besar-besaran (Aminullah, E., 1985).

Teknik kedua adalah memanipulasikan sel. Teknologi sel ini mempunyai beberapa aspek yang berbeda; pertama ialah merubah isi bagian dalam dari sel, menanam gen baru ke dalam sel atau menambah protein dan bahan-bahan lain untuk melihat sifat-sifatnya. Bahan-bahan asing disuntikkan dengan hati-hati ke dalam sitoplasma atau ke dalam inti sel dengan cara yang amat canggih. Teknik yang sedang dikembangkan untuk melepaskan bahan-bahan ke dalam sel ini adalah dengan alat yang disebut liposom, terbuat dari bahan lemak yang mudah menggabungkannya dengan membran sal; aspek kedua dari teknologi sel adalah pertumbuhan jaringan banyak sel dari sebuah sel tunggal (Aminullah, E., 1985).

Sukses besar dari teknologi sel adalah teknik peleburan dua sel membentuk sel hibrida. Jika sebuah sel (untuk membuat suatu produk yang penting) tidak dapat berkembang cepat, kemudian sel itu dilebur dengan sel lain di dalam kondisi laboratorium tertentu, maka suatu bentuk hibrida mungkin diperoleh untuk membuat produk yang diperlukan. Prinsip ini merupakan terobosan penting di dalam pembuatan serangan virus, bakteri dan bahan-bahan protein lainnya. Anti bodi pada umumnya diperoleh dari darah binatang, tetapi sekarang dapat dibuat melalui cara melebur sel-sel tumor yang potensial menghasilkan antibodi dengan sel-sel yang benar-benar bisa membuat sebuah antibodi yang penting. Sel hibrida kemudian melanjutkan pembelahan dan membentuk sebuah klona sel-sel yang berkembang cepat (seperti layaknya sel-sel tumor) menghasilkan antibodi yang dibutuhkan. Teknik hibrida ini

menghasilkan antibodi monoklonal. Antibodi monoklonal ini sangat berguna untuk mengembangkan produk diagnostik, immunoterapetik dan uji kehamilan (Aminullah, E., 1985).

Antibodi Monoklonal adalah antibodi yang diperoleh dari suatu sumber tunggal atau sel klon yang hanya mengenal satu jenis antigen. Pembentukan antibodi monoklonal dapat dilakukan pada kelinci atau tikus. Prosedurnya sebagai berikut (Waldatuljanah, 2009):

1.Antigen diinjeksi ke dalam tubuh kelinci atau tikus percobaan untuk menghasilkan antibodi.

2.Isolasi terhadap limfosit sel B sel yang memiliki respons berbeda terhadap antigen.

3.Limfosit sel B dileburkan dengan sel mieloma. Sel Mieloma adalah sel-sel kanker yang terbentuk dari jaringan mieloid ketika pembentukan limfosit.

4.Peleburan sel mieloma dan limfosit B menghasilkan hibridoma. Tiap hibridoma diklon sehingga menghasilkan antibodi yang unik.

5.Antibodi dikelompokkan berdasarkan jenisnya. Oleh karena antibodi yang dihasilkan berasal dari pengklonan satu sel hibridoma, antibodi tersebut disebut sebagai antibodi monoklonal. Setlah itu, dilakukan pengklonan berikutnya.

Hibridoma adalah hasil peleburan antara limfosit B dan sel mieloma pada produksi antibodi monoklonal (penyatuan dua sel yang berbeda). Antibodi monoklonal digunakan untuk (Waldatuljanah, 2009):

1.Diagnosa penyakit kanker.

2.Tes kehamilan.

Menurut Waldatuljanah (2009), antibodi monoklonal memiliki keuntungan sebagai berikut :

1.Untuk mendeteksi hormon chorionik gonadotropin (HCG) dalam urine wanita hamil.

2.Mengikat racun dan menonaktifkan racun tersebut.

3.Mencegah penolakan jaringan terhadap hasil transplantasi jaringan lain.

Dalam bidang kesehatan, industri farmasi adalah yang pertama kali memperkenalkan potensi bioteknologi termasuk rekayasa genetik, dan telah membuka pendekatan bans dalam pengembangan obat. Rekayasa genetilk mempunyai dampak terhadap perbaikan dan keamanan produk, dan memberikan pemecahan teknis dalam penyebarluasan pemakaian obat dengan bahan baku yang terbatas. Misalnya, sejak tahun 1982 telah dipasarkan insulin sebagai hasil pemanfaatan rekayasa genetik dalam industri. Dengan mengambil bagian yang mengatur pembuatan insulin pada sel-sel Langerhans manusia, dimasukkan ke dalam kuman E.Coli. Kuman ini dapat menghasilkan insulin yang sama dengan insulin manusia (Aminullah, E., 1985).

Berangkat dari hubungan antara DNA rekombinan dengan immunologik di satu pihak DNA rekombinan dapat memperbaiki cara pengolahan fermentasi vaksin, di lain pihak protein dalam immunologik diidentifikasi gennya dengan teknik DNA rekombinan diketahui salah satu protein penting dalam immunologik adalah sitokin, dan di antara tidak kurang dari 50 jenis protein sitokin salah satunya adalah interferon. Interferon adalah molekul protein kecil yang tampak dalam darah binatang mamalia setelah diinfeksi virus. Berdasarkan asalnya, semula dibedakan ada tiga jenis interferon, yaitu: interferon leukosit, fibroblas dan immun. Ketiga jenis interferon ini sering disebut alfa, beta dan gamma. Cara kerja interferon yang menghambat infeksi virus ini masih terus diselidiki secara mendalam. Sungguhpun demikian, susunan protein serta gen dari interferon sudah dapat diketahui. Sebagaimana halnya kebanyakan protein, perbedaan jenis binatang akan mempunyai susunan protein yang sedikit berbeda, demikian juga pada manusia, ada beberapa penandaan gen untuk interferon jenis alfa (Aminullah, E., 1985).

Interferon adalah juga sebuah contoh bentuk komersial dari segi bioteknologi yang erat hubungannya dengan bidang teknologi farrnasi dan kedokteran. Interferon yang pada awalnya dihasilkan dari biakan sel darah putih (leukosit). Melalui proses yang sangat teknis dan memerlukan biaya tinggi dihasilkan sediaan yang sangat murni untuk digunakan pada pasien yang sakit kanker, tetapi masih sulit dikaji bagaimana kemanjurannya. Interferon sebagai sebuah sasaran dalam rekayasa genetik pertama kali diklonakan dan dilaporkan oleh Charless Weissmann dari Universitas Zurich yang bekerjasama dengan sebuah perusahaan besar dalam bidang bioteknologi, Biogen di Swiss. Pada waktu yang sama, Genetech, sebuah perusahaan besar dalam bidang bioteknologi di California juga melaporkan sukses yang sama. Interferon sudah terang bukan merupakan protein yang pertama kali diklonakan, juga bukan merupakan salah satu yang pertama untuk kepentingan komersial. Sunguhpun demikian, telah mungkin dipakai untuk pengobatan infeksi virus yang serius dan bahkan untuk pengobatan kanker, yang dalam hubungan ini merupakan produk bioteknologi yang pertama mencapai sukses. Pada segi lain penerapan DNA rekombinan untuk pengobatan terbuka bagi pengembangan antibiotik. Kepentingan untuk pengembangan antibiotik dengan teknik ini didukung oleh kenyataan nilai penjualan dan keuntungan perdagangan antibiotik yang menduduki tempat teratas dewasa ini. Suatu hal yang perlu dicatat adalah, antibiotik bukan merupakan produk gen primer, tetapi lebih merupakan produk metabolit sekunder, dimana pembentukan antibiotik dalam sel melalui reaksi yang dikatalisir oleh enzim protein sebagai produk gen primer. Obat ini memiliki struktur kimia yang berbeda satu dengan lain dan memiliki kesamaan aksi sebagai penghambat pertumbuhan bakteri. Pada umumnya antibiotik dihasilkan oleh mikroba golongan aktinomisetes, dan biasanya dari jenis streptomises. Dalam perdagangan, ada beberapa kelompok besar antibiotik yang memegang peranan seperti penisilin, sefalosporin, dan tetrasiklin. Kelompok antibiotik lainnya adalah yang termasuk makrolida polien, streptomisin, eritromisin, rifampisin, bleomisin dan antrasiklin yang mempengaruhi segi-segi metabolisme sel yaitu dari replikasi DNA sampai kepada pembentukan protein. Sekurangnya ada tiga saluran penerapan DNA rekombinan dalam produksi antibiotik yaitu melalui penyempurnaan produk, modifikasi invivo, dan antibiotik hibrida (Aminullah, E., 1985).

Vaksin juga adalah suatu produk dalam bidang kesehatan yang bisa didekati dengan rekayasa genetik. Kegiatan penelitian terhadap hepatitis B adalah sebuah contoh. Melalui rekayasa genetik gen dari virus hepatitis B telah diklonakan, dan strukturnya telah diketahui pada tingkat nukleotida, kendatipun virusnya belum dapat dikembangkan di dalam sel jaringanbiakan. Antigen permukaan yang diperlukan untuk memproduksi vaksin ini adalah suatu masalah yang sulit untuk dipecahkan, dalam arti sulit mencapai modifikasi yang cocok dari antigen, dan itu tidak akan terjadi pada pembawa prokariotik. Jalan untuk mengelakkan diri dari masalah yang muncul akibat penggunaan sistem pembawa eukariotik, adalah dengan menggunakan ragi atau sel binatang sebagai pembawa, yang dalam beberapa segi lebih menguntungkan (Aminullah, E., 1985).

Dalam pengembangan serum anti yang menggunakan antibodi untuk memberikan kekebalan pasif telah dilakukan bertahun-tahun memakai serum anti polikklonal yang luas cakupannya, dan beberapa di antaranya tidak diperlukan maka antibodi monoklonal sekarang merupakan suatu pilihan. Sesungguhnya produk yang ideal untuk pemakaian terapeutik adalah antibodi manusia, yang sekarang ini dapat diperoleh dari saluran sel hibridoma manusia, kendatipun kebanyakan di antaranya tidak stabil (Aminullah, E., 1985).

Rekayasa genetika adalah proses pembentukan rekombinan baru dari material genetik dengan cara penyisipan suatu molekul asam nukleat asing ( yang dihasilkan di luar sel ) ke dalam suatu vektor, sehingga memungkinkan penggabungan dan kelanjutan berkembang/diperbanyak di dalam sel inang yang baru.

Klon adalah organisme identik yang terbentuk secara genetik dan membawa seluruh potongan DNA yang telah disisipkan, dan memperbanyak molekul yang baru.

2.2 TEKNIK – TEKNIK DASAR YANG BERKAITAN DENGAN KLONING GEN

•Metode isolasi DNA ( digestion )

Mengekstraksi molekul DNA dari sel.

•Metode memotong dan menyambung molekul – molekul asam nukleat

Memutus ikatan molekul pada DNA antara basa nitrogen pada sekuens tertentu oleh suatu endonuklease restriksi. Menyambung DNA ( Ligation ) merupakan pemotongan DNA / gen asing disambungkan dengan DNA vector yang terpotong linier oleh enzim Ligase.

•Metode transformasi pada sel host/ inang ; sebagai dasar : Escherichia coli

Merupakan proese mengintroduksi DNA ke dalam sel inang.