Rekayasa Genetika

1.        Pengertian Rekayasa Genetika

Rekayasa genetika adalah suatu teknik bioteknologi yang digunakan untuk mentransfer gen dari suatu organisme ke organisme lain untuk mendapatkan produk baru dengan cara membuat DNA Rekombinan.

DNA Rekombinan adalah DNA yang urutannya telah direkombinasikan agar memiliki sifat- sifat atau fungsi yang kita inginkan sehingga organisme penerimanya mengekspresikan sifat atau melakukan fungsi yang kita inginkan. Misalnya, kita membuat DNA rekombinan yang memiliki fungsi membuat insulin. DNA ini kemudian kita masukan ke dalam bakteri dengan harapan bakteri tersebut dapat menghasilkan insulin. DNA rekombinan dilakukan melalui penyisipan gen dengan plasmid sebagai vektornya/ “kendaraan pemindah”.

Adapun teknik pembuatan DNA rekombinan adalah sebagai berikut:

§  Teknik mengisolasi DNA;

§  Teknik memotong DNA dengan menggunakan enzim retriksi endonuklease;

§  Teknik menggabung/ menyambung DNA dengan menggunakan enzim ligase;

§  Teknik memasukkan DNA kedalam sel hidup (vektor)

§  Vektor berkembang dengan sisipan DNA yang direkayasa.

Dua komponen utama yang terlibat di dalam rekayasa genetika, yaitu plasmid dan enzim.

1)                  Plasmid

Plasmid adalah molekul DNA berantai rangkap dan berbentuk cincin. Plasmid ditemukan didalam sel bakteri dan dapat berbiak secara bebas, lepas dari kromosom induk. Dalam rekayasa genetika, plasmid berperan sebagai vektor (kendaraan) yang digunakan untuk mentransfer dan memperbanyak gen asing.

Keuntungan penggunaan plasmid adalah dapat di pindahkan dari satu sel ke sel yang lain, misalnya melalui cara transformasi. Ketika satu gen “asing” (biasanya diekstrak dari satu kromosom sel eukariotik) telah disisipkan ke dalam satu plasmid, ia akan bertindak seperti kendaraaan yang mengangkut gen ke dalam sel bakteri. Plasmid yang membawa gen tersebut siap di absorpsi dan di replikasikan oleh bakteri sehingga setiap anakan sel yang dihasilkan akan mewarisi gen- gen baru. Selanjutnya, setiap bakteri didalam kultur gen- gen akan menginstruksi, misalnya “hasilkan hormon insulin manusia”.

Adapun beberapa cara pemindahan DNA diantaranya adalah:

§  Konjugasi: pemindahan DNA dalam sel bakteri melalui kontak fisik antar kedua sel.

§  Transformasi: pengambilan DNA oleh bakteri dari lingkungan sekitarnya.

§  Transduksi: pemindahan DNA daribsatu sel ke sel lainnya melaui perantara

2)                  Enzim

Dalam rekayasa genetika dikenal dua macam bahan kimia yang berperan penting. Kedua macam bahan kimia tersebut adalah enzim pemutus (retriksi endonuklease) dan enzim perekat (ligase).

Enzim retriksi endonuklease merupakan enzim khusus dari bakteri yang berguna sebagai alat pertahanan tubuh. Misalnya untuk melawan DNA asing yang menyusup masuk, seperti yang berasal dari virus. Dalam dunia rekayasa genetika, enzim tersebut bertindak sebagai gunting biologi yang berfungsi untuk memotong/ menggunting rantai DNA pada tempat- tempat khusus. Enzim retriksi endonuklease memiliki dua keutamaan. Pertama, memiliki fungsi kerja spesifik. Dalam hal ini enzim mampu mengenal dan memotong urutan nukleotida tertentu pada DNA. Kedua, mampu menghasilkan potongan- potongan runcingketika memotong rantai ganda DNA. Fragmen- fragmen yang dihasilkannya adalah berupa ujung runcing (ujung lengket) yang terdiri atas untaian tunggal. Setiap ujung dari fragmen memiliki bagian yang menjorok dengan urutan basa yang dapat dikenali dan dipasangi oleh basa yang terletak di ujung untaian lainnya. Misalnya, ujung untaian tunggal dengan urutan basa AATT pada satu ujung dan TTAA pada ujung yang lain. Kedua fragmen tersebut dapat disambungkan sehingga membentuk satu untaian nukleotida lagi. Dalam hal ini, enzim ligase berfungsi untuk merekatkan dan mempersatukan fragmen- fragmen/ potongan- potongan DNA.

2.                  Teknik- teknik Rekayasa Genetika

a)      Teknik Plasmid Rekayasa Genetika

Melalui teknk plasmid dalam rekayasa genetika, para ahli dibidang bioteknologi dapat mengembangkan tanaman transgenik yang resisten terhadap hama dan penyakit, adaptif kekeringan dan kondisi tanah yang tidak subur, hewan transgenik dan lain- lain.

 

Gambar. Rekayasa genetika dengan plasmid bakteri

b)       Teknik Hibridoma

Teknik hibridoma adalah penggabungan dua sel dari organisme yang sama ataupun dari sel organisme yang berbeda sehingga menghasilkan sel tunggal berupa sel hibrid (hibridoma) yang memiliki kombinasi sifat dari kedua sel tersebut.

Contoh teknik hibridoma adalah pembuatan antibodi monoklonal. Antibodi monoklonal adalah antibodi yang diperoleh dari suatu sumber tunggal atau sel klon yang hanya mengenal satu jenis antigen.

Pembentukan antibodi monoklonal dilakukan dengan menggunakan kelinci atau tikus. Langkah pertama adalah menginjeksikan antigen ke tubuh kelinci atau tikus percobaan, kemudian limpanya dipisahkan. Selanjutnya dilakukan peleburan sel- sel limpa dengan sel- sel mieloma (sel- sel kanker). Sekitar 1% dari sel limpa adalah sel plasma yang menghasilkan antibodi. Sedangkan 10% sel hibridoma akhir terdiri dari sel yang menghasilkan antibodi. Setiap sel hibridoma hanya menghasilkan 1 antibodi.

Disini teknik seleksi dikembangkan untuk mengidentifikasi sel hibridoma, kemudian dilakukan pengembangan atau pengklonan berikutnya. Klon yang diperoleh dari hibridoma berupa antibodi monoklonal. Antibodi monoklonal dapat disimpan beku, kemudian dapat diinjeksikan ke dalam tubuh hewan atau dibiakkan dalam suatu kultur untuk menghasilkan antibodi dalam jumlah besar.

Gambar. Tehnik pembuatan antibodi monoklonal oleh Kohler dan Milstein

Kegunaan antibodi monoklonal:

ü  Para ilmuwan berharap dapat menggunakan antibodi monoklonal dalam pemgobatan kanker.

ü  Untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin (HCG) dalam urine wanita hamil.

ü  Untuk mengikat racun dan menonaktifkannya, contohnya racun tetanus dan kelebihan obat digoxin dapat dinonaktifkan oleh antibodi ini.

ü  Mencegah penolakan jaringan terhadap sel hasil transplantasi jaringan lain.

a)      Teknik Terapi Genetik

Terapi gen diartikan sebagai upaya memperbaiki atau mengganti gen- gen yang menyebabkan suatu penyakit. Terapi ini dilakukan dengan mengganti gen- gen yang tidak dapat bekerja dengan salinan gen yang normal ke dalam sel. Pada pertengahan tahun 1990, terapi genetik untuk mengobati penyakit menurun dan kanker kulit ganas.

Para ahli berusaha melawan gen- gen perusak dalam inti sel itu dengan berbagai cara, upaya yang dirintis tersebut dikenal dengan terapi genetik. Sayangnya penemuan itu tidak segera dapat diterapkan. Dalam rekayasa genetika ada kode etik yang melarang keras percobaan ini pada manusia. Rekayasa ini dikhawatirkan disalahgunakan untuk mengubah gen pembawa sifat manusia, misalnya untuk membuat manusia super.

Namun para ahli tidak selamanya bersikap kaku sebab berbagai penyakit fatal memang susah disembuhkan kecuali dengan terapi genetik. Maka munculah pendapat tentang perlu adanya dispensasi. Dispensasi itu dikeluarkan oleh Komite Rekayasa Genetik Nasional Institut of Healt (NIH) di Amerika Serikat yang mengizinkan penerapan terapi genetik untuk dua jenis penyakit yaitu penyakit menurun yang sangat jarang seperti Adenosine Deaminase Deficiency (ADD) dan sejenis kanker kulit yang ganas.

ADD adalah kelainan yang menyebabkan penderitanya tidak memiliki daya tahan tubuh sama sekali. Kontak dengan kuman apapun akan menyebabkan kematian. Rusaknya kekebalan pada ADD terjadi akibat sel- sel darah tidak mampu memproduksi enzim Adenosine Deaminase (AD) yang diperlukan untuk membangun daya tahan tubuh.

b)      Teknik Kloning

Kloning berasal dari kata Yunani kuno, clone yang berarti ranting atau cangkokan. Dalam bahasa Inggris, clone (klona) digunakan untuk menyebut sekelompok makhluk hidup yang dilahirkan tanpa proses seksual. Istilah clone (klona) pertama diusulkan oleh Herbert Webber  pada tahun 1903. Kloning dapat dilakukan dengan transfer gen, transfer embrio dan transfer inti. Organisme hasil kloning akan memiliki salinan genetika yang sama persis dengan makhluk hidup yang lain.

1.      Transfer Gen

Kloning ini dilakukan dengan menyisipkan potongan gen yang dikehendaki dari suatu spesies lain sehingga spesies ke spesies lain sehingga spesies yang di klon tadi akan memiliki sifat tambahan sesuai dengan gen yang telah di sisipkan ke dalam sel tubuhnya.

2.      Transfer Embrio

Transfer embrio ini dilakukan dengan jalan mengambil ovum kemudian membuahinya dengan sperma, setelah terjadi zigot yang akan berkembang menjadi embrio, embrio- embrio  ini di transfer atau ditanam dalam rahim individu betina sampai lahir menjadi individu dewasa.

3.      Transfer Inti

Prinsip dari transfer inti yaitu dengan memasukkan inti sel (nukleus) dari satu spesies ke dalam sel spesies lain yang sebelumnya inti selnya telah dibuang atau dikosongkan.

Pada tahun 1952, Robert Brigs dan Thomas J. King (AS) mencoba teknik kloning pada katak. Sepuluh tahun kemudian (1962), John B. Gurdon juga mencoba teknik kloning pada katak, namun prcobaannya menghasilkan banyak katak yang abnormal atau cacat. Gurdon kemudian menyempurnakan percobaannya sehingga menghasilkan banyak katak yang tumbuh normal dan berkembang menjadi dewasa.

Pada tahun 1986, Steen Wikkadsen (Inggris) mengklona sapi dengan tujuan komersial dengan metode transfer inti. Ia bekerja sama dengan Lembaga Grenada Genetics.

Pada tahun 1996, Ian Wilmut mengklona domba. Ia menggunakan sel kelenjar susu domba finn dorset sebagai donor inti dan sel telur domba blackface sebagai resipien. Sel telur domba blackface dihilangkan intinya dengan cara mengisap nukleusnya keluar dari sel menggunakan pipet mikro. Kemudian, sel kelenjar susu domba finn dorset difusikan dengan sel telur blackface yang tanpa nukleus. Hasil fusi ini kemudian berkembang menjadi embrio dalam tabung percobaan dan kemudian dipindahkan ke rahim domba blackface. Kemudian embrio berkembang dan lahir dengan ciri- ciri sama dengan finn dorset. Domba hasil kloning ini diberi nama Dolly. Dolly disuntik mati pada tanggal 14 februari 2003 karena menderita penyakit yang sulit disembuhkan.

Perlu diperhatikan bahwa Wilmut melakukan 277 percobaan kloning dan dari sekian banyak percobaan, hanya 29 yang berhasil menjadi embrio domba yang dapat ditransplantasikan ke rahim domba, dan hanya satu yang menjadi domba normal. Dengan demikian, tingkatkeberhasilan kloning domba masih sangat rendah (Purves et al. 2004).

Gambar. Teknik cloning yang dilakukan untuk menghasilkan domba Dolly