Rekayasa Genetik

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, yang atas rahmat-Nya maka kami dapat menyelesaikan penyusunan makalah yang berjudul “Rekayasa Genetik”. Tidak lupa shalawat dan salam semoga tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW, keluarganya, para sahabatnya, dan kepada kita selaku umatnya.

Dalam penulisan makalah ini kami merasa masih banyak kekurangan-kekurangan baik pada teknis penulisan maupun materi yang disampaikan, untuk itu kritik dan saran dari semua pihak sangat kami harapkan demi penyempurnaan pembuatan makalah ini.

Akhirnya kami berharap semoga Allah memberikan imbalan yang setimpal pada mereka yang telah memberikan bantuan, dan dapat menjadikan semua bantuan ini sebagai ibadah. Amiin Yaa Robbal ‘Alamiin.

Indonesia, Maret 2021

Penyusun

DAFTAR ISI

BAB I
PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Rekayasa genetika, juga disebut modifikasi genetika, adalah manipulasi langsung gen suatu organisme menggunakan bioteknologi. Hal ini merupakan satu set teknologi yang digunakan untuk mengubah susunan genetik dari sel, termasuk transfer gen-gen yang berada dan melintasi batas-batas spesies untuk menghasilkan organisme yang meningkat. DNA baru diperoleh dengan mengisolasi dan menyalin materi genetik dari induk menggunakan metode DNA rekombinan atau sintesa DNA buatan. Sebuah vektor biasanya diciptakan dan digunakan untuk menyisipkan DNA ini ke organisme inang. Molekul DNA rekombinan pertama dibuat oleh Paul Berg pada tahun 1972 dengan menggabungkan DNA virus monyet SV40 dengan virus lambda.

Selain memasukkan gen, proses ini dapat digunakan untuk menghapus gen. DNA baru dapat dimasukkan secara acak, atau ditargetkan le bagian tertentu dari genom. Suatu organisme yang dihasilkan melalui rekayasa genetika dianggap dimodifikasi secara genetik dan entitas yang dihasilkan disebut genetically modified organism (GMO). 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. Perusahaan pertama yang berfokus pada rekayasa genetika, Genentech, didirikan pada tahun 1976 dan mulai memproduksi protein manusia.

Insulin manusia pertama dari rekayasa genetika diproduksi pada tahun 1978 dan bakteri yang menghasilkan insulin dikomersialisasikan pada tahun 1982. Makanan yang dimodifikasi secara genetik telah dijual sejak tahun 1994, dengan munculnya tomat dari Flavr Savr. Flavr Savr direkayasa untuk memiliki umur simpan lebih lama, tapi tanaman transgenik saat ini dimodifikasi paling banyak untuk meningkatkan ketahanan terhadap serangga dan herbisida. GloFish, hewan transgenik pertama, dijual di Amerika Serikat pada bulan Desember 2003. Pada tahun 2016, sudah ada salmon yang telah dimodifikasi dengan hormon pertumbuhan.

Rekayasa genetika telah banyak diaplikasikan dalam berbagai bidang, termasuk penelitian, obat-obatan, bioteknologi industri, dan pertanian. Munculnya tanaman rekayasa genetika yang dikomersialisasi telah memberikan manfaat ekonomi kepada para petani di berbagai negara, tetapi juga menjadi sumber kontroversi. Hal ini sudah muncul sejak awal kehadirannya, ladang percobaan uji pertamanya dihancurkan oleh aktivis anti-transgenik. Meskipun ada konsensus ilmiah yang menyatakan bahwa makanan yang berasal dari tanaman transgenik tidak menimbulkan risiko yang lebih besar untuk kesehatan manusia daripada makanan konvensional, keamanan pangan transgenik tetap menjadi pusat kritikan.

Aliran gen, dampak pada organisme non-target, kontrol pasokan makanan dan hak-hak kekayaan intelektual juga menjadi perdebatan. Adanya masalah ini mengakibatkan munculnya pengembangan kerangka peraturan, yang dimulai pada tahun 1975. Perjanjian internasionalnya juga telah disepakati pada tahun 2000 yaitu Protokol Cartagena tentang Keamanan Hayati. Masing-masing negara telah mengembangkan sendiri sistem regulasi mengenai transgenik, ditandai perbedaan yang terjadi antara Amerika Serikat dan Eropa.

B. Rumusan Masalah

  1. Apa pengertian rekayasa genetik?
  2. Bagaimana sejarah rekayasa genetik?
  3. Bagaimana proses rekayasa genetik?
  4. Bagaimana penerapan rekayasa genetik?

BAB II
PEMBAHASAN

A. Pengertian Rekayasa Genetik

Rekayasa genetika adalah suatu proses yang mengubah susunan genetik dari suatu organisme dengan menghapus atau memasukkan DNA. Tidak seperti pengembangbiakan hewan dan pemuliaan tanaman secara tradisional, yang melibatkan beberapa persilangan dan kemudian organisme terpilih dengan fenotip tertentu, rekayasa genetika mengambil gen secara langsung dari satu organisme dan memasukkan ke organisme lain. Proses ini jauh lebih cepat, dapat digunakan untuk menyisipkan gen-gen dari organisme apapun (bahkan organisme dari berbagai domain) dan mencegah agar gen yang tidak diinginkan tidak ikut ditambahkan.

Rekayasa genetika berpotensi memperbaiki kelainan genetik pada manusia dengan mengganti gen yang rusak dengan gen yang baik. Proses ini menjadi sebuah alat yang penting dalam penelitian yang memungkinkan fungsi spesifik suatu gen menjadi bahan penelitian. Tanaman transgenik yang telah dikembangkan saat ini membantu keamanan pangan dengan meningkatkan hasil, nilai gizi, dan toleransi terhadap tekanan lingkungan.

DNA dapat dimasukkan secara langsung ke organisme inang atau ke dalam sel yang kemudian menyatu atau dihibridisasi dengan tuan rumah. Proses ini bergantung pada teknik rekombinan asam nukleat untuk membentuk kombinasi baru dari materi genetik yang dapat diwariskan diikuti oleh penggabungan dari materi baik secara tidak langsung melalui sistem vektor atau langsung melalui mikro-injeksi, makro-injeksi atau mikro-enkapsulasi.

Rekayasa genetika biasanya tidak mencakup peranakan tradisional, fertilisasi in vitro, induksi poliploida, mutagenesis, dan teknik sel fusi yang tidak menggunakan rekombinan asam nukleat atau organisme yang dimodifikasi secara genetik dalam prosesnya. Namun, beberapa definisi luas dari rekayasa genetika mencakup pembiakan selektif. Penelitian kloning dan sel induk, meskipun tidak dianggap sebagai rekayasa genetika, masih terkait erat dan rekayasa genetika dapat digunakan bersamaan dengan proses ini. Biologi sintesis adalah bidang ilmu yang sedang berkembang yang membuat rekayasa genetika semakin maju lagi dengan memperkenalkan bahan yang disintesis artifisial ke dalam suatu organisme.

Tanaman, hewan atau mikro organisme yang telah diubah melalui rekayasa genetik yang disebut organisme hasil rekayasa genetika. Jika materi genetik dari spesies lain yang ditambahkan ke inang, organisme yang dihasilkan disebut transgenik. Jika materi genetik dari spesies yang sama atau spesies yang dapat berkembang biak secara alami dengan inang maka organisme yang dihasilkan disebut cisgenesis. Jika rekayasa genetika digunakan untuk mengeluarkan materi genetik dari target maka organisme yang dihasilkan disebut organisme knockout. Di Eropa modifikasi genetika identik dengan rekayasa genetika, sedangkan di Amerika Serikat dan Kanada modifikasi genetika juga digunakan untuk merujuk ke metode pengembangbiakan konvensional.

B. Sejarah Rekayasa Genetik

Manusia telah mengubah genom spesies selama ribuan tahun melalui pemuliaan selektif, atau seleksi buatan sebagai kontras dengan seleksi alam. Baru-baru ini, pemuliaan mutasi telah menggunakan paparan bahan kimia atau radiasi untuk menghasilkan frekuensi tinggi mutasi acak, untuk tujuan pemuliaan selektif. Rekayasa genetika sebagai manipulasi langsung DNA oleh manusia di luar pemuliaan dan mutasi baru ada sejak tahun 1970-an. 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 dikonfirmasikan oleh Alfred Hershey dan Martha Chase, dan dua tahun sebelumnya James Watson dan Francis Crick menunjukkan bahwa molekul DNA memiliki struktur heliks ganda meskipun konsep umum manipulasi genetika langsung 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 tahun 1973 Herbert Boyer dan Stanley Cohen menciptakan organisme transgenik pertama dengan memasukkan gen resistensi antibiotik ke dalam plasmid bakteri Escherichia coli. Setahun kemudian Rudolf Jaenisch menciptakan tikus transgenik dengan memasukkan DNA asing ke dalam embrio, menjadikannya hewan transgenik pertama di dunia. Pencapaian ini menyebabkan kekhawatiran dalam komunitas ilmiah tentang risiko potensial dari rekayasa genetika, yang pertama kali dibahas secara mendalam di Konferensi Asilomar pada tahun 1975. Salah satu rekomendasi utama dari pertemuan ini adalah bahwa pengawasan pemerintah terhadap penelitian DNA rekombinan harus ditetapkan sampai teknologi dianggap aman.

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. Pada tahun 1980, Mahkamah Agung AS dalam kasus Diamond v. Chakrabarty memutuskan bahwa kehidupan yang diubah secara genetik dapat dipatenkan. Insulin yang diproduksi oleh bakteri disetujui untuk dirilis oleh Food and Drug Administration (FDA) pada tahun 1982.

Pada tahun 1983, sebuah perusahaan bioteknologi, Advanced Genetic Sciences (AGS) mengajukan permohonan otorisasi pemerintah AS untuk melakukan tes lapangan dengan strain minus-es Pseudomonas syringae untuk melindungi tanaman dari cuaca beku, tetapi kelompok lingkungan dan pengunjuk rasa menunda tes lapangan selama empat tahun dengan tantangan hukum. Pada tahun 1987, jenis es-minus P. syringae menjadi organisme rekayasa genetika (GMO) pertama yang dilepaskan ke lingkungan ketika ladang stroberi dan ladang kentang di California disemprotkan dengannya. Kedua bidang uji diserang oleh kelompok aktivis pada malam sebelum tes terjadi: “Situs uji coba pertama di dunia menarik pelanggan lapangan pertama di dunia”.

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 mengomersialkan tanaman transgenik, memperkenalkan tembakau yang tahan virus pada tahun 1992. Pada tahun 1994 Calgene memperoleh persetujuan untuk secara komersial melepaskan makanan yang dimodifikasi secara genetika pertama, Flavr Savr, sebuah rekayasa tomat. untuk memiliki umur simpan yang lebih lama.

Pada tahun 1994, Uni Eropa menyetujui tembakau yang direkayasa agar tahan terhadap herbisida bromoxynil, menjadikannya tanaman rekayasa genetika pertama yang dikomersialkan di Eropa. Pada tahun 1995, Bt Potato disetujui dengan aman oleh Badan Perlindungan Lingkungan, setelah disetujui oleh FDA, menjadikannya tanaman penghasil pestisida pertama yang disetujui di AS. Pada tahun 2009 11 tanaman transgenik ditanam secara komersial di 25 negara, yang terbesar berdasarkan luas yang ditumbuhkan adalah AS, Brasil, Argentina, India, Kanada, Cina, Paraguay, dan Afrika Selatan.

Pada 2010, para ilmuwan di J. Craig Venter Institute menciptakan genom sintetis pertama dan memasukkannya ke dalam sel bakteri kosong. Bakteri yang dihasilkan, bernama Mycoplasma laboratorium, dapat mereplikasi dan menghasilkan protein. Empat tahun kemudian ini diambil selangkah lebih maju ketika bakteri dikembangkan yang mereplikasi plasmid yang mengandung pasangan basa unik, menciptakan organisme pertama yang direkayasa untuk menggunakan alfabet genetik yang diperluas. Pada 2012, Jennifer Doudna dan Emmanuelle Charpentier berkolaborasi untuk mengembangkan sistem CRISPR / Cas9, sebuah teknik yang dapat digunakan untuk dengan mudah dan khusus mengubah genom hampir semua organisme.

C. Proses Rekayasa Genetik

Membuat GMO adalah proses multi-langkah. Insinyur genetika pertama-tama harus memilih gen apa yang ingin mereka masukkan ke dalam organisme. Ini didorong oleh apa tujuannya untuk organisme yang dihasilkan dan dibangun berdasarkan penelitian sebelumnya. Layar genetik dapat dilakukan untuk menentukan gen potensial dan tes lebih lanjut kemudian digunakan untuk mengidentifikasi kandidat terbaik. Pengembangan microarray, transkriptomik dan sekuensing genom telah membuatnya lebih mudah untuk menemukan gen yang cocok. Keberuntungan juga memainkan perannya; gen siap-bulat itu ditemukan setelah para ilmuwan memperhatikan adanya bakteri yang tumbuh subur di hadapan herbisida.

1. Isolasi dan Kloning Gen

Langkah selanjutnya adalah mengisolasi gen kandidat. Sel yang mengandung gen dibuka dan DNA dimurnikan. Gen dipisahkan dengan menggunakan enzim restriksi untuk memotong DNA menjadi fragmen atau reaksi rantai polimerase (PCR) untuk memperkuat segmen gen. Segmen ini kemudian dapat diekstraksi melalui elektroforesis gel. Jika gen yang dipilih atau genom organisme donor telah dipelajari dengan baik itu mungkin sudah dapat diakses dari perpustakaan genetik. Jika urutan DNA diketahui, tetapi tidak ada salinan gen yang tersedia, itu juga dapat disintesis secara artifisial. Setelah diisolasi, gen tersebut diligasi ke dalam plasmid yang kemudian dimasukkan ke dalam bakteri. Plasmid direplikasi ketika bakteri membelah, memastikan salinan gen yang tidak terbatas tersedia.

Sebelum gen dimasukkan ke dalam organisme target, harus dikombinasikan dengan elemen genetik lainnya. Ini termasuk wilayah promotor dan terminator, yang memulai dan mengakhiri transkripsi. Gen penanda yang dapat dipilih ditambahkan, yang dalam banyak kasus memberikan resistensi antibiotik, sehingga peneliti dapat dengan mudah menentukan sel mana yang telah berhasil ditransformasikan. Gen ini juga dapat dimodifikasi pada tahap ini untuk ekspresi atau efektivitas yang lebih baik. Manipulasi ini dilakukan dengan menggunakan teknik DNA rekombinan, seperti pencernaan restriksi, ikatan dan kloning molekuler.

2. Memasukkan DNA ke dalam Genom Inang

Ada sejumlah teknik yang tersedia untuk memasukkan gen ke dalam genom inang. Beberapa bakteri secara alami dapat mengambil DNA asing. Kemampuan ini dapat diinduksi pada bakteri lain melalui stres (misalnya sengatan listrik atau panas), yang meningkatkan permeabilitas membran sel terhadap DNA; DNA yang diambil dapat diintegrasikan dengan genom atau ada sebagai DNA ekstrachromosomal. DNA umumnya dimasukkan ke dalam sel hewan menggunakan microinjection, di mana ia dapat disuntikkan melalui amplop nuklir sel langsung ke dalam nukleus, atau melalui penggunaan vektor virus.

Pada tanaman, DNA sering dimasukkan menggunakan rekombinasi Agrobacterium-mediated, mengambil keuntungan dari urutan T-DNA Agrobacterium yang memungkinkan penyisipan alami bahan genetik ke dalam sel tanaman. Metode lain termasuk biolistik, di mana partikel emas atau tungsten dilapisi dengan DNA dan kemudian ditembakkan ke sel tanaman muda, dan elektroporasi, yang melibatkan penggunaan sengatan listrik untuk membuat membran sel permeabel terhadap DNA plasmid. Karena kerusakan yang disebabkan oleh sel-sel dan DNA efisiensi transformasi dari biolistik dan elektroporasi lebih rendah dari transformasi agrobakterial dan mikroinjeksi.

Karena hanya sel tunggal yang ditransformasikan dengan bahan genetik, organisme harus diregenerasi dari sel tunggal itu. Pada tanaman ini dicapai melalui penggunaan jaringan. Pada hewan perlu dipastikan bahwa DNA yang dimasukkan ada di dalam sel induk embrionik. Bakteri terdiri dari sel tunggal dan bereproduksi secara klon sehingga regenerasi tidak diperlukan. Marker yang dapat dipilih digunakan untuk dengan mudah membedakan sel yang ditransformasi dari yang tidak diubah. Penanda ini biasanya ada dalam organisme transgenik, meskipun sejumlah strategi telah dikembangkan yang dapat menghilangkan penanda yang dapat dipilih dari tanaman transgenik dewasa.

Pengujian lebih lanjut menggunakan PCR, hibridisasi selatan, dan sekuensing DNA dilakukan untuk mengkonfirmasi bahwa suatu organisme mengandung gen baru. Tes-tes ini juga dapat mengkonfirmasi lokasi kromosom dan menyalin nomor gen yang dimasukkan. Kehadiran gen tidak menjamin itu akan diekspresikan pada tingkat yang sesuai dalam jaringan target sehingga metode yang mencari dan mengukur produk gen (RNA dan protein) juga digunakan. Ini termasuk hibridisasi utara, RT-PCR kuantitatif, Western blot, imunofluoresensi, ELISA dan analisis fenotipik.

Bahan genetik baru dapat dimasukkan secara acak ke dalam genom inang atau ditargetkan ke lokasi tertentu. Teknik penargetan gen menggunakan rekombinasi homolog untuk membuat perubahan yang diinginkan pada gen endogen tertentu. Ini cenderung terjadi pada frekuensi yang relatif rendah pada tanaman dan hewan dan umumnya membutuhkan penggunaan penanda yang dapat dipilih. Frekuensi penargetan gen dapat sangat ditingkatkan melalui pengeditan genom. Pengeditan genom menggunakan nukleasi yang direkayasa secara artifisial yang menciptakan jeda beruntai ganda spesifik pada lokasi yang diinginkan dalam genom, dan menggunakan mekanisme endogen sel untuk memperbaiki jeda yang diinduksi oleh proses alami rekombinasi homolog dan penggabungan akhir yang tidak homolog.

Ada empat keluarga nuklease yang direkayasa: meganucleases, nukleasi jari seng, transkripsi nukleasi seperti aktivator (TALEN), transkripsi, dan sistem Cas9-guideRNA (disesuaikan dari CRISPR). TALEN dan CRISPR adalah dua yang paling umum digunakan dan masing-masing memiliki kelebihannya sendiri. TALEN memiliki kekhususan target yang lebih besar, sementara CRISPR lebih mudah dirancang dan lebih efisien. Selain meningkatkan penargetan gen, nuklease yang direkayasa dapat digunakan untuk memperkenalkan mutasi pada gen endogen yang menghasilkan sistem gen.

D. Penerapan Rekayasa Genetik

Rekayasa genetika diterapkan dalam bidang kedokteran, penelitian, industri dan pertanian dan dapat digunakan pada berbagai macam tanaman, hewan, dan organisme mikro. Bakteri, organisme pertama yang dimodifikasi secara genetik, dapat memasukkan DNA plasmid yang mengandung gen baru yang mengkode obat-obatan atau enzim yang memproses makanan dan substrat lainnya. Tumbuhan telah dimodifikasi untuk perlindungan serangga, resistensi herbisida, ketahanan terhadap virus, peningkatan nutrisi, toleransi terhadap tekanan lingkungan dan produksi vaksin yang dapat dimakan.

Kebanyakan transgenik komersial tahan tanaman serangga atau toleran herbisida. Hewan yang dimodifikasi secara genetik telah digunakan untuk penelitian, hewan model dan produksi produk pertanian atau farmasi. Hewan yang dimodifikasi secara genetik termasuk hewan dengan gen yang tersingkir, peningkatan kerentanan terhadap penyakit, hormon untuk pertumbuhan ekstra dan kemampuan untuk mengekspresikan protein dalam susu mereka.

1. Kedokteran

Rekayasa genetika memiliki banyak aplikasi untuk kedokteran yang meliputi pembuatan obat-obatan, pembuatan hewan model yang meniru kondisi manusia, dan terapi gen. Salah satu kegunaan paling awal dari rekayasa genetika adalah untuk memproduksi insulin manusia secara massal dalam bakteri. Aplikasi ini sekarang telah diterapkan pada, hormon pertumbuhan manusia, hormon perangsang folikel (untuk mengobati infertilitas), albumin manusia, antibodi monoklonal, faktor antihemofilik, vaksin dan banyak obat lain. Hibridoma tikus, sel yang bergabung bersama untuk menciptakan antibodi monoklonal, telah diadaptasi melalui rekayasa genetika untuk menciptakan antibodi monoklonal manusia. Pada tahun 2017, rekayasa genetika dari reseptor antigen chimeric pada sel-T pasien sendiri telah disetujui oleh FDA AS sebagai pengobatan untuk kanker leukemia limfoblastik akut. Virus yang direkayasa secara genetik sedang dikembangkan yang masih dapat memberikan kekebalan, tetapi tidak memiliki urutan infeksius.

Rekayasa genetika juga digunakan untuk membuat model hewan dari penyakit manusia. Tikus yang dimodifikasi secara genetik adalah model hewan rekayasa genetika yang paling umum. Mereka telah digunakan untuk mempelajari dan memodelkan kanker (oncomouse), obesitas, penyakit jantung, diabetes, radang sendi, penyalahgunaan zat, kecemasan, penuaan dan penyakit Parkinson. Obat potensial dapat diuji terhadap model-model tikus ini. Juga babi yang dimodifikasi secara genetik telah dikembangbiakkan dengan tujuan meningkatkan keberhasilan babi untuk transplantasi organ manusia.

Terapi gen adalah rekayasa genetika manusia, umumnya dengan mengganti gen yang rusak dengan yang efektif. Penelitian klinis menggunakan terapi gen somatik telah dilakukan dengan beberapa penyakit, termasuk X-linked SCID, leukemia limfositik kronis (CLL), dan penyakit parkinson. Pada 2012, Alipogene tiparvovec menjadi pengobatan terapi gen pertama yang disetujui untuk penggunaan klinis. Pada tahun 2015 sebuah virus digunakan untuk memasukkan gen sehat ke dalam sel-sel kulit anak laki-laki yang menderita penyakit kulit langka, epidermolysis bullosa, untuk tumbuh, dan kemudian mencangkokkan kulit sehat ke 80 persen kulit anak itu. tubuh yang terkena penyakit.

Terapi gen Germline akan menghasilkan perubahan apa pun yang dapat diwariskan, yang telah menimbulkan kekhawatiran dalam komunitas ilmiah. Pada 2015, CRISPR digunakan untuk mengedit DNA embrio manusia yang tidak dapat hidup, para ilmuwan terkemuka dari akademi dunia untuk menyerukan moratorium editan genom manusia yang dapat diwariskan. Ada juga kekhawatiran bahwa teknologi tersebut dapat digunakan tidak hanya untuk perawatan, tetapi untuk peningkatan, modifikasi atau perubahan penampilan, kemampuan beradaptasi, kecerdasan, karakter, atau perilaku manusia.

Perbedaan antara penyembuhan dan peningkatan juga bisa sulit dilakukan. Pada November 2018, He Jiankui mengumumkan bahwa ia telah mengedit genom dua embrio manusia, untuk mencoba menonaktifkan gen CCR5, yang memberi kode untuk reseptor yang digunakan HIV untuk memasuki sel. Dia mengatakan bahwa gadis kembar, Lulu dan Nana, telah dilahirkan beberapa minggu sebelumnya. Dia mengatakan bahwa gadis-gadis itu masih membawa salinan fungsional CCR5 bersama dengan CCR5 cacat (mosaik) dan masih rentan terhadap HIV. Pekerjaan itu secara luas dikutuk sebagai tidak etis, berbahaya, dan prematur.

Para peneliti mengubah genom babi untuk mendorong pertumbuhan organ manusia untuk digunakan dalam transplantasi. Para ilmuwan sedang menciptakan “drive gen”, mengubah genom nyamuk untuk membuat mereka kebal terhadap malaria, dan kemudian mencari untuk menyebarkan nyamuk yang diubah secara genetika ke seluruh populasi nyamuk dengan harapan dapat menghilangkan penyakit.

2. Penelitian

a. Tikus KO

Rekayasa genetika adalah alat penting bagi ilmuwan alam, dengan penciptaan organisme transgenik salah satu alat paling penting untuk analisis fungsi gen. Gen dan informasi genetik lainnya dari berbagai organisme dapat dimasukkan ke dalam bakteri untuk penyimpanan dan modifikasi, menciptakan bakteri yang dimodifikasi secara genetik dalam proses tersebut. Bakteri itu murah, mudah tumbuh, klonal, berkembang biak dengan cepat, relatif mudah ditransformasikan dan dapat disimpan pada -80 ° C hampir tanpa batas. Setelah gen diisolasi, gen itu dapat disimpan di dalam bakteri yang menyediakan persediaan tak terbatas untuk penelitian. Organisme direkayasa secara genetika untuk menemukan fungsi gen tertentu. Ini bisa menjadi efek pada fenotip organisme, di mana gen diekspresikan atau apa gen lain yang berinteraksi dengannya. Eksperimen ini umumnya melibatkan hilangnya fungsi, perolehan fungsi, pelacakan, dan ekspresi.

1) Hilangnya percobaan fungsi

Seperti dalam percobaan KO gen, di mana suatu organisme direkayasa untuk kekurangan aktivitas satu atau lebih gen. Dalam sistem gugur sederhana, salinan gen yang diinginkan telah diubah agar tidak berfungsi. Sel induk embrionik menggabungkan gen yang diubah, yang menggantikan salinan fungsional yang sudah ada. Sel-sel induk ini disuntikkan ke dalam blastokista, yang ditanamkan ke ibu pengganti. Ini memungkinkan peneliti untuk menganalisis cacat yang disebabkan oleh mutasi ini dan dengan demikian menentukan peran gen tertentu. Ini digunakan terutama sering dalam biologi perkembangan. Ketika hal ini dilakukan dengan membuat perpustakaan gen dengan mutasi titik di setiap posisi di bidang yang diminati, atau bahkan setiap posisi di seluruh gen, ini disebut “pemindaian mutagenesis”. Metode paling sederhana, dan yang pertama kali digunakan, adalah “pemindaian alanin”, di mana setiap posisi pada gilirannya bermutasi menjadi alanin asam amino yang tidak reaktif.

2) Mendapatkan percobaan fungsi mitra logis dari KO

Ini kadang-kadang dilakukan bersamaan dengan percobaan knockout untuk lebih menentukan fungsi gen yang diinginkan. Prosesnya hampir sama dengan yang ada di rekayasa sistem gugur, kecuali bahwa konstruknya dirancang untuk meningkatkan fungsi gen, biasanya dengan memberikan salinan tambahan gen atau mendorong sintesis protein lebih sering. Gain of function digunakan untuk mengetahui apakah suatu protein cukup atau tidak untuk suatu fungsi, tetapi tidak selalu berarti dibutuhkan, terutama ketika berhadapan dengan redundansi genetik atau fungsional.

3) Melacak eksperimen

Berupaya mendapatkan informasi tentang lokalisasi dan interaksi protein yang diinginkan. Salah satu cara untuk melakukan ini adalah mengganti gen tipe liar dengan gen ‘fusi’, yang merupakan penjajaran gen tipe liar dengan elemen pelaporan seperti protein fluorescent hijau (GFP) yang akan memungkinkan visualisasi produk yang mudah modifikasi genetik. Meskipun ini adalah teknik yang berguna, manipulasi dapat menghancurkan fungsi gen, menciptakan efek sekunder dan mungkin mempertanyakan hasil percobaan. Teknik yang lebih canggih sekarang dalam pengembangan yang dapat melacak produk protein tanpa mengurangi fungsinya, seperti penambahan sekuens kecil yang akan berfungsi sebagai motif pengikatan pada antibodi monoklonal.

4) Penelitian ekspresi

Bertujuan untuk menemukan di mana dan kapan protein spesifik diproduksi. Dalam percobaan ini, urutan DNA sebelum DNA yang mengkode protein, yang dikenal sebagai promotor gen, diperkenalkan kembali ke dalam organisme dengan wilayah pengkode protein digantikan oleh gen reporter seperti GFP atau enzim yang mengkatalisis produksi pewarna.. Dengan demikian waktu dan tempat di mana protein tertentu diproduksi dapat diamati. Studi ekspresi dapat diambil selangkah lebih maju dengan mengubah promotor untuk menemukan bagian mana yang penting untuk ekspresi gen yang tepat dan benar-benar terikat oleh protein faktor transkripsi; proses ini dikenal sebagai bashing promotor.

3. Industri

Organisme dapat mengubah sel-sel mereka dengan gen yang mengkode protein yang bermanfaat, seperti enzim, sehingga mereka akan mengekspresi protein yang diinginkan secara berlebihan. Jumlah massa protein kemudian dapat diproduksi dengan menumbuhkan organisme yang ditransformasikan dalam peralatan bereaktor menggunakan fermentasi industri, dan kemudian memurnikan protein. Beberapa gen tidak berfungsi dengan baik pada bakteri, jadi ragi, sel serangga, atau sel mamalia juga bisa digunakan.

Teknik-teknik ini digunakan untuk memproduksi obat-obatan seperti insulin, hormon pertumbuhan manusia, dan vaksin, suplemen seperti triptofan, bantuan dalam produksi makanan (chymosin dalam pembuatan keju), dan bahan bakar. Aplikasi lain dengan bakteri rekayasa genetika dapat melibatkan membuat mereka melakukan tugas di luar siklus alami mereka, seperti membuat biofuel, membersihkan tumpahan minyak, karbon dan limbah beracun lainnya dan mendeteksi arsenik dalam air minum. Mikroba tertentu yang dimodifikasi secara genetik juga dapat digunakan dalam biomining dan bioremediasi, karena kemampuannya untuk mengekstraksi logam berat dari lingkungan mereka dan menggabungkannya ke dalam senyawa yang lebih mudah dipulihkan.

Dalam ilmu material, virus yang dimodifikasi secara genetik telah digunakan di laboratorium penelitian sebagai perancah untuk merakit baterai lithium-ion yang lebih ramah lingkungan. Bakteri juga telah direkayasa untuk berfungsi sebagai sensor dengan mengekspresikan protein fluoresens dalam kondisi lingkungan tertentu.

4. Pertanian

Salah satu aplikasi rekayasa genetika yang paling terkenal dan kontroversial adalah penciptaan dan penggunaan tanaman yang dimodifikasi secara genetik atau ternak yang dimodifikasi secara genetik untuk menghasilkan makanan yang dimodifikasi secara genetik. Tanaman telah dikembangkan untuk meningkatkan produksi, meningkatkan toleransi terhadap tekanan abiotik, mengubah komposisi makanan, atau untuk menghasilkan produk baru.

Tanaman pertama yang dirilis secara komersial dalam skala besar memberikan perlindungan dari hama serangga atau toleransi terhadap herbisida. Tanaman yang tahan jamur dan virus juga telah dikembangkan atau sedang dalam pengembangan. Hal ini membuat serangga dan pengelolaan gulma tanaman lebih mudah dan secara tidak langsung dapat meningkatkan hasil panen. Tanaman transgenik yang secara langsung meningkatkan hasil dengan mempercepat pertumbuhan atau membuat tanaman lebih kuat (dengan meningkatkan toleransi terhadap garam, dingin atau kekeringan) juga sedang dikembangkan. Pada tahun 2016 Salmon telah dimodifikasi secara genetik dengan hormon pertumbuhan untuk mencapai ukuran dewasa normal jauh lebih cepat.

Transgenik telah dikembangkan yang memodifikasi kualitas produk dengan meningkatkan nilai gizi atau memberikan kualitas atau kuantitas yang lebih bermanfaat secara industri. Kentang Amflora menghasilkan campuran pati yang lebih bermanfaat secara industri. Kedelai dan kanola telah dimodifikasi secara genetis untuk menghasilkan minyak yang lebih sehat. Makanan RG komersial pertama adalah tomat yang telah menunda pematangan, meningkatkan masa simpannya.

Tumbuhan dan hewan telah direkayasa untuk menghasilkan bahan yang biasanya tidak mereka buat. Pertanian menggunakan tanaman dan hewan sebagai bioreaktor untuk memproduksi vaksin, zat antara, atau obat itu sendiri; produk yang berguna dimurnikan dari panen dan kemudian digunakan dalam proses produksi farmasi standar. Sapi dan kambing telah direkayasa untuk mengekspresikan obat-obatan dan protein lain dalam susu mereka, dan pada 2009 FDA menyetujui obat yang diproduksi dalam susu kambing.

5. Aplikasi lain

Rekayasa genetika memiliki aplikasi potensial dalam konservasi dan pengelolaan kawasan alami. Transfer gen melalui vektor virus telah diusulkan sebagai cara mengendalikan spesies invasif serta memvaksinasi fauna terancam dari penyakit. Pohon transgenik telah disarankan sebagai cara untuk memberikan resistensi terhadap patogen pada populasi liar. Dengan meningkatnya risiko maladaptasi pada organisme sebagai akibat dari perubahan iklim dan gangguan lainnya, difasilitasi adaptasi melalui penyesuaian gen dapat menjadi salah satu solusi untuk mengurangi risiko kepunahan. Aplikasi rekayasa genetika dalam konservasi sejauh ini kebanyakan bersifat teoritis dan belum dipraktikkan.

Rekayasa genetika juga digunakan untuk membuat seni mikroba. Beberapa bakteri telah direkayasa secara genetika untuk membuat foto hitam putih. Barang-barang baru seperti anyelir berwarna lavender, mawar biru, dan ikan bercahaya juga telah diproduksi melalui rekayasa genetika.

BAB III
PENUTUP

A. Kesimpulan

Rekayasa genetika adalah suatu proses yang mengubah susunan genetik dari suatu organisme dengan menghapus atau memasukkan DNA. Tidak seperti pengembangbiakan hewan dan pemuliaan tanaman secara tradisional, yang melibatkan beberapa persilangan dan kemudian organisme terpilih dengan fenotip tertentu, rekayasa genetika mengambil gen secara langsung dari satu organisme dan memasukkan ke organisme lain. Proses ini jauh lebih cepat, dapat digunakan untuk menyisipkan gen-gen dari organisme apa pun (bahkan organisme dari berbagai domain) dan mencegah agar gen yang tidak diinginkan tidak ikut ditambahkan.

Rekayasa genetika berpotensi memperbaiki kelainan genetik pada manusia dengan mengganti gen yang rusak dengan gen yang baik. Proses ini menjadi sebuah alat yang penting dalam penelitian yang memungkinkan fungsi spesifik suatu gen menjadi bahan penelitian. Tanaman transgenik yang telah dikembangkan saat ini membantu keamanan pangan dengan meningkatkan hasil, nilai gizi dan toleransi terhadap tekanan lingkungan.

B. Saran

Dalam menerapkan rekayasa genetik, sebagai manusia yang memiliki naluri seyogianya dapat menerapkannya sesuai dengan norma-norma agar dampak negatif dari penerapan rekayasa genetik.

DAFTAR PUSTAKA

https://id.wikipedia.org/wiki/Rekayasa_genetika

Download Contoh Makalah Rekayasa Genetik.docx

MOHON MATIKAN AD BLOCK
TERIMA KASIH