Penerapan Teknologi Rekayasa Genetika

Pemanfaatan rekayasa genetika memiliki berbagai aplikasi penting dalam bidang pertanian, kedokteran, industri, dan lingkungan.

Terapi Gen

Terapi gen melibatkan penggantian atau perbaikan gen yang rusak atau hilang dalam tubuh manusia untuk mengobati atau mencegah penyakit genetik seperti hemofilia, cystic fibrosis, dan kanker. Gen sehat dapat disuntikkan langsung menggunakan vektor virus yang dimodifikasi, atau sel pasien dimodifikasi di luar tubuh sebelum disuntikkan kembali. Terapi CAR-T (Chimeric Antigen Receptor T-cell therapy) adalah salah satu bentuk terapi gen yang berhasil dalam pengobatan kanker darah seperti leukemia dan limfoma.

Mekanismenya dimulai dengan mengidentifikasi gen yang rusak, lalu menggantinya dengan salinan gen sehat melalui dua metode: in vivo, yaitu gen sehat diperkenalkan langsung ke tubuh melalui vektor virus atau liposom; dan ex vivo, yaitu sel pasien diambil dan dimodifikasi di laboratorium lalu ditanamkan kembali.

Pengembangan Vaksin Baru

Vaksin rekombinan dibuat dengan memasukkan gen pengkode protein patogen ke dalam sel inang seperti bakteri atau ragi. Pada vaksin hepatitis B, gen pengkode protein HBsAg dimasukkan ke dalam Saccharomyces cerevisiae yang kemudian memproduksi protein tersebut dalam jumlah besar. Vaksin rekombinan lebih aman dan efektif dibandingkan vaksin tradisional, dan teknologi ini telah dipakai untuk hepatitis B, HPV, influenza, hingga COVID-19 yang mengandalkan mRNA.

Pembentukan Organisme Transgenik

Tanaman Transgenik

• Tumbuhan tahan hama: Bt cotton dan Bt corn mengandung gen Bacillus thuringiensis yang menghasilkan protein toksik terhadap serangga hama, sehingga mengurangi penggunaan pestisida kimia.
• Tumbuhan yang dapat memupuk sendiri: gen dari bakteri pengikat nitrogen seperti Rhizobium memungkinkan tanaman mengonversi nitrogen dari udara menjadi bentuk yang dapat digunakan.
• Tumbuhan yang mengandung gizi tambahan: padi emas mengandung provitamin A (beta-karoten) untuk mencegah kebutaan pada anak di negara berkembang.
• Buah-buahan yang lebih tahan disimpan: tomat Flavr Savr dimodifikasi untuk memperlambat pembusukan, mengurangi pemborosan hasil pertanian.
• Tumbuhan tahan herbisida: Roundup Ready soybeans tahan terhadap glyphosate sehingga gulma dapat dikendalikan tanpa merusak tanaman.
• Tumbuhan tahan perubahan cuaca: tanaman transgenik tahan kekeringan dapat bertahan dan berproduksi pada kondisi tanah kering atau suhu tinggi.
• Tumbuhan bioluminesensi: mengandung gen pengkode protein luciferase sehingga dapat bercahaya, berpotensi untuk penerangan ramah lingkungan dan penanda genetika.

Hewan Transgenik

Hewan transgenik dimodifikasi secara genetik dengan memasukkan gen dari spesies lain, misalnya untuk ketahanan terhadap penyakit atau produksi protein terapeutik. Dua teknik utamanya:

• Pronuclear microinjection: DNA disuntikkan langsung ke inti pronukleus sel telur yang telah dibuahi menggunakan mikropipet halus, lalu sel telur dipindahkan ke rahim induk pengganti. Teknik ini banyak digunakan untuk menciptakan tikus transgenik sebagai model penyakit.
• Embryonic Stem (ES) cell electroporation: sel punca embrionik diisolasi dari embrio, lalu gen disisipkan melalui arus listrik yang membuka membran sel. Sel yang berhasil dimodifikasi disuntikkan ke blastosista dan dipindahkan ke rahim induk pengganti, menghasilkan hewan chimeric.