Oleh: Jujun Ratnasari, S.Si., M.Si.
Bioteknologi adalah manipulasi organisme atau komponen organisme tersebut untuk melakukan tugas praktis, menghasilkan produk yang bermanfaat. Sejak berabad-abad bioteknologi yang menggunakan mikroorganisme telah berlangsung secara tradisional, seperti pada proses pembuatan anggur, bir, keju, sake, dan lain-lain. Proses tradisional ini hanya menggunakan dan mengandalkan proses genetik alami dari mikroba.Di jaman modern, bioteknologi telah lebih banyak menggunakan sumber genetik (DNA) organisme yang telah dimanipulasi dan disebut dengan rekayasa genetika. Rekayasa genetika telah memungkinkan para ilmuwan untuk memodifikasi gen-gen spesifik dan memindahkannya di antara organisme yang berbeda. Namun demikian, dengan meluasnya aplikasi rekayasa genetika ini di segala bidang, perlu juga diperhatikan masalah-masalah sosial dan etika yang dapat timbul.
Aplikasi Bioteknologi secara Tradisional
Aplikasi bioteknologi secara tradisional, yaitu bioteknologi yang belum mengenal adanya istilah genetika dan kloning, sudah cukup lama berlangsung. Bioteknologi ini berupa pemanfaatan mikroba dalam fermentasi, seleksi atau persilangan tradisional dibidang pertanian dan peternakan untuk mencari bibit unggul. Diantara bioteknologi tradisional adalah :
a. Seleksi : yaitu pemilihan sifat yang sesuai dengan keinginan manusia
b.Hibridisasi : yaitu perkawinan silang antar dua individu dengan sifat-sifat yang
diinginkan manusia dengan tujuan memperbaiki keturunan. Contoh hibridisasi di
bidang peternakan :
- Silang murni (‘purebreeding’) : jantan dan betina yang disilangkan sama bangsanya.
- Silang dalam (‘inbreeding’) : jantan dan betina yang disilangkan masih ada hubungan kekeluargaan.
- Silang luar (‘crossbreeding’) : jantan dan betina yang disilangkan berbeda bangsa tetapi mempunyai darah murni, tujuan persilangan ini untuk membentuk ras baru.
Sapi Brahman x Shorthern Santa gertrudis
Sapi Brahman x Angus Brangus
- ‘Upgrading’ : jantan yang telah diketahui kualitasnya disilangkan dengan betina setempat.
Adapun di bidang pertanian, tanaman hasil persilangan diantaranya : padi Bogowonto, Mahakam, Peta Baru (PB),dan Cisadane.
Aplikasi Bioteknologi secara Modern
Aplikasi bioteknologi modern adalah bioteknologi yang telah memanfaatkan pengetahuan genetika dan kloning, atau secara umum disebut rekayasa genetika, seperti :
Mutasi buatan : yaitu mutasi yang ditujukan untuk merubah susunan gen, sehingga sifat yang diturunkan pun berubah. Mutasi buatan ini umumnya menggunakan radiasi, contohnya : padi var. Atomita I dan II, kedelai var. Muna.
Transplantasi gen / Penyisipan gen / Teknologi Plasmid: yaitu penyisipan gen organisme satu ke genom organisme lain, dengan tujuan untuk produksi suatu senyawa dalam skala besar dan cepat, untuk terapi medis, atau untuk mengatasi masalah lingkungan.
Hibridoma : yaitu teknik pencangkokan sel dengan materi genetik dari sel yang lain, yang umumnya digunakan untuk terapi medis kekebalan tubuh (imunoterapi) dan kanker. Contohnya pemasukkan genom penghasil antibodi dari sel limfosit, kedalam sel kanker yang sangat cepat berploriferasi, sehingga sel kanker tersebut dapat menghasilkan antibodi dan dapat melawan sel kanker lainnya atau zat asing yang masuk ke dalam tubuh dengan cepat, yang secara normal tidak bisa diatasi oleh antibodi dari sel limfosit saja.
Kloning : yaitu teknik perbanyakan sel, jaringan atau organisme secara aseksual, bias melibatkan dua induk atau satu induk.
Adapun teknik rekayasa genetika yang umum dilakukan adalah sebagai berikut :
A. Perbanyakan (Pengklonan) DNA
Kloning DNA umumnya adalah perbanyakan DNA rekombinan, yaitu DNA yang sudah direkayasa dengan teknik penggabungan/penyisipan gen (DNA) dari organisme satu ke dalam genom organisme lain (transplantasi gen/teknologi plasmid). Contohnya : kloning gen penghasil insulin dari kelenjar pankreas manusia, disisipkan ke dalam plasmid bakteri Escherichia coli, sehingga bakteri dapat mengekspresikan gen tersebut dan menghasilkan insulin manusia dalam jumlah yang banyak, mengingat bakteri sangat cepat membelah diri dan bertambah banyak dengan cepat.
Mekanisme Penyisipan Gen/DNA :
1. DNA yang ingin disisipkan, diisolasi dan dipotong oleh enzim endonuklease restriksi, ditempat yang urutan nukleotidanya spesifik.
2. DNA yang akan digunakan sebagai inang, misalnya plasmid bakteri E. coli, diisolasi dan dipotong pula oleh enzim yang sama. Plasmid ini biasanya disebut sebagai vektor pengklon.
3. Fragmen DNA kemudian disisipkan ke dalam vektor dan disatukan oleh enzim endonuklease ligase.
4. Plasmid yang telah disisipi, dimasukkan kembali ke dalam bakteri, kemudian bakteri tersebut dikembangbiakan menjadi banyak, sehingga rekombinan pun ikut bertambah banyak, demikian pula hasil ekspresi gennya (Gambar 1).
B. Kloning Gen Eukariotik dalam Plasmid Bakteri
Pengekspresian gen eukariot di dalam ruang lingkup gen prokariot sangatlah sulit, karena kedua gen tersebut susunannya berbeda, selain itu adanya daerah bukan pengkode (intron) di dalam DNA eukariotik yang cukup panjang, dapat mencegah ekspresi gen yang benar oleh sel prokariot.Untuk mengatasi hal tersebut, maka ketika enzim restriksi memotong DNA eukariot, dibagian hulu fragmen DNA tersebut harus disisipi oleh promoter prokariot. Pada saat gen eukariot disisipkan, bakteri dapat mengenali promoter, dan langsung mengekspresikan gen tersebut. Untuk hal yang kedua, bisa diatasi dengan merubah mRNA menjadi DNA komplementer (‘complementary DNA’/cDNA), menggunakan enzim transkriptase balik (‘reverse transcriptase’), yaitu enzim yang diisolasi dari retrovirus. mRNA bisa digunakan karena pada mRNA, intronnya telah dikeluarkan pada saat proses ‘splicing’ .
Setelah DNA ditransplantasi menghasilkan DNA rekombinan, maka DNA tersebut harus dimasukkan kembali ke dalam inang, supaya bisa berekspresi. Pemasukkan DNA rekombinan bisa dengan cara elektroporasi (memberikan kejutan listrik untuk membuka membran sel), atau dengan cara penyuntikan (mikroinjeksi), atau dengan cara transformasi, yaitu penyerapan DNA rekombinan dari larutan.
C. Kloning DNA secara In Vitro
Pengklonan DNA di dalam sel tetap merupakan metode terbaik untuk mempersiapkan gen tertentu dalam jumlah banyak. Namun ketika sumber DNA sangat sedikit dan tidak murni, maka dapat digunakan metode PCR (‘Polymerase Chain Reaction’), sehingga setiap fragmen DNA dapat disalin beberapa kali dengan cepat dan diperkuat (amflipikasi) tanpa menggunakan sel. Mekanisme PCR dapat dilihat pada gambar 3. Adapun yang dibutuhkan dalam PCR ini adalah enzim DNA polimerase yang tahan panas, potongan DNA untai tunggal sebagai primer, dan pasokan nukleotida.
Sejak tahun 1985, PCR telah banyak digunakan dalam penelitian biologis kedokteran, sosial, dan hukum. Contohnya : PCR digunakan untuk memperkuat DNA gajah purba (Mamoth), yang telah berusia 40.000 tahun, PCR digunakan untuk mendeteksi pelaku kejahatan dari sampel DNA air mani, darah atau jaringan tubuh pelaku lainnya, atau PCR ini digunakan untuk mendeteksi patogen yang sulit terdeteksi, seperti DNA virus HIV.
Jika menurut sobat artikel ini bermanfaat, silahkan vote ke Lintas Berita agar artikel ini bisa di baca oleh orang lain.
