Prinsip Rekayasa Genetika Pada Makhluk Hidup

Perkembangan dan kemajuan yang dicapai dalam bidang biologi molekuler telah menciptakan teknologi rekombinan DNA atau yang lebih dikenal dengan istilah rekayasa genetik. Rekayasa genetik atau DNA rekombinan merupakan suatu kumpulan teknik-teknik eksperimental yang memungkinkan peneliti untuk mengisolasi, mengidentifikasi, dan melipatgandakan suatu fragmen DNA dalam bentuk murninya.


Penggunaan DNA dalam rekayasa genetika untuk menggabungkan sifat makhluk hidup, karena DNA mengatur sifat-sifat makhluk hidup yang dapat diturunkan dan struktur DNA dari makhluk hidup apapun adalah sama. Ada beberapa cara untuk mendapatkan DNA rekombinan melalui rekayasa genetika, di antaranya adalah :

1. Teknologi Plasmid

Molekul DNA berbentuk sirkuler yang terdapat dalam sel bakteri atau ragi disebut plasmid. Plasmid merupakan molekul DNA nonkromosom yang dapat berpindah-pindah dari bakteri satu ke bakteri yang lain dan mempunyai sifat pada keturunan bakteri sama dengan induknya. Selain itu, palsmid juga dapat memperbanyak diri melalui proses replikasi sehingga dapat terjadi pengklonan DNA yang menghasilkan plasmid dalam jumlah banyak. Karena sifat-sifat plasmid yang menguntungkan, maka plasmid sebagai vektor atau pembawa gen untuk memasukkan gen ke dalam sel target.


Produksi insulin secara besar-besaran merupakan contoh aplikasi penggunaan teknologi plasmid yang dikembangkan manusia. Insulin adalah hormon yang mengubah glukosa menjadi glikogen, dan berfunugsi dalam mengatur kadar gula darah bersama hormon glukagon. Kekurangan insulin dapat menyebabkan seseorang menderita kencing manis (diabetes melitus) yang dapat berdampak sangat luas terhadap kesehatan. Insulin dibuat di dalam tubuh manusia dengan dikontrol oleh gen insulin. Insulin ini kemudian diambil dari pulau langerhans tubuh manusia, lalu disambungkan ke dalam plasmid bakteri. Untuk menghubungkan gen insulin dengan plasmid diperlukan rekombinasi genetik.

Dalam rekombinasi DNA dilakukan pemotongan dan penyambungan DNA. Proses pemotongan dan penyambungan tersebut menggunakan enzim pemotong dan penyambung. Enzim pemotong dikenal sebagai enzim restriksi atau enzim penggunting yang bernama restriksi endonuklease. Enzim pemotong ini jumlahnya banyak dan setiap enzim hanya dapat memotong urutan basa tertentu pada DNA. Hasil pemotongannya berupa sepenggal DNA berujung runcing yang komplemen.

Selanjutnya, DNA manusia yang diinginkan disambungkan ke bagian benang plasmid yang terbuka dengan menggunakan enzim ligase DNA yang mengkatalis ikatan fosfodiester antara dua rantai DNA. Potongan DNA antara gen manusia dengan benang plasmid ini bisa menyambungkan karena endonuklease yang digunakan untuk memotong DNA manusia dan benang plasmid tersebut sama jenisnya. Sehingga, dihasilkan ujung-ujung yang sama strukturnya.

Gen manusia dan plasmid yang telah menyatu terbentuk lingkaran plasmid ini disebut kimera (DNA rekombinan). Kimera kemudian dimasukkan ke dalam sel target E. coli. Bakteri ini akan hidup normal dan memiliki tambahan yang sesuai dengan sifat gen yang disisipkan. Bakteri E. coli kemudian dikultur untuk dikembangbiakkan. Bakteri tersebut kemudian mampu menghasilkan hormon insulin manusia. Hormon insulin ini akhirnya dapat dipanen untuk digunakan oleh orang yang membutuhkannya. Keuntungan dari insulin hasil rekayasa genetika ini adalah insulin bebas dari protein hewan yang tercemar yang sering menimbulkan alergi.

2. Teknik Hibridoma

Teknologi hibridoma dikenal juga dengan istilah fusi sel. Fusi sel (teknologi hibridoma) merupakan proses peleburan atau penyatuan dua sel dari jaringan atau spesies yang sama atau berbeda sehingga dihasilkan sel tunggal yang mengandung gen-gen dari kedua sel berbeda tersebut. Sel tunggal ini dinamakan hibridoma yang mempunyai sifat-sifat kedua sel. Teknologi hibridoma menghasilkan antibodi monoklonal, yaitu antibodi murni yang tidak tercemar oleh kuman atau protein lain.


Teknik pembuatan antibodi monoklonal, yaitu kelinci atau tikus disuntik antigen dan diambil limpanya (tempat pembuatan limfosit B). Selanjutnya, tikus atau kelinci tersebut membentuk antibodi. Sel pembentuk antibodi dari limfa tikus atau kelinci dipisahkan dan diambil, kemudian meleburkan atau menggabungkan sel tersebut dengan sel kanker. Penggabungan kedua sel tersebut membentuk hibridoma. Sel penghasil antibodi hasil kultur sel hibridoma dipisahkan kemudian dikultur. Dengan demikian dihasilkan beberapa antibodi monoklonal dari beberapa kultur sel.

Manfaat dari antibodi monoklonal adalah untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin dalam urine wanita hamil. Sehingga, antibodi ini dapat digunakan untuk mengetahui ada tidaknya kehamilan. Selain itu, antibodi monoklonal juga dimanfaatkan untuk mendeteksi dini dan membunuh sel kanker.