1

TUGAS III TEKNOLOGI HAYATI TERAPAN

NAMA : SUCI RAKHMADANTI

NIM : 06101009025

Pertanyaan :

Sebutkan berbagai contoh penerapan bioteknologi di bidang kesehatan?

Jawaban :

Penerapan bioteknologi di bidang kesehatan banyak jumlahnya beberapa contoh

diantaranya enzim recombinase hasil rekayasa genetik menghilangkan dna hiv dari sel induk,

terapi gen, mengatasi sel tumor, produksi interveron, produksi vitamin dan asam amino, produksi

protein darah

1. Enzim recombinase hasil rekayasa genetik menghilangkan

DNA HIV dari sel induk

Dalam upaya meningkatkan terapi anti-HIV (ART), para peneliti meneliti penggunaan

obat yang manjur dengan mekanisme baru. Sebagai bagian dari penggandaannya, HIV harus

memasukan unsur genetiknya ke dalam kromosom sel induk. Hal ini dilakukan oleh enzim HIV

yang disebut integrase. Pada 27 Juni 2007, Merck & Company mengumumkan bahwa Badan

Pengawas Makanan dan Obat AS (FDA) memprioritaskan penilaian integrase inhibitor HIV

yang pertama, raltegravir (Isentress, dahulu disebut MK-0518).

2

Baru-baru ini, sebagaimana dilaporkan dalam jurnal Science edisi 29 Juni 2007, para

peneliti Jerman menemukan bahawa enzim hasil rekayasa genetik yang disebut Tre recombinase

dapat menghilangkan unsur genetik HIV yang sudah masuk ke dalam genom sel induk. Sebagai

latar belakang, para penulis mencatat bahwa DNA HIV masuk ke dalam kromosom induk dan

bertahan sebagai provirus dengan long terminal repeat (LTR). Dalam penelitian laboratorium,

para peneliti membentuk enzim recombinase yang disesuaikan dengan susunan asimetrik dalam

LTR HIV. Karena recombinase yang terjadi secara alami tidak mengenal susunan genetik virus,

para peneliti mengambil enzim Cre recombinase yang dimutasi berturut-turut dari bakteriofag

yang mengenal bentuk DNA yang lebih mirip dengan HIV. Kemudian mereka menunjukkan

bahwa recombinase hasil rekayasa ini – bertindak sebagai “gunting molekul” – secara efisien

mampu menghilangkan DNA proviral HIV dari genom sel yang terinfeksi.Dalam

kesimpulannya, para peneliti menulis, “Walaupun masih lama sebelum dapat digunakan di

klinik, kami memikirkan bahwa teknologi jenis ini dapat disesauikan dalam ART yang akan

datang, di antara kemungkinann penggunaan lainnya.”

“Walaupun sejauh ini Tre baru diuji coba dalam sel jaringan biakan, temuan ini menjadi

dasar teknis terhadap pendekatan terapeutik baru yang pada satu hari kelak mungkin dapat

dipakai untuk membasmi HIV dari sel pasien yang terinfeksi,” penulis Joachim Hauber

mengatakan. “Pertama-tama kita harus duduk kembali ke lab dan melakukan penelitian untuk

memperbaiki enzim ini. Kemudian menguji apakah recombinase ini dapat dimasukan secara

tepat dan aman ke dalam sel di dalam tubuh manusia.” Dalam tajuk rencana bersama, Alan

Engelman PhD, dari Dana Farber Institute di Boston mencatat bahwa untuk pertama kalinya para

peneliti menunjukkan pengangkatan DNA proviral HIV dari sel induk.

2. Terapi Gen

Terapi gen adalah suatu teknik terapi yang digunakan untuk memperbaiki gen-

gen mutan (abnormal/cacat) yang bertanggung jawab terhadap terjadinya suatu penyakit. Pada

awalnya, terapi gen diciptakan untuk mengobatipenyakit keturunan (genetik) yang terjadi

karena mutasi pada satu gen, seperti penyakit fibrosis sistik. Penggunaan terapi gen pada

penyakit tersebut dilakukan dengan memasukkan gen normal yang spesifik ke dalam selyang

memiliki gen mutan. Terapi gen kemudian berkembang untuk mengobati penyakit yang terjadi

karena mutasi di banyak gen, seperti kanker. Selain memasukkan gen normal ke dalam sel

3

mutan, mekanisme terapigen lain yang dapat digunakan adalah melakukan rekombinasi homolog

untuk melenyapkan gen abnormal dengan gen normal, mencegah ekspresi gen abnormal melalui

teknik peredaman gen, dan melakukan mutasi balik selektif sehingga gen abnormal dapat

berfungsi normal kembali.

Cara Kerja Terapi Gen

Saat ini para ilmuwan sedang mencoba beberapa cara kerja terapi gen untuk pengobatan kanker:

a. Menambahkan gen sehat pada sel yang memiliki gen cacat atau tidak lengkap.

Contohnya, sel sehat memiliki “gen penekan tumor” seperti p53 yang mencegah

terjadinya kanker. Setelah diteliti, ternyata pada kebanyakan sel kanker gen p53 rusak

atau bahkan tidak ada. Dengan memasukkan gen p53 yang normal ke dalam sel kanker,

diharapkan sel tersebut akan normal dan sehat kembali.

b. Menghentikan aktivitas “gen kanker” (oncogenes). “Gen kanker” merupakan hasil mutasi

dari sel normal, yang menyebabkan sel tersebut membelah secara liar menjadi kanker.

Ada juga gen yang menyebabkan sel kanker bermetastase (menjalar) ke bagian tubuh

lain. Menghentikan aktivitas gen ini atau protein yang dibentuknya, dapat mencegah

kanker membesar maupun menyebar.

c. Menambahkan gen tertentu pada sel kanker sehingga lebih peka terhadap kemoterapi

maupun radiasi, atau menghalangi kerja gen yang dapat membuat sel kanker kebal

terhadap obat-obat kemoterapi. Juga dicoba cara lain, membuat sel sehat lebih kebal

terhadap kemoterapi dosis tinggi, sehingga tidak menimbulkan efek samping.

d. Menambahkan gen tertentu sehingga sel-sel tumor/kanker lebih mudah dikenali dan

dihancurkan oleh sistem kekebalan tubuh. Atau sebaliknya, menambahkan gen pada sel-

sel kekebalan tubuh sehingga lebih mudah mendeteksi dan menghancurkan sel-sel

kanker.

e. Menghentikan gen yang berperan dalam pembentukan jaringan pembuluh darah baru

(angiogenesis) atau menambahkan gen yang bisa mencegah angiogenesis. Jika suplai

darah dan makanannya terhenti, kanker akan berhenti tumbuh, atau bahkan mengecil lalu

mati.

f. Memberikan gen yang mengaktifkan protein toksik tertentu pada sel kanker, sehingga sel

tersebut melakukan aksi “bunuh diri” (apoptosis).

4

3. Mengatasi Sel Tumor

yaitu menggunakan gen virus herpes simplex-timidin kinase (HSV-tk) sebagai “gen

pembunuh”. Gen tersebut diisolasi dari virus herpes simplex, suatu virus penyebab penyakit

herpes.Tahap-tahap medis dalam terapi gen menggunakan gen HSV-tk untuk mematikan sel-sel

glioblastoma multiform (suatu tumor otak), secara garis besar dapat dijelaskan sebagai berikut:

a. Operasi pembuangan bagian tumor yang dapat dibuang dari otak.

b. Pemasukan sel penghasil vektor yang membawa gen pembunuh (gen HSV-tk) secara

injeksi atau implantasi sisa tumor yang tidak dapat dibuang dari otak.

c. Pemulihan setelah operasi serta pemeriksaan hasil menggunakan Magnetik Resonance

Imaging-Scan (MRI-Scan)

d. Pemberian ganciclovir (GCV) secara intra-venous sesuai dosis. GCV merupakan turunan

Acyclovir yang dikembangkan pada tahun 1970 untuk pengobatan infeksi virus herpes

simplex. Obat ini merupakan analog nukleosida yang dapat difosforilasi oleh kinase

timidin virus menjadi bentuk GCV-monofosfat.kemudian enzim seluler dapat mengubah

bentuk monofosfat itu menjadi bentuk GCV-di dan trifosfat yang bersifat toksik, dengan

fungsi sebagai terminator sintesis DNA yang berarti menghambat polimerasi DNA

virus.enzim HSV-tk bekerja seribu kali lebih efisien pada fofsforilisasi GCV menjadi

GCV-monofosfat daripada kinase timidin seluler. Oleh karena itu GCV tidak toksik pada

sel tanpa HCV-tk pada konsentrasi terapi 1-10µM. Akan tetapi, pada penggunaan yang

lama muncul neuropenia. GCV-trifosfat yang toksik ini menunjukan kemampuan

melewati membran sel ditunjukan dengan waktu paruhnya dalam sel 6 kali lebih lama

( 18-24 jam) daripada GCV. Salah satu keuntungan dari mekanisme aksi ini bahwa sel

tumor yang resisten terhadap obat tumor,seperti sel kanker overian SKOV-3, peka

terhadap GCV jika sel itu diberi gen HCV-tk.

e. Perlakuan dengan penyinaran berenergi tinggi. Penyinaran dilakukan ke bagian yang

telah pulih, dua atau tiga minggu setelah pembedahan. Kemudian setiap dua bulan, tumor

otak pasien dipantau dengan MRI-Scan dan setelah satu tahun diharapkan terapi gen

tersebut memberikan hasil yang positif.

5

4. Produksi Interferon

Interferon (IFN) adalah protein yang diproduksi oleh tubuh sebagai respon terhadap

antigen termasuk diantaranya virus, bakteri, parasit, atau antigen lain. Sel yang terserang akan

mengeluarkan IFN yang kemudian (dengan menggunakan reseptor yang sangat spesifik) akan

melekat pada sel disekitarnya untuk mensintesa protein antiantigen. Hal ini akan membuat

pertumbuhan antigen (virus, bakteri, parasit) terhambat. IFN terdeteksi beberapa saat setelah

proses infeksi secara lokal dan sistemik untuk mencegah penyebaran virus. 

Terdapat 3 jenis IFN, yaitu: IFN alfa, beta, dan gamma. Pada penelitian Adi santoso, dia

tertarik untuk mengekspresikan dan memproduksi recombinant hIFN α 2a pada yeast Pichia

pastoris. IFN alfa dapat digunakan sebagai obat untuk hepatitis B dan C, human papillomavirus,

hairy-cell leukemia, and Kaposi's sarcoma (a cancer associated with AIDS). P. pastoris

mempunyai beberapa keuntungan untuk produksi protein rekombinan diantaranya adalah

ekspresi yang efisien dengan menggunakan methanol inducible alcohol oxidase gene (AOX1)

promoter, tingkat ekspresi protein rekombinan yang sangat tinggi, sekresi yang efisien, dan

proses fermentasi pada densitas sel yang sangat tinggi. Hal ini akan membuat downstream

processing akan menjadi sangat efisien. 

Teknik RT-PCR dengan menggunakan sepasang primer yaitu forward primer 5’-

gcagcatctgcaacatctaca-3’ dan reverse primer 5’-gtgagctggcatacgaatca-3’ digunakan untuk

mengisolasi gen IFN α 2a. Total RNA dari darah digunakan sebagai template untuk mensintesis

first strand cDNA. Hasil analisa sekuens DNA dan alignment dengan data dari NCBI

(GENBank) menunjukkan bahwa gen IFN α 2a telah didapatkan. Pada saat ini gen IFN α 2a

telah berhasil diinsersikan pada plasmid pPICZαB. Langkah ini selanjutnya akan diikuti dengan

proses transformasi pada P. pastoris genome. Diharapkan protein IFN α 2a sudah dapat

dihasilkan dalam waktu dekat.

5. Produksi Vitamin dan Asam amino

Vitamin dan asam amino merupakan faktor pertumbuhan yang sering digunakan dalam

farmasi atau ditambahkan kepada makanan. Beberapa vitamin dan asam amino yang penting,

dihasilkan secara komersial melalui proses mikrobiologi.

6

a. Vitamin

Vitamin digunakan sebagai tambahan pada makanan manusia dan pakan ternak. Produksi

vitamin, berada kedua setelah antibiotika dalam hal penjualan total produk farmasi dengan nilai

lebih dari $ 700 juta per tahun. Sebagian besar vitamin dibuat secara komersial melalui sintesis

bahan kimia. Sejumlah vitamin terlalu sulit disintesis dengan biaya murah tapi keuntungannya

vitamin dapat dibuat dengan fermentasi mikrobial. Vitamin B12 dan riboflavin yang terpenting

dalam kelompok vitamin.

Vitamin B12 , disintesis secara khusus di alam oleh mikroorganisme Kebutuhan vitamin

ini pada hewan dipenuhi melalui ambilan makanan atau melalui absorpsi vitamin yang dihasilkan

mikroorganisme dalam usus hewan. Tetapi pada manusia vitamin B12 diperoleh melalui makanan

atau sebagai tambahan vitamin, karena seandainya vitamin ini disintesis oleh mikroorganisme

dalam jumlah yang besar di dalam usus besar, tetapi tidak masuk ke dalam saluran darah. Strain

mikroorganisme dipilih dan digunakan untuk menghasilkan banyak vitamin. Anggota bakteri

dari genus Propionibacterium menghasilkan vitamin mulai dari 19-23 mg/liter pada proses dua-

tahap, sedangkan bakteri lain, Pseudomonas denitrificans menghasilkan 60 mg/liter pada proses

satu-tahap yang menggunakan molase gula-bit sebagai sumber karbon. Vitamin B12 mngandung

kobalt sebagai bagian esensial strukturnya, dan untuk meningkatkan produksi vitamin, dilakukan

dengan menambahkan kobalt pada medium biakan.

Riboflavin disintesis oleh beberapa mikroorganisme, termasuk bakteri, fungi, dan ragi.

Fungi Ashbya gossypii menghasilkan sejumlah besar riboflavin (> 7 gram/liter) dan oleh karena

itu sering digunakan dalam proses produksi mikrobiologi. Hasil perolehan yang sangat banyak

ini menyebabkan persaingan ekonomi tinggi di antara proses mikrobiologi dengan proses sintesis

secara kimia.

b. Asam amino

Asam amino digunakan secara luas dalam industri makanan, tambahan pakan, dalam

obat, dan sebagai bahan pemula pada industri kimia (Tabel 13-4). Sebagian besar asam amino

yang penting secara komersial adalah asam glutamat, yang digunakan untuk meningkatkan rasa.

Dua asam amino yang juga penting, asam aspartat dan fenilalanin, yang menyusun bahan

pemanis buatan, aspartat, merupakan unsur penting dalam minuman ringan diet dan makanan

7

lain yang dijual sebagai produk bebas-gula. Lisin, merupakan asam amino esensial untuk

manusia, dihasilkan oleh Brevibacterium flavum, juga digunakan sebagai tambahan makanan.

Meskipun sebagian besar asam amino dapat dibuat secara kimia, sintesis bahan kimia

menyebabkan pembentukan bentuk DL inaktif. Jika secara biokimia bentuk L dibutuhkan, maka

diperlukan metode enzimatik atau metode mikrobiologi pada pembuatannya. Produksi asam

amino secara mikrobiologi juga dapat melalui fermentasi langsung, dimana mikroorganisme

menghasilkan asam amino dalam suatu proses fermentasi standar, atau melalui proses enzimatik,

dimana mikroorganisme sebagai sumber enzim dan enzim tersebut digunakan dalam proses

produksi.

6. Produksi Protein Darah.

Sejumlah protein yang dilibatkan dalam pembekuan darah dan proses darah lainnya,

sudah dikembangkan untuk digunakan dalam bidang kesehatan. Terutama aktivator plasminogen

jaringan dan faktor pembekuan VII, VIII, dan IX. Aktivator plasminogen jaringan (TPA/ tissue

plasminogen activator) merupakan protein yang ditemukan dalam darah yang berperan dalam

mencari dan melarutkan darah yang tua dan beku pada tahap akhir proses penyembuhan.

Pemakaian TPA terutama untuk pasien jantung atau seseorang yang menderita tekanan darah

rendah karena memiliki kecenderungan pembekuan. TPA digunakan setelah operasi bypass

jantung, transplantasi, atau bedah jantung lainnya untuk mencegah perkembangan embolisme

pulmonari yang mengancam kehidupan. Pada sejumlah negara berkembang, penyakit jantung

yang menyebabkan kematian, adanya produk TPA melalui proses mikrobiologik menjadi sangat

menjanjikan.

Kebalikan dari TPA, faktor pembekuan VII, VIII, dan IX, sangat diperlukan untuk

pembentukan pembekuan darah. Penderita hemofilia karena defisiensi satu atau banyak faktor

pembekuan dapat segera diobato dengan produk yang dihasilkan melalui proses mikrobiologik

ini.Protein darah lainnya yang sangat menarik dalam bioteknologi adalah eritopoietin, suatu

protein yang menstimulasi pembentukkan sel darah merah, penggunaannya sangat menjanjikan

untuk pengobatan anemia.

8

http://bioteknews.blogspot.com/2008/06/ekspresi-heterologus-dan-produksi.html