Rekayasa Genetika bagi Kesejahteraan dan Kemandirian Bangsa

Bioteknologi telah mengalami perkembangan yang menakjubkan dan semakin banyak dimanfaatkan dalam kehidupan. Kemajuan ini terutama ditunjang oleh perkembangan yang sangat pesat pada bidang ilmu biokimia, biologi molekular dan teknologi rekayasa genetika. Ciri era baru bioteknologi ini adalah kemampuan mengubah, bahkan merancang susunan materi genetika suatu organisme, yang selanjutnya dikenal dengan istilah populer, rekayasa genetika. Pada masa mendatang, tidak disangsikan lagi peranan bioteknologi ini akan menjadi alternatif utama dalam memecahkan masalah-masalah besar dunia untuk mewujudkan peningkatan kesejahteraan rakyat dan kemandirian bangsa.
—————-
Oleh: Emaraturisqa, Noor Hidayah, Sarmila, dan Azidi Irwan
(Mahasiswa dan Dosen Program Studi Kimia FMIPA ULM )
——————-
Era bioteknologi modern lahir dari penemuan struktur DNA oleh Watson dan Crick, serta teknik DNA rekombinan oleh Cohen dan Boyer. Penemuan ini dimulai dengan pemahaman tentang struktur DNA pada tahun 1960an. DNA merupakan materi genetik yang bertanggung jawab terhadap semua sifat yang dimiliki oleh makhluk hidup.

Sebagian besar dari sifat yang dimiliki oleh suatu makhluk hidup dikendalikan oleh gen-gen yang berada di dalam inti sel (nukleus), dan pola penurunannya dipelajari dalam Genetika Mendel (Mendelian Genetics). DNA adalah jenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama pnyususun setiap organisme.

Asam nukleat merupakan polimer dari ratusan, ribuan, bahkan jutaan nukleotida yang bergabung satu sama lainnya melalui ikatan fosfodiester. Ikatan fosfodiester terbentuk antara gugus OH pada posisi 3’ dengan gugus fosfat pada posisi 5’. Asam nukleat berfungsi menyimpan dan mentransmisikan informasi genetik dalam sel. DNA melalui urutan basanya membawa kode informasi genetik yang spesifik untuk setiap individu dan untuk spesies tertentu.

Rekayasa genetika merupakan salah satu pencapaian ilmu pengetahuan yang luar biasa. Namun, keinginan manusia untuk lebih mendalami dan membuat suatu pencapaian kadang-kadang tidak sesuai norma dan etika sehingga pelanggaran tersebut dapat terjerat hukum dan dikenakan sanksi. Contohnya pada kasus He Jiankui, seorang ilmuwan yang mengklaim berhasil menciptakan bayi rekayasa genetika pertama di dunia.

Pada tahun 2018 lalu, pemerintah Cina akhirnya menyatakan bahwa riset tersebut merupakan suatu pelanggaran hukum. Pekerjaan Jiankui itu kemudian dipresentasikan dalam forum International Conference on Genome Editing di Hong Kong. Kontan, klaim peneliti yang meraih PhD bidang fisika di Universitas Rice, AS tersebut diragukan oleh para ahli genetika. Bagi sebagian lainnya, apa yang dikerjakan Jiankui mengingatkan mereka pada praktik eugenika yang pernah berkembang pada paruh pertama abad ke-20.

Eugenika adalah suatu konsep tentang upaya memperbaiki mutu spesies manusia dengan perkawinan selektif diantara orang-orang dengan ciri-ciri genetik tertentu yang dianggap bagus. Istilah eugenika sendiri baru dikenal pada akhir abad ke-19. Riwayat eugenika benar-benar meredup usai Perang Dunia II. Namun, bukan berarti gagasan itu tumpas. Eugenika tetap hidup, hanya saja dengan pendekatan yang berbeda. Eugenika modern kini dilakukan dengan metode rekayasa genetika yaitu sebuah istilah baru yang tampak lebih “positif”. Ini adalah buah dari berkembangnya penelitian DNA selama dekade 1950-an dan 1960-an.

Rekayasa genetika merupakan bentuk kemajuan bioteknologi yang di dalamnya meliputi manipulasi gen, kloning gen, DNA rekombinan, teknologi modifikasi genetik dan genetika modern dengan menggunakan prosedur identifikasi, replikasi, modifikasi dan transfer materi genetik dari sel, jaringan, maupun organ.

Istilah “rekayasa genetika” pertama kali diciptakan oleh Jack Williamson dalam novel fiksi ilmiahnya Dragon’s Island, yang diterbitkan pada tahun 1951, satu tahun sebelum peran DNA dalam faktor keturunan dikonfirmasi oleh Alfred Hershey dan Martha Chase. Dua tahun sebelumnya, James Watson dan Francis Crick menunjukkan bahwa molekul DNA memiliki struktur heliks ganda, meskipun konsep umum manipulasi genetika langsung telah dieksplorasi dalam bentuk yang belum sempurna dalam cerita fiksi ilmiah Stanley G. Weinbaum tahun 1936, Proteus Island. Pada tahun 1972, Paul Berg menciptakan molekul DNA rekombinan pertama dengan menggabungkan DNA dari virus monyet SV40 dengan virus lambda. Pada 1973, Herbert Boyer dan Stanley Cohen menciptakan organisme transgenik pertama dengan memasukkan gen resistensi antibiotik ke dalam plasmid bakteri Escherichia coli.

Pada 1976, Genentech, perusahaan rekayasa genetika pertama, didirikan oleh Herbert Boyer dan Robert Swanson dan setahun kemudian perusahaan itu menghasilkan protein manusia (somatostatin) di E.coli. Genentech mengumumkan produksi insulin manusia rekayasa genetika pada tahun 1978. Percobaan lapangan pertama tanaman rekayasa genetika terjadi di Perancis dan AS pada tahun 1986, tanaman tembakau direkayasa agar tahan terhadap herbisida.
Republik Rakyat Tiongkok adalah negara pertama yang mengkomersilkan tanaman transgenik, memperkenalkan tembakau yang resistan terhadap virus pada tahun 1992. Para ilmuwan di J. Craig Venter Institute menciptakan genom sintetis pertama dan memasukkannya ke dalam sel bakteri kosong pada tahun 2010 lalu.

Bakteri yang dihasilkan, bernama Mycoplasma laboratorium, dapat mereplikasi dan menghasilkan protein. Organisme transgenik pertama adalah bakteri yang dihasilkan oleh Herbert Boyer dan Stanley Cohen pada tahun 1973. Rudolf Jaenisch menciptakan hewan transgenik pertama ketika dia memasukkan DNA asing dalam tikus pada tahun 1974.

Rekayasa genetika terus menemukan inovasi–inovasi baru dalam mengembangkan ilmunya. Salah satu contohnya yaitu kelinci yang mampu menyala dalam gelap. Percaya atau tidak, tetapi memang ada sekelompok kelinci yang lahir di University of Istanbul, Turki yang dapat menyala dalam gelap. Seperti yang diungkapkan oleh Discovery News, bahwa para peneliti telah memasukkan gen ubur-ubur ke dalam kelinci ini.

Gen ubur-ubur ini dapat menghasilkan protein yang membuat hewan mampu bercahaya jika terpapar sinar ultraviolet. Kelinci yang dapat menyala di dalam gelap ini disebut juga “kelinci neon”. Protein yang dihasilkan dari kelinci ini dapat diperoleh dari susu kelinci neon betina. Menurut peneliti, protein ini bisa menghasilkan obat-obatan dan bahan kimia yang dapat mengobati penyakit genetis seperti hemophilia, yang tentunya obat ini lebih murah di bandingkan dengan produksi pabrik. Teknik pembuatan kelinci yang dapat menyala dalam gelap ini secara umum menggunakan teknologi plasmid. Gen ubur-ubur diambil, lalu di sambungkan ke dalam plasmid, yakni embrio kelinci.

Rekayasa genetika merupakan salah satu teknologi alternatif yang dapat digunakan untuk membantu pemuliaan potensi genetik tanaman. Salah satu tanaman yang dikembangkan melalui rekayasa genetika adalah tanaman padi. Pesatnya pertumbuhan populasi dan luasan lahan pertanian yang semakin sempit mengakibatkan produksi pada lahan harus ditingkatkan. Selain itu, pengaruh iklim, ancaman kekeringan, serta serangan hama juga menjadi penyebab utama melemahnya produksi pangan di Indonesia.

Di sisi lain, padi merupakan bahan makanan pokok bagi rakyat Indonesia sehingga dibutuhkan upaya untuk menciptakan padi yang berkualitas untuk mengatasi krisis ketahanan pangan. Salah satu upaya yang telah dilakukan ialah dengan mengembangkan serta menghasilkan padi transgenik.

Tanaman transgenik yang tahan terhadap insekta, herbisida, dan toleran terhadap lingkungan secara langsung berperan dalam meningkatkan produktivitas. Perakitan tanaman transgenik akan menghasilkan suatu tanaman yang memiliki kadar zat gizi tinggi, masa simpan produk lebih lama, dan penampilan produk yang lebih baik. Salah satu pengembangan tanaman padi transgenik diujikan pada ketahanan terhadap Hama Penggerek Batang Padi Kuning Scirpophaga incertulas (Walker) Lepidoptera: (Crambidae). Penggerek batang padi (Scirpophaga sp. Wlk.) merupakan salah satu hama utama yang menyerang tanaman padi. Gen ketahanan yang biasa digunakan untuk perakitan varietas tahan hama diisolasi dari Bacillus thuringiensis (Bt), yang bertanggung jawab untuk menghasilkan Bt-toksin.

Perakitan Tanaman Padi Transgenik untuk Ketahanan terhadap Hama Penggerek Batang terdiri dari 3 kegiatan, yaitu (1) analisis molekuler tanaman (2) bioasai tanaman putatif transgenik padi dan (3) analisis molekuler dan bioasai lanjutan tanaman putatif transgenik. Pengujian bioasai tanaman transgenik dilakukan untuk mengetahui tingkat ekspresi/ketahanan. tanaman terhadap hama sasaran, di mana perbedaan tingkat ekspresi gen menyebabkan terjadinya tingkat ketahanan yang bervariasi pada populasi tanaman transgenik yang diuji. Metode bioasai pada tanaman padi dapat dilakukan dengan cara feeding assay pada sampel yang akan diuji, baik secara tidak langsung (in vivo) maupun secara langsung (in planta). (*)