Rekayasa

Rekayasa Genetika

A. PENGERTIAN REKAYASA GENETIKA

Rekayasa genetika ialah suatu bioteknologi yang dapat meliputi manipulasi gen, cloning gen, DNA rekombinan, teknologi modifikasi genetik, dan genetika modern dengan menggunakan berbagagi macam prosedur. Namun, istilah rekayasi genetika secara meluas menggambarkan manipulasi/pemindahan gen dengan membuat DNA rekombinan melalui penyisipan gen dalam upaya untuk mendapatkan produk baru yang lebih unggul. DNA rekombinan merupakan hasil penggabungan dua materi genetik yang berasal dari dua organisme yang berbeda dan memiliki sifat-sifat atau fungsi yang dikehendaki sehingga organisme penerimanya mengekspresikan sifat atau fungsi sesuai dengan apa yang kita inginkan.

Obyek yang digunakan dalam rekayasa genetika pada umumnya hampir semua golongan organisme, mulai dari tingkat sederhana hingga tingkat kompleks. Organisme unggul yang dihasilkan dalam proses rekayasa genetika disebut sebagai organisme transgenik.

Lahirnya rekayasa genetika berawal dari usaha untuk menyingkap materi genetik yang diwarisi dari satu generasi ke generasi yang berikutnya. Ketika orang-orang mengetahui bahwa kromosom adalah materi genetik yang membawa gen, maka saat itulah rekayasa genetika ini muncul.

REKAYASA GENETIKA

B. KLASIFIKASI MACAM – MACAM JENIS REKAYASA GENETIKA

Rekayasa genetika merupakan salah satu pengembangan dari teknologi reproduksi dalam upaya pengubahan gen-gen sehingga dihasilkan oganisme dengan kualitas mutu yang lebih baik. Ada beberapa macam rekayasa genetika, diantaranya meliputi:

1. Rekombinasi DNA

Rekombinasi DNA merupakan teknik pemisahan dan penggabungan DNA dari satu spesies dengan DNA dari spesies lain dengan tujuan mendapatkan sifat baru yang lebih unggul. Berikut ini beberapa produk yang dihasilkan dari rekombinasi gen.

a. Pembuatan Insulin

Insulin ini dihasilkan dari rekombinasi DNA sel manusia dengan plasmid bakteri E.Coli. Insulin yang dihasilkan lebih murni dan baik diterima oleh tubuh manusia karena mengandung protein manusia dibandingkan dengan insulin yang disintesis dari gen pankreas hewan.

b. Pembuatan Vaksin Hepatitis

Vaksin hepatitis dihasilkan dari rekombinan DNA sel manusia dengan sel ragi Saccharomyces.  Vaksin yang dihasilkan tersebut berupa virus yang dilemahkan dan jika disuntikkan ke dalam tubuh manusia akan membentuk antibodi sehingga kebal terhadap serangan hepatitis.

2. Fusi Sel

Istilah lain fusi sel dikenal dengan nama teknologi hibridoma. Fusi sel merupakan peleburan dua sel yang berbeda menjadi satu kesatuan menjadi protein yang sangat baik yang mengandung gen asli dari keduanya yang disebut hibridoma. Hibridoma sering digunakan untuk memperoleh antibodi dalam pemeriksaan kesehatan dan pengobatan. Misalnya kita ambil contoh fusi sel manusia dengan sel tikus. Tujuan fusi tersebut ialah menghasilkan hibridoma berupa antibodi yang mampu membelah dengan cepat. Sifat tersebut didapatkan dari sel manusia berupa antibodi yang difusikan dengan sel kanker tikus berupa mieloma yang mampu membelah dengan cepat.

3. Transfer Inti (Kloning)

Kloning merupakan suatu proses reproduksi yang bersifat aseksual untuk menciptakan replika yang tepat bagi suatu organisme. Teknik kloning akan menghasilkan suatu spesies baru yang secara genetik persis sama dengan induknya yang biasanya dikerjakan di dalam laboratorium. Spesies baru yang dihasilkan tersebut disebut klon. Klon tersebut diciptakan oleh suatu proses yang disebut transfer inti sel somatik. Transfer inti sel somatik ini merupakan suatu proses yang mengacu pada transfer inti dari sel somatik ke sel telur. Sel somatik tersebut adalah semua sel di tubuh kecuali kuman. Adapun mekanismenya, inti sel somatik akan dihapus dan dimasukkkan ke dalam telur yang tidak dibuahi yang memiliki inti yang telah dihapus. Telur dengan intinya tersebut akan tetap dijaga hingga menjadi embrio. Embrio ini kemudian akan ditempatkan di dalam ibu pengganti dan berkembang di dalam ibu pengganti.

Keberhasilan kloning adalah kloning pada domba “Dolly”. Domba Dolly direproduksi tanpa bantuan domba jantan, melainkan diciptakan dari sebuah kelenjar susu yang diambil dari seekor domba betina. Kelenjar susu dari domba finndorset dimanfaatkan sebagai donor inti sel dan sel telur domba blackface sebagai resipien. Penggabungan kedua sel tersebut memanfaatkan tegangan listrik 25 Volt yang pada akhirnya terbentuk fusi antara sel telur domba blackface tanpa nukleus dengan sel kelenjar susu domba finndorsat. Di dalam tabung percobaan hasil fusi ini akan berkembang menjadi embrio yang selanjutnya akan dipindahkan ke rahim domba blackface. Sehingga spesies baru yang dilahirkan ialah spesis dengan ciri yang identik dengan domba finndorset.

C. PROSES DAN TEKNIK REKAYASA GENETIKA

Secara sederhana proses rekayasa genetika dapat meliputi tahapan-tahapan berikut ini.

• Mengindetifikasikan gen dan mengisolasi gen yang diinginkan,
• Membuat DNA/AND salinan dari RNAd,
• Pemasangan cDNA pada cincin plasmid,
• Penyisipan DNA rekombinan kedalam tubuh/sel bakteri,
• Membuat klon bakteri yang mengandung DNA rekombinan,
• Pemanenan produk.

PROSES REKAYASA GENETIKA

Proses rekayasa genetika diatas, praktiknya mengadopsi prinsip dari teknik rekayasa beikut ini.

1. Kloning Gen

Kloning gen merupakan tahapan awal dari rakayasa genetika. Adapun tahapan-tahapan dalam kloning gen, diataranya pemotongan DNA menjadi fragmen-fragmen dengan ukuran beberapa ratus hingga ribuan kb (kilobase), kemudian fragmen tersebut dimasukkan ke dalam vektor bakteri untuk kloning. Berbagai macam vektor disesain untuk membawa DNA dengan panjang yang berbeda. Setiap vektor hanya mengandung satu DNA yang kemudian teramplifikasi membentuk suatu klon di dalam dinding bakteri. Dari setiap klon sejumlah fragmen DNA akan diisolasi yang kemudian akan diekspresikan. DNA rantai tunggal akan diubah menjadi rantai ganda dengan bantuan DNA polimerase. Fragmen DNA yang dihasilkan selanjutnya dikloning ke dalam plasmid untuk menghasilkan bank cDNA.

2. Sequensing DNA

Sekuensing merupakan teknik penentuan urutan basa suatu fragmen DNA yang membutuhkan proses dan waktu yang lama. Saat ini proses ini sudah bersifat automatis, dalam artian sekuensing yang dilakukan memungkinkan dalam skala industri hingga ribu kilobasa per hari.

3. Amplifikasi gen secara in-vitro

Proses amplifikasi DNA untuk mensitesis komplementer suatu fragmen DNA  yang dimulai dari suatu rantai primer dikenal dengan teknik PCR (Polimerase Chain Reaction).

4. Konstruksi Gen

Setiap gen terdiri dari promotor (daerah yang bertanggungan jawab utuk transkripsi gen yang berakhir pada wilayar terminator), gen pendanda dipilih (gen yang berperan sebagai resistensi antibiotik yang membantu dalam memebedakan perubahan sel), dan terimanator.  Konstruksi gen mengandung sedikitnya daerah promotor, daerah transkrip, dan daerah terminator. Oleh sebab itu, konstruksi gen kemudian disebut vektor ekspresi.

Konstruksi gen mengimplikasikan penggunaan elemen-elemen seperti enzim restriksi yang memotong DNA pada daerah spesifik, sistesis nukleotida secara kimiawi, amplifikasi fragmen DNA secara in vitro menggunakan teknik PCR, serta menyambungn fragmen DNA yang berbeda dengan ikatan kovalen menggunakan enzim ligase. Kemudian fragmen tersebut ditambahkan dalam plasmid yang selanjutnya ditransfer ke dalam bakteri membentuk klon bakteri. Klon bakteri ini akan diseleksi dan diamplifikasi.

Peambahan elemen dalam konstruksi gen bergantung pada tujuan eksperimen, terutama dimana jenis sel konstruksi tersebut akan diekspresikan.

5. Transfer gen ke dalam sel

Suatu gen hasil isolasi dapat ditranskripsikan secara in vitro dan mRNA nya juga dapat ditranskripsikan pada suatu sistem bebas sel. Untuk dikodekan secara efektif dan ditranslasikan menjadi protein, suatu gen harus ditransfer ke dalam sel yang secara alami dapat mengandung semua faktor yang diperlukan dalam proses transkripsi dan translasi. Transfer gen sendiri dalam praktiknya terdiri atas variasi teknik, diantaranya fusi sel, penggunaan senyawa kimia, elektroporasi, mikroinjeksi, dan injeksi menggunakan vektor virus.

D. MANFAAT REKAYASA GENETIKA

Perkembangan rekayasa genetika memberikan banyak manfaat bagi manusia dalam berbagai aspek kehidupan. Adapun manfaat rekayasa genetika jika ditinjau berdasarkan aspeknya, meliputi:

1. Bidang Industri

Di bidang industri, prinsip rekayasa genetika dimanfaatkan dalam upaya pengkloningan bakteri untuk beberapa fungsi tertentu seperti melarutkan logam-logam langsung dari dalam bumi, menghasilkan bahan mentah kimia seperti etilen yang diperlukan untuk pembuatan plastik, menghasilkan bahan kimia yang digunakan sebagai pemanis pada pembuatan berbagai macam minuman, dan lain sebagainya.

2. Bidang Farmasi

Dalam bidang farmasi, rekayasa genetika dimanfaatkan dalam usaha pembuatan protein yang sangat dibutuhkan untuk kesehatan. Protein ini merupakan gen hasil pengkloningan bakteri yang berperan dalam mengongtrol sintesis obat-obatan yang jika diproduksi secara alami akan membutuhkan biaya yang mahal.

3. Bidang Kedokteran

Lahirnya rekayasa genetika memberikan banyak manfaat dalam perkembangan ilmu medis, diantaranya:

a. Pembuatan Insulin

Insulin yang dulunya disintesis hewan mamalia sudah dapat dihasilkan dengan melakukan pengkloningan bakteri. Insulin yang dihasilkan ini pun jauh lebih baik dan lebih dapat diterima oleh tubuh manusia dibandigkan insulin yang disintesis dari hewan.

b. Pembuatan Vaksin terhadap Virus AIDS

Mengingat AIDS merupakan virus yang berbahaya dan dapat menyerang sistem kekebalan tubuh, maka dalam upaya pencegahan penyakit tersebut peneliti membuat suatu vaksin memanfaatkan rekayasa genetika dalam upaya proteksi diri terhadap penularan virus AIDS.

c. Terapi Gen

Rekayasa genetika juga dimanfaatkan dalam upaya terapi kelainan genetik dengan disisipkannya beberapa gen duplikat secara langsung ke dalam sel seseorang yang mengalami kelainan genetis.

4. Bidang Pertanian

Di bidang pertanian, rekayasa genetika banyak dimanfaatkan dalam upaya penyisipan gen ke dalam sel sel tumbuhan sehingga memberikan banyak keuntungan seperti:

• Menghasilkan tanaman yang mampu menangkap cahaya dengan lebih efektif untuk meningkatkan efisiensi fotosintesis.
• Menghasilkan tanaman yang mampu menghasilkan pestisida sendiri.
• Menggantikan pemakaian pupuk nitrogen yang mahal namun banyak digunakan dengan melakukan fiksasi nitrogen secara alamiah seperti pada tanaman padi. 
• Dapat digunakan untuk menadapatkan tanaman baru yang lebih menguntungkan lewat pencangkokan gen, seperti pada golongan solanaceae.

5. Bidang Peternakan

Serupa halnya dengan pemanfaatan rekayasa genetika di bidang pertanian, di bidang peternakan juga dilakukan penyisipan gen ke dalam sel-sel hewan tertentu dengan menerapkan prinsip rekayasa genetika. Hewan yang paling banyak digunakan ialah sapi. Rekayasa di bidang peternakan memberikan banyak manfaat, seperti:

• Diperoleh vaksin yang dapat mencegah mencret ganas pada anak babi.
• Diperoleh vaksin yang efektif terhadap penyakit kuku dan mulut, yang merupakan penyakit ganas dan menular pada sapi, domba, kambing, rusa dan babi.
• Sedang dilakukan pengujian hormone pertumbuhan tertentu untuk sapi yang diharapkan dapat meningkatkan produksi susu.

E. DAMPAK REKAYASA GENETIKA

Rekayasa genetika sangat berperan dalam pengembangan ilmu pengertahuan di berbagai bidang kehidupan. Namun, penggunaan rekayasa genetika tidak memberikan keuntungan semata melainkan juga timbul dampak tertentu yang tidak diinginkan. Adapun dampak dari penerapan rekayasa genetika diantaranya, meliputi:

Tanaman transgenik tertentu dapat memungkinkan keracunan, alergi, perbedaan nutrisi dan komposisi, serta adanya kemungkinan menyebabkan bakteri dalam tubuh manusia menjadi resisten terhadap antibiotik tertentu.

Terlepasnya organisme transgenik di alam bebas tanpa pengawasan dapat menghasilkan pencemaran biologis yang berdampak pada terganggunya ekosistem dan meningkatnya prevalensi penyakit tertentu.

Menyisipkan DNA atau gen organisme lain yang tidak berkerabat, dianggap sebagai pelanggaran terhadap hukum alam dan masih sulit di terima oleh masyarakat. Oleh sebab itu, rekayasa genetika yang dilakukan pada manusia dianggap sebagai penyimpangan moral dan pelanggaran etik.

Jadi, dapat disimpulkan bahwa rekayasa genetika tidak selalu memberikan manfaat dalam penerapannya. Berbagai dampak merugikan juga dapat timbul yang akan sangat mempengaruhi kehidupan. Oleh sebab itu, penggunaan rekayasa genetika harus sangat bijak dalam upaya meminimalisir dampak negatif dari rekayasa genetika.