Bioteknologi merupakan salah satu hasil dari berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi. Bioteknologi adalah pemanfaatan makhluk hidup untuk mengubah bahan menjadi produk dan jasa, dengan menggunakan prinsip-prinsip ilmiah. Bioteknologi ini meliputi biologi molekuler, biokimia dan rekayasa genetika. Rekayasa genetika merupakan proses dan teknik untuk menghasilkan produk dan jasa yang melibatkan pemanfaatan mikroba. Rekayasa genetika merupakan alat yang mendasar dari bioteknologi.

Rekayasa genetika (Ing. genetic engineering) adalah penerapan genetika untuk kepentingan manusia. Pengertian tekayasa genetika dalam arti sempit yaitu suatu penerapan teknik-teknik genetika molekular untuk mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik yang diarahkan pada kebermanfaatan tertentu. Teknologi rekayasa genetika merupakan transplantasi atau pencangkokan satu gen ke gen lainnya dimana dapat bersifat antargen dan dapat pula lintas gen. Oleh karena itu, rekayasa genetika juga diartikan sebagai perpindahan gen. Proses rekayasa genetika pertama kali ditemukan oleh Crick dan Watson pada tahun 1953. Pada tahun 1973 Stanley Cohen dan Herbert Boyer menciptakan bakteri melalui rekayasa genetika untuk pertama kalinya.

Prinsip dasar dalam rekayasa genetika adalah suatu proses penyematan segmen DNA dari organisme apapun ke dalam genom plasmid atau replikon virus untuk membentuk rekombinan DNA baru. Rekayasa genetika telah berperan dalam segala bidang yakni dalam bidang kesehatan, pertanian dan juga industri. Rekayasa genetika juga memiliki keuntungan dan kerugian serta memiliki dampak positif dan negatif terhadap lingkungan dan masyarakat. Salah satu contoh hasil rekayasa genetika di bidang kesehatan yaitu terciptanya hormon insulin hasil rekayasa genetika. Dengan adanya hormon insulin hasil rekayasa genetika maka penyakit diabetes mellitus dapat diatasi.

Berdasarkan hal tersebut maka pada makalah ini akan diuraikan mengenai pengertian, sejarah, prinsip dasar, aplikasi, dampak, serta keuntungan dan kerugian dari rekayasa genetika.

 

2.1      Pengertian Rekayasa Genetika

Rekayasa genetika (Ing. genetic engineering) adalah penerapan genetika untuk kepentingan manusia. Dengan pengertian ini kegiatan pemuliaaan hewan atau tanaman melalui seleksi dalam populasi dan penerapan mutasi buatan tanpa target dapat dimasukkan ke dalam rekayasa genetika. Pengertian tekayasa genetika dalam arti sempit yaitu suatu penerapan teknik-teknik genetika molekular untuk mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik yang diarahkan pada kebermanfaatan tertentu. Obyek rekayasa genetika mencakup hampir semua golongan organisme, mulai dari bakteri, fungi, hewan tingkat rendah, hewan tingkat tinggi, hingga tumbuh-tumbuhan.. Rekayasa genetika merupakan alat yang mendasar dari bioteknologi, di mana terdapat keterlibatan banyak proses di dalamnya yang terdiri dari:

  1. Tahap isolasi gen.
  2. Modifikasi gen sehingga berfungsi sesuai yang diinginkan.
  3. Mempersiapkan gen untuk disisipkan ke dalam organisme baru.
  4. Kemudian pengembangan transgenik atau GMO’s.

Teknologi rekayasa genetika merupakan transplantasi atau pencangkokan satu gen ke gen lainnya dimana dapat bersifat antargen dan dapat pula lintas gen. Oleh karena itu, rekayasa genetika juga diartikan sebagai perpindahan gen. Misalnya gen pankreas babi ditransplantasikan ke bakteri Escheria coli sehingga dapat menghasilkan insulin dalam jumlah yang besar. Sebaliknya gen bakteri yang menghasilkan toksin pembunuh hama ditransplantasikan ke tanaman jagung maka akan diperoleh jagung transgenik yang tahan hama tanaman. Domba Dolly dihasilkan dari hasil transplantasi gen atau gen yang satu dipindahkan ke gen yang lain. Demikian pula gen tomat ditransplantasikan ke ikan transgenik sehingga ikan menjadi tahan lama dan tidak cepat busuk dalam penyimpanan. Rekayasa genetika dalam bibit pangan nabati telah berkembang dengan luas begitu juga produk rekayasa genetika pada hewan misalnya produksi hormon untuk peningkatan kuantitas maupun kualitas dari pangan hewani. Dengan adanya produk-produk rekayasa genetika tersebut dapat dikatakan bahwa produk rekayasa genetika khususnya bahan pangan mengintroduksi unsur toksis, bahan-bahan asing dan berbagai sifat yang belum dapat dipastikan dan berbagai karakteristik lainnya.

2.2      Sejarah Perkembangan Rekayasa Genetika

Rekayasa genetika dapat dianggap sebagai cabang biologi maupun sebagai ilmu-ilmu rekayasa (keteknikan). Hal ini muncul dari usaha-usaha yang dilakukan untuk menyingkapi material yang diwariskan dari satu generasi ke generasi yang lain. Rekayasa ini muncul ketika orang mengetahui bahwa kromosom adalah material yang membawa bahan gen. Penemuan struktur DNA menjadi titik yang paling pokok karena dari sinilah orang kemudian dapat menentukan bagaimana sifat dapat diubah dengan mengubah komposisi DNA, yang adalah suatu polimer bervariasi. Tahap-tahap penting berikutnya adalah serangkaian penemuan enzim restriksi (pemotong) DNA, regulasi (pengaturan ekspresi) DNA (diawali dari penemuan operon laktosa pada prokariota), perakitan teknik PCR, transformasi genetik, teknik peredaman gen (termasuk interferensi RNA), dan teknik mutasi terarah (seperti Tilling). Sejalan dengan penemuan-penemuan penting itu, perkembangan di bidang biostatistika, bioinformatika dan robotika/automasi memainkan peranan penting dalam kemajuan dan efisiensi kerja bidang ini.

Pada awalnya, proses rekayasa genetika ditemukan oleh Crick dan Watson pada tahun 1953. Rekayasa genetika merupakan suatu rangkaian metode yang canggih dalam perincian akan tetapi sederhana dalam hal prinsip yang memungkinkan untuk dilakukan pengambilan gen atau sekelompok gen dari sebuah sel dan mencangkokkan gen atau sekelompok gen tersebut pada sel lain dimana gen atau sekelompok gen tersebut mengikat diri mereka dengan gen atau sekelompok gen yang sudah ada dan bersama-sama mengalami reaksi biokimiawi. Pada dasarnya rekayasa genetika memanipulasi DNA (asam deoksiribosenuklat). Gen atau pembawa sifat yang bisa diturunkan dalam mahkluk terdiri dari rantai DNA. Rekayasa genetika menyeleksi gen DNA dari suatu organisme ke organisme lainnya. Pada awalnya, perkembangan tersebut hanya antara satu jenis mahkluk hidup, tetapi kini perkembangan sudah sedemikian maju sehingga bisa dimungkinkan untuk memindahkan gen dari satu jenis mahkluk hidup ke mahkluk hidup lainnya yang berbeda jenisnya, sebagai contohnya adalah gen ikan yang hidup di daerah dingin dipindahkan ke dalam tomat untuk mengurangi kerusakan akibat dari pembekuan.

Pada tahun 1973 Stanley Cohen dan Herbert Boyer menciptakan bakteri melalui rekayasa genetika untuk pertama kalinya. Kemudian tahun 1981, pertama kali di kembangkan tikus dan lalat buah produk rekayasa genetika, menyusul pada tahun 1985 Plant Genetic Systems (Ghent, Belgium), sebuah perusahaan yang didirikan oleh Marc Van Montagu dan Jeff Schell, merupakan perusahaan pertama yang mengembangkan tanaman tembakau toleran terhadap hama dengan mengambil protein insektisida dari bakteri Bacillus thuringiensis.

2.3      Prinsip- prinsip Dasar Rekayasa Genetika

Zaman rekayasa genetika dimulai ketika Dr. Paul Berg dari Stranford University di California USA dan usaha sekelompok peneliti lainnya, yaitu Dr Stanley Cohen dan Dr Annie Chang dari Stranford University serta Dr Herbert Boyer dan Dr Robert Helling dari University of California di San Fransisco menemukan bahwa bahan-bahan tertentu yang dinamakan enzim pembatas mampu bertindak sebagai “gunting biologi”, yaitu dapat mengenal dan kemudian secara kimia memotong tempat-tempat khusus sepanjang molekul DNA. Enzim-enzim yang mampu menggunting suatu gen dari DNA suatu makhluk tersebut  ternyata dapat pula memotong tempat-tempat serupa dalam molekul DNA dari mahkluk berkaitan.

Sebuah penemuan penting lainnya ialah suatu enzim disebut ligase, membiarkan suatu gen yang digunting dari suatu molekul DNA ditempelkan pada tempat serupa dalam DNA mahkluk tak berkaitan. Hibrid yang terbentuk dari cara ini disebut DNA rekombinan.  Selama ini lebih dari 200 enzim pembatas telah ditemukan, dan dengan demikian tersedialah beraneka ragam gunting biologi untuk memotong gen-gen yang diinginkan dan mencangkokkannya ke rumah-rumah baru. Para ahli genetika kini dimungkinkan untuk membongkar sel-sel bakteri, virus, hewan, dan tumbuhan untuk diambil DNA-nya dengan menggunakan enzim-enzim pembatas. Akan tetapi mengambil DNA dari suatu mahkluk dan memasukkannya ke dalam makhluk lain bukanlah sekedar pekerjaan memotong dan menempel. Suatu gen harus diikutsertakan untuk dipindahkan ke suatu pengangkut khusus, yaitu vektor. Sekelompok vektor yang bermanfaat adalah plasmid-plasmid, yaitu ikalan-ikalan  DNA kecil yang terdapat dalam sel bakteri diluar kromosomnya. Sebuah plasmid dapat diambil dari bakteri, ikalan dibuka dengan enzim pemotong, fragmen DNA baru dapat dimasukkan dan plasmid itu dikembalikan ke bakteri. Selanjutnya setiap kali bakteri itu membelah diri menjadi dua, dan plastid rekombinan juga membelah diri. Dengan demikian DNA rekombinan itu terus membuat klon-klon DNA dari dirinya.

Secara singkat prinsip rekayasa genetika dapat dijelaskan sebagai suatu proses penyematan segmen DNA dari organisme apapun ke dalam genom plasmid atau replikon virus untuk membentuk rekombinan DNA baru. Sebagai sel inang molekul baru ini dapat berupa “sel prokariotik” atau sel eukariotik tergantung dari titik awal replikasi yang ada pada vektor. Enzim endonuklease restriksi memungkinkan pemotongan rantai DNA, yang menghasilkan ujung-ujung bersifat lekat atau kohesif dan dapat digabungkan lagi dengan perantaraan enzim ligase DNA.

Teknologi DNA Rekombinan

Bersama dengan beberapa metode manipulasi biokimiawi dan biologi lainnya, metoda-metoda pembelahan dan penggabungan molekul-molekul DNA ini dikembangkan menjadi suatu bioteknologi yang dinamakan Teknologi DNA Rekombinan. Potensinya pertama kali ditunjukkan oleh Stanley Cohen dari Universitas Stanfordd bersama Herbert Boyer dari ECSF (1972).

Langkah-langkah utama dalam Teknologi DNA Rekombinan ini adalah:

  1. Penyiapan gen yang akan diklon dan vektor untuk kloning Gen, berupa fragmen DNA yang akan diklon dapat disiapkan melalui beberapa cara:
    1. Jika fragmen DNA yang dimaksud dapat diidentifikasi dan dikarakterisasi, fragmen DNA tersebut dapat langsung dipakai.
    2. Kadang-kadang fragmen DNA yang diinginkan sulit diidentifikasi, tetapi membawa fungsi yang dapat diseleksi dan diungkapkan dalam sel inang. Dalam kasus ini dapat dilakukan cloning shotgun (senapan tabor). Klon yang tepat dapat diseleksi dengan uji biologik.
    3. Dalam kasus-kasus tertentu hanya mRNA yang dapat diperoleh. DNA kopi (cDNA) dapat direkontruksi dari mrna dengan enzim transcriptase balik.
    4. Jika eksperimen dimulai dengan data rangkaian asam amino dari proteinnya, suatu gen sintetik dapat direkontruksi menurut aturan kode genetik dengan menggunakan metode-metode sintesa DNA.

Kebanyakan segmen DNA tidak memiliki kemampuan bawaan untuk mereplikasi sendiri. Bahkan suatu segmen DNA yang dapat mereplikasi dalam sel inang aslinya tidak selalu memiliki syarat-syarat genetik spesifik yang diperlukan untuk mereplikasi dalam lingkungan yang berbeda. Untuk memproduksinya dalam sintesis biologi ia harus diintegrasi ke dalam molekul DNA yang mengandung gen-gen yang mengkode fungsi replikasi dalam inang yang sesuai. Molekul yang demikian ini disebut vektor.

Untuk kloning dalam berbagai organisme telah dikembangkan sistem-sistem inang vektor tertentu yang berbeda-berbeda. Ada empat macam vector yang telah dikembangkan untuk kloning DNA dalam Escherichia coli, yaitu plasmid, fag, kosmid, dan plasmid. Plasmid adalah molekul-molekul DNA lingkar kecil yang dapat mereplikasi sendiri dalam sel bakteri. Selain mengandung gen perlu untuk replikais, kebanyakkan plasmid mengandung juga satu gen yang mengkode suatu enzim yang berguna untuk inangnya, misalnya menggangu aksi antibiotik spesifik. Gen ini disebut faktor R (‘resistansi’) yang memberi pada sel inangnya ketahanan  terhadap antibiotik tersebut. Sifat ini sangat berguna untuk menyeleksi klon yang diinginkan. Karena itu adalah penting bahwa plasmid dapat dibelah oleh enzim restriksi tanpa menggangu kemampuan plasmid untuk mereolikasi dan atau untuk memberi resistensi antibiotik.

Vektor-vektor baru telah dikonstruksi untuk meningkatkan frekuensi pemasukan molekul DNA rekombinan dan memudahkan penyeleksian bakteri yang mengandungnya. Sebagai contoh plasmid Pbr 322 terdiri dari 4326 nukleotida dan mengandung gen-gen yang teresistansi terhadap tetrasiklin dan ampisilin. Vektor lainnya adalah fag. Sebagian besar DNA-nya tidak penting untuk infeksi dan dapat diganti dengan DNA asing. Mutan-mutan fag yang dirancang untuk kloning DNA telah dikonstruksi. Hampir semua partikel-partikel fag yang dibentuk akan mengandung DNA asing yang disisipkan. Kelebihan penggunaan virion-virion ini sebagai vektor ialah bahwa virion akan memasuki bakteri dengan frekuensi lebih tinggi dari plasmid. Molekul-molekul DNA rekombinan dapat dikemas in vitro untuk membawa virion-virion yang infektif.

Kosmid adalah vektor lain yang dikonstruksikan dari plasmid normal dan tempat cos (ujung kohesif) dari fag λ. Plasmid normal diurutkan dari fag λ dan plasmid Col E1.

  1. Pembentukan Molekul DNA Rekombinan
  2. Pemasukan Molekul DNA Rekombinan Ke Sel Inang

Kebanyakan sel bakteri prokariot dan eukariot mengambil molekul-molekul DNA telanjang dari medium. Chang, Cohen dan Hsu (1972) menemukam bahwa jika membran sel E.coli dibuat permeabel dengan perlakuan Kalsium klorida, molekul DNA rekombinan dapat dimasukkan. Efisiensi pengambilan sangat rendah, sekitar 1.1, tetapi sel cukup dapat ditransformasi dalam kondisi eksperimen yang tepat. Efisiensi pemasukan akan lebih besar jika sel-sel target ditransfeksi dengan virion-virion yang telah dirakit ulang.

  1. Seleksi Klon Yang Mengandung Molekul DNA Rekombinan

Walaupun frekuensi pemasukan molekul DNA rekombinan ke dalam sel inang sangat rendah, klon sel-sel yang mengandung molekul rDNA dapat diseleksi dengan mudah berdasarkan adanya vektor atau gen yang disisipkan. Misalnya sel yang mengandung faktor R akan tetap hidup dan berlipat ganda dalam medium yang mengandung antibiotik yang sesuai, sedangkan sel-sel lainnya mati. Pendekatan lain adalah menentukan sel-sel mana yang menambat RNA komplementer terhadap gen yang diamati. Klon-klon yang mengandung rDNA stabil untuk beberapa ratus generasi.

Penelitian genetika bergantung pada satu prinsip pokok, yaitu bahwa organisme-organisme memiliki persamaan dan perbedaan daripada kedua induknya. Informasi genetik dari organisme dibawa dalam molekul-molekul yang disebut asam nukleat. Semua organisme yang tubuhnya terdiri atas  sel-sel menggunakan asam dioksiribonukleat (DNA) untuk menyimpan informasi genetik. Beberapa tipe asam ribonukleat (RNA) memindahkan informasi genetik tadi dan membuat protein yang sangat dibutuhkan sel-sel hidup. Sebaliknya, beberapa mikroba, virus dan viroid menggunakan RNA untuk menyimpan informasi genentik.

2.4      Aplikasi Rekayasa Genetika dalam Berbagai Aspek Kehidupan

2.4.1    Rekayasa Genetika dalam Aspek Pertanian

Pada dasarnya rekayasa genetika di bidang pertanian bertujuan untuk menciptakan ketahanan pangan suatu negara dengan cara meningkatkan produksi, kualitas, dan upaya penanganan pascapanen serta prosesing hasil pertanian. Peningkatkan produksi pangan melalui revolusi gen ini ternyata memperlihatkan hasil yang jauh melampaui produksi pangan yang dicapai dalam era revolusi hijau. Di samping itu, kualitas gizi serta daya simpan produk pertanian juga dapat ditingkatkan sehingga secara ekonomi memberikan keuntungan yang cukup nyata. Adapun dampak positif yang sebenarnya diharapkan akan menyertai penemuan produk pangan hasil rekayasa genetika adalah terciptanya keanekaragaman hayati yang lebih tinggi.

Aplikasi teknologi DNA rekombinan di bidang pertanian berkembang pesat dengan dimungkinkannya transfer gen asing ke dalam tanaman dengan bantuan bakteri Agrobacterium tumefaciens. Melalui cara ini telah berhasil diperoleh sejumlah tanaman transgenik seperti tomat dan tembakau dengan sifat-sifat yang diinginkan, misalnya perlambatan kematangan buah dan resistensi terhadap hama dan penyakit tertentu.

1.       Pemuliaan Tanaman

Pada dasarnya prinsip pemuliaan tanaman, baik yang modern melalui penyinaran untuk menghasilkan mutasi maupun pemuliaan tradisional sejak zaman Mendel, adalah sama, yakni pertukaran materi genetik. Baik seleksi tanaman secara konvensional maupun rekayasa genetika, keduanya memanipulasi struktur genetika tanaman untuk mendapatkan kombinasi sifat keturunan (unggul) yang diinginkan.

Bedanya, pada zaman Mendel, kode genetik belum terungkap. Proses pemuliaan dilakukan dengan “mata tertutup” sehingga sifat-sifat yang tidak diinginkan kembali bermunculan di samping sifat yang diharapkan. Cara konvensional tidak mempunyai ketelitian pemindahan gen. Sedangkan pada new biotechnology pemindahan gen dapat dilakukan lebih presisi dengan bantuan bakteri, khususnya sekarang dengan dikembangkannya metode-metode DNA rekombinan.

2.       Varietas baru

Apa yang ingin dilakukan oleh para ahli genetika ialah memasukkan gen-gen spesifik tunggal ke dalam varietas-varietas tanaman yang bermanfaat. Hal ini akan meliputi dua langkah pokok. Pertama, memperoleh gen-gen tertentu dalam bentuk murni dan dalam jumlah yang berguna. Kedua, menciptakan cara-cara untuk memasukkan gen-gen tersebut ke kromosom-kromosom tanaman, sehingga mereka dapat berfungsi.

Langkah yang pertama bukan lagi menjadi masalah. Dengan teknik DNA rekombinan sekarang, ada kemungkinan untuk menumbuhkan setiap segmen dari setiap DNA pada bakteri. Tidak mudah untuk mengidentifikasi segmen khusus yang bersangkutan di antara koleksi klon. Khususnya untuk mengidentifikasi segmen tertentu yang bersangkutan di antara koleksi klon, apalagi untuk mengidentifikasi gen-gen yang berpengaruh pada sifat-sifat seperti hasil produksi tanaman.

Langkah kedua, memasukkan kembali gen-gen klon ke dalam tanaman juga bukan sesuatu yang mudah. Peneliti menggunakan bakteri Agrobacterium yang dapat menginfeksi tumbuhan dengan lengkungan kecil DNA yang disebut plasmid Ti yang kemudian menempatkan diri sendiri ke dalam kromosom tumbuhan. Agrobacterium merupakan vektor yang siap pakai. Tambahkan saja beberapa gen ke plasmid, oleskan pada sehelai daun, tunggu sampai infeksi terjadi, setelah itu tumbuhkan sebuah tumbuhan baru dari sel-sel daun tadi. Selanjutnya tumbuhan itu akan mewariskan gen baru kepada benih-benihnya.

Rekayasa genetika pada tanaman tumbuh lebih cepat dibandingkan dunia kedokteran. Alasan pertama karena tumbuhan mempunyai sifat totipotensi (setiap potongan organ tumbuhan dapat menjadi tumbuhan yang sempurna). Hal ini tidak dapat terjadi pada hewan, kita tidak dapat menumbuhkan seekor tikus dari potongan kepala atau ekornya. Alasan kedua karena petani merupakan potensi besar bagi varietas-varietas baru yang lebih unggul, sehingga mengundang para pebisnis untuk masuk ke area ini.

2.4.2    Rekayasa Genetika dalam Aspek Kesehatan

1.       Sebagai alat penelitian sikuensi generasi DNA dan RNA

Teknologi rekombinasi DNA menjadi alat penelitian yang essensial pada genetika molekul modern. Mutasi dihasilkan dalam klon gen dan memungkinkan mengisolasi suatu gen dan memasukkan kembali dalam sel hidup atau bahkan dalam sel germinal. Disamping menghemat waktu dan tenaga, mutasi genetik mampu mengkonstruksi mutan yang secara praktis tidak dapat dibuat dengan berbagai cara.

Perkembangan teknik gene cloning pada tahun 1970-an memberikan motivasi kuat bagi dunia riset untuk mempelajari gen dan aktivitasnya dengan teknik atau prosedur kedua terjadi pada akhir tahun 1980-an dengan ditemukannya teknologi PCR (Polymerase Chain Reaction. Dengan teknik ini kita dapat memperbanyak DNA dalam tabung reaksi sehinga memberikan kemudahan aplikasi di berbagai bidang, mialnya mengamplifikasi gen tertentu untuk sequencing, cloning, fingerprinting  dan mendeteksi pathogen. Ditemukannya enzim Taq polymerase pada bakteri termofilik (Thermus aquaticus) yang dapat bekerja pada suhu tinggi (960C) merupakan dasar teknik PCR karena enzim ini dapat mensintesis molekul DNA dalam tabung reaksi dengan cara mengatur temperature dari alat yang disebut thermocycler.

Salah satu aplikasi PCR yang mencengangkan adalah dalam bidang kedokteran forensik. Teknik PCR dapat digunakan untuk mengamplifikais DNA dari suatu sampel yang jumlahnya sangat sedikit, misalnya sehelai rambut, cairan tubuh seperti sperma atau darah bahkan dari tulang manusia yang sudah berumur ratusan tahun. Hasil amplifikasi tersebut selanjutnya dapat dianalisis dengan DNA fingerprinting (sidik jari DNA) sehingga dapat dijadikan sebagai bukti dalam menentukan pelaku kejahatan, misalnya perkosaan.

Teknik PCR juga dapat digunakan untuk mengungkap keanekaragaman genetik mikrobia tanpa harus melakukan kultivasi terlebih dahulu. Hal ini membawa konsekuensi yang penting dalam ekologi mikrobia karena aktivitas populasi mikrobia dalam suatu habitat dapat dipantau melalui DNA fingerprinting dan sequencing terhadap DNA amplikon yang diperoleh dari sample tanah atau air.

  1. Mempercepat Produksi Zat anti  Kanker. Teknik  kultivasi bioreaktor ini juga telah berhasil dilakukan untuk memproduksi zat anti kanker dari beberapa spesies tanaman Taxus.
  2. Menghasilkan Anti Bodi. Prinsip rekayasa genetika merupakan terobosan penting di dalam pembuatan serangan virus, bakteri dan bahan-bahan protein lainnya. Anti-bodi pada umumnya diperoleh dari darah binatang, tetapi sekarang dapat dibuat melalui cara melebur sel-sel tumor yang potensial menghasilkan antibodi dengan sel-sel yang benar-benar bisa membuat sebuah  antibodi yang penting.  Sel hibrida kemudian melanjutkan pembelahan dan membentuk sebuah klona sel-sel yang berkembang cepat (seperti layaknya sel-sel tumor) menghasilkan antibodi yang dibutuhkan. Teknik hibrida ini menghasilkan antibodi monoklonal. Antibodi monoklonal ini sangat berguna untuk mengembangkan produk diagnostik, immunoterapetik dan uji kehamilan
  3. Dalam bidang kesehatan, industri farmasi adalah yang pertama kali memperkenalkan potensi bioteknologi termasuk rekayasa genetik, dan telah membuka pendekatan bans dalam pengembangan obat. Rekayasa genetilk mempunyai dampak terhadap perbaikan dan keamanan produk, dan memberikan pemecahan teknis dalam penyebarluasan pemakaian obat dengan bahan baku yang terbatas. Misalnya, sejak tahun 1982 telah dipasarkan insulin sebagai hasil pemanfaatan rekayasa genetik dalam industri. Dengan mengambil bagian yang mengatur pembuatan insulin pada sel-sel Langerhans manusia, dimasukkan ke dalam kuman E.Coli. Kuman ini dapat menghasilkan insulin yang sama dengan insulin manusia.
  4. Pengembangan Antibiotik. Pada segi lain penerapan DNA rekombinan untuk pengobatan terbuka bagi pengembangan antibiotik. Kepentingan untuk pengembangan antibiotik dengan teknik ini didukung oleh kenyataan nilai penjualan dan keuntungan perdagangan antibiotik yang menduduki tempat teratas dewasa ini. Suatu hal yang perlu dicatat adalah, antibiotik bukan merupakan produk gen primer, tetapi lebih merupakan produk metabolit sekunder, dimana pembentukan antibiotik dalam sel melalui reaksi yang dikatalisir oleh enzim protein sebagai produk gen primer. Obat ini memiliki struktur kimia yang berbeda satu dengan lain dan memiliki kesamaan aksi sebagai penghambat pertumbuhan bakteri. Pada umumnya antibiotik dihasilkan oleh mikroba golongan aktinomisetes, dan biasanya dari jenis streptomises. Dalam perdagangan, ada beberapa kelompok besar antibiotik yang memegang peranan seperti penisilin,sefalosporin, dan tetrasiklin. Kelompok antibiotik lainnya adalah yang termasuk makrolida polien, streptomisin, eritromisin, rifampisin, bleomisin dan antrasiklin yang mempengaruhi segi-segi metabolisme sel yaitu dari replikasi DNA sampai kepada pembentukan protein. Sekurangnya ada tiga saluran penerapan DNA rekombinan dalam produksi antibiotik: melalui penyempurnaan produk, modifikasi invivo, dan anti- biotik hibrida
  5. Penyediaan Vaksin. Vaksin juga adalah suatu produk dalam bidang kesehatan yang bisa didekati dengan rekayasa genetik. Kegiatan penelitian terhadap hepatitis B adalah sebuah contoh. Melalui rekayasa genetik gen dari virus hepatitis B telah diklonakan, dan strukturnya telah diketahui pada tingkat nukleotida, kendatipun virusnya belum dapat dikembangkan di dalam sel jaringan biakan. Antigen permukaan yang diperlukan untuk memproduksi vaksin ini adalah suatu masalah yang sulit untuk dipecahkan, dalam arti sulit mencapai modifikasi yang cocok dari antigen, dan itu tidak akan terjadi pada pembawa prokariotik. Jalan untuk mengelakkan diri dari masalah yang muncul akibat penggunaan sistem pembawa eukariotik, adalah dengan menggunakan ragi atau sel binatang sebagai pembawa, yang dalam beberapa segi lebih menguntungkan

2.4.3    Rekayasa Genetika Dalam Aspek Industri

        1.       Pembuatan sel yang mampu mensintesis molekul yang penting secara ekonomi

Gen dari spesies bakteri yang berbeda dapat memetabolisme beberapa komponen minyak, dapat disematkan dalam plasmid dan dapat digunakan untuk mengubah spesies bakteri laut, yang kemudian dapat memetabolisme minyak untuk membersihkan tumpahan minyak di laut. Beberapa perusahaan bioteknologi merencanakan bakteri yang dapat mensintesis bahan kimia atau memecah limbah industri. Bakteri dirancang mampu memecah bahan buangan secara lebih efisien, mengikat nitrogen (untuk meningkatkan fertilitas tanah) dan membuat organisme yang dapat mengubah limbah biologi menjadi alkohol. Obat-obatan dan molekul penting komersial lain dihasilkan dalam sel rekayasa genetik. Apabila bioteknologi dalam bidang industri meliputi rekayasa bakteri untuk memecah limbah berbahaya, penggunaan selulosa oleh yeast untuk menghasilkan glukosa dan alcohol untuk bahan baker, penggunaan algae laut untuk bahan makanan dan substansi lain yang bermanfaat. Saccharomyces cerevisiae yang telah dimodifikasi dengan plasmid yang berisi dua gen selulase, yaitu endoglucanase dan exogluconase, dapat mengubah selulosa menjadi glukosa. Glukosa kemudian diubah menjadi ethyl alcohol oleh yeast. Yeast ini sekarang mampu mencerna kayu (selulosa) dan mengubah secara langsung menjadi alkohol.

Kemajuan industri dan bergesernya pola hidup manusia telah melahirkan bencana sampah plastik yang tidak dapat diuraikan oleh mikrobia. Hal ini menimbulkan masalah karena akan mencemari lingkungan dan menurunkan ualitas lingungan hidup. Salah satu upaya yang dilakukan dalam bioteknologi adalah menghasilkan biodegradable plastic yang dibuat dari bahan dasar polyhydroxy butirate (PHB) yang dihasikan oleh mikrobia. Plastik tersebut jika dibuang akan mengalami biodegradasi oleh mikrobia karena bahannya merupakan produk alami yang dapat terurai secara alami pula. Perkembangan penelitian dalam bidang ini telah mengupayakan pemindahan gen yang bertanggung jawab terhadap biosintesis PHB bakteri Alcaligenes eitrophus kedalam tanaman Arabidopsis thaliana. Tanaman transgenik tersebut akan menghasilkan PHB yang banyak sehingga dapat diproduksi dalam skala besar untuk menghasilkan bahan dasar plastik yang dapat terurai dan tidak akan mencemari lingkungan.

2.4.4    Rekayasa Genetika Dalam Aspek Lingkungan

          Rekayasa genetika ternyata sangat berpotensi untuk diaplikasikan dalam upaya penyelamatan keanekaragaman hayati, bahkan dalam bioremidiasi lingkungan yang sudah terlanjur rusak. Dewasa ini berbagai strain bakteri yang dapat digunakan untuk membersihkan lingkungan dari bermacam-macam faktor pencemaran telah ditemukan dan diproduksi dalam skala industri. Sebagai contoh, sejumlah pantai di salah satu negara industri dilaporkan telah tercemari oleh metilmerkuri yang bersifat racun keras baik bagi hewan maupun manusia meskipun dalam konsentrasi yang kecil sekali. Detoksifikasi logam air raksa (merkuri) organik ini dilakukan menggunakan tanaman Arabidopsis thaliana transgenik yang membawa gen bakteri tertentu yang dapat menghasilkan produk untuk mendetoksifikasi air raksa organik.

 

 

2.5      Dampak Rekayasa Genetika

Rekayasa genetika selain memberikan banyak manfaat, juga memberikan dampak negatif terhadap makhluk hidup dan lingkungan. Adapun beberapa dampak yang diakibatkan oleh rekayasa genetika adalah sebagai berikut.

(a).    Dampak rekayasa genetika terhadap kesehatan

Satu-satunya gangguan kesehatan yang diakibatkan oleh penggunaan hasil rekayasa genetika adalah reaksi alergis. Hal ini terkait dengan jenis makanan yang dikonsumsi oleh manusia.

(b).   Dampak rekayasa genetika terhadap lingkungan

Dampak negatif dari rekayasa genetika terhadap lingkungan dapat muncul diakibatkan oleh sisa-sisa hasil rekayasa yang tidak dibersihkan secara maksimal. Sebagai contoh, apabila tanaman hasil rekayasa genetika tidak dibersihkan, maka dikhawatirkan dapat membunuh jasad renik dalam tanah bekas penanaman tanaman tersebut.

(c).    Dampak rekayasa genetika terhadap religi dan etika

Dampak negatif rekayasa genetika secara religi dan etika dikarenakan dalam rekayasa genetika memungkinkan untuk dihasilkan suatu produk yang dalam tubuh manusia yang sakit tidak dapat dihasilkan. Sebagai contoh, penggunaan obat insulin yang diproduksi dari transplantasi sel pankreas babi ke sel bakteri, serta xenotransplatation yang menggunakan katup jantung babi ditransplantasikan ke jantung manusia memberikan kekhawatiran terhadap mereka yang beragama Islam.

2.5      Keuntungan dan Kerugian Rekayasa Genetika

Produk hasil rekayasa genetika memiliki beberapa kelebihan dan juga kekurangan. Adapun kelebihan dari produk rekayasa genetika adalah sebagai berikut.

  1. 1.    PRG yang tahan terhadap serangan hama dan penyakit tanaman.

PRG telah memberikan keuntungan kepada petani yaitu dengan menekan pengeluaran biaya untuk pembelian pestisida. Selain itu, PRG juga mengurangi hilangnya pasar akibat penolakan konsumen atas komoditas yang tercemar oleh pestisida, serta dapat menekan rusaknya lingkungan akibat penggunaan pestisida yang berlebihan dalam pengendalian hama dan penyakit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penanaman B.t. corn dapat secara nyata menekan aplikasi pestisida dan mengurangi hilangnya biaya pengendalian OPT.

  1. PRG toleran terhadap jenis herbisida.

PRG ini memberikan keuntungan biaya dalam mengatasi gulma karena petani tidak memerlukan penggunaan herbisida dalam jumlah besar dengan berbagai jenis herbisida.Tanaman hasil rekayasa genetika tersebut resisten terhadap jenis herbisida,contohnya strain kedele hasil rekayasa genetika Mosanto yang tidak memiliki efek negatif apabila diaplikasikan herbisida jenis Roundup.

  1. PRG tahan terhadap serangan penyakit tanaman.

Beberapa cendawan, virus, dan bakteri banyak menimbulkan kerugian. Para pakar fitopatologi telah banyak menemukan beberapa varietas tanaman hasil rekayasa genetika yang tahan terhadap seranagan penyakit.

  1. PRG toleran terhadap dingin.

Gen antibeku dari ikan air dingin telah diintroduksi ke beberapa tanaman diantaranya tembakau dan tomat, sehingga tanaman dapat mentolelir terhadap suhu dingin yang pada tanaman biasa dapat mengakibatkan kerusakan pada proses perkecambahan.

  1. PRG toleran terhadap kekeringan atau salinitas.

PRG ini mampu bertahan pada kondisi lingkungan yang kering dan tanah yang mengandung garam yang tinggi.

  1. PRG sebagai tambahan nutrisi.

PRG dapat membantu menambah kekurangan jenis vitamin tertentu, seperti strain golden rice yang merupakan varietas PRG padi yang ditambahkan vitamin A mampu mencegah kebutaan pada penduduk di negara-negara berkembang.

  1. PRG sebagai obat atau vaksin.

Vaksin yang disisipkan pada produk tanaman seperti pada tanaman tomat atau kentang lebih memeudahkan dalam proses pengiriman dan penyimpanan, dibandingkan dengan vaksin injeksi.

  1. PRG sebagai phytoremediation.

PRG tumbuhan dapat dimanfaatkan untuk mengurangi polusi logam berat dalam tanah.

Produk rekayasa genetika selain memiliki kelebihan, juga memiliki kelemahan. Beberapa kelompok pemerhati lingkungan, organisasi keagamaan, dan para ahli menganggap bahwa pemanfaatan PRG akan menimbulkan bahaya terhadap lingkungan, kesehatan, dan tidak ekonomis.

  1. 1.    Bahaya lingkungan.

Bahaya lingkungan yang mungkin diakibatkan oleh penggunaan produk rekayasa genetika antara lain :

  1. Kematian organisme bukan target. Hasil penelitian laboratorium menunjukkan bahwa varietas jagung B.t. telah menyebabkan kematian yang tinggi pada ”monarc butterfly caterpillars” meskipun serangga ini tidak menyerang tanaman jagung. Hal ini karena pollen jagung B.t terbawa oleh angin ke tanaman milkweed yang merupakan inang ”monarc butterfly caterpillars”.
  2. Penurunan efektifitas dari pestisida. Penggunaan PRG tumbuhan yang tahan terhadap hama secara terus menerus dapat menstimulir munculnya gen-gen baru hama yang tahan/resisten terhadap beberapa jenis pestisida.
  3. Transfer gen kepada spesies yang tidak menjadi target. Kasus munculnya ”superweeds” yang sangat resisten terhadap herbisida akibat penggunaan PRG (soybean roundup). Hal ini terjadi karena adanya transfer gen dari PRG tumbuhan ke gulma.
  4. 2.    Gangguan kesehatan.

Gangguan kesehatan yang mungkin diakibatkan oleh penggunaan produk rekayasa genetika anatara lain:

  1. PRG dapat menimbulkan gangguan kesehatan bagi manusia, antara lain :
  2. Alergi. Beberapa produk makanan yang berasal dari PRG menimbulkan dampak alergi terhadap manusia. Intoduksi gen tertentu seperti gen kacag-kacangan ke dalam tanaman kedelai dapat menimbulkan reaksi allergi yang berpengaruh terhadap ketahanan tubuh.
  3. Pengaruh lain yang belum diketahui. Pengaruh PRG terhadap kesehatan masih terus diteliti, akan tetapi berdasarkan penomena yang telah terjadi seperti kasus cross polinasi dan kasus alergisitas, para ahli berpendapat kemungkinan reaksi buruk yang lain dapat terjadi.

 

  1. 3.    Pertimbangan ekonomi.

Penggunaan PRG dinilai tidak ekonomis dan merugikan petani, karena untuk menghasilkan PRG membutuhkan biaya yang tinggi dan selanjutnya PRG ini biasanya dipatenkan oleh penciptanya. Biaya penelitian dan hak paten PRG akan dibebankan kepada pengguna (petani) melalui penjualan PRG yang mahal. Selain itu, PRG pada umumnya tidak menghasilkan keturunan dan digunakan hanya satu kali tanam. Kondisi ini tentunya menimbulkan ketergantungan yang tinggi petani terhadap benih PRG oleh perusahaan penghasil PRG. Hasil penelitian oleh lembaga penelitian dan universitas terkemuka di AS (1989) menyebutkan bahwa varietas kedelai PRG menghasilkan panen yang lebih rendah dibandingkan dengan varietasnonPRG. PRG yang mengandung B.t ternyata tidak secara nyata mengurangi penggunaan pestisida seperti yang terjadi pada penanaman kapas PRG di Sulawesi Selatan, dan kasus kedelai RR yang ternyata tidak menurunkan pemakaian herbisida. Kondisi di atas membuktikan bahwa penggunaan PRG menurunkan keuntungan petani. Benbrook (1999) melaporkan bahwa petani di  AS harus mengeluarkan biaya tambahan 12 % karena menanam kedelai PRG.

 

Berdasarkan hasil pembahasan dapat disimpulkan bahwa:

  1. Rekayasa genetika adalah suatu penerapan teknik-teknik genetika molekular untuk mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik yang diarahkan pada kebermanfaatan tertentu.
  2. Rekayasa genetika pertama kali ditemukan oleh Crick dan Watson pada tahun 1953. Pada tahun 1973 Stanley Cohen dan Herbert Boyer menciptakan bakteri melalui rekayasa genetika untuk pertama kalinya.
  3. Prinsip rekayasa genetika dapat dijelaskan sebagai suatu proses penyematan segmen DNA dari organisme apapun ke dalam genom plasmid atau replikon virus untuk membentuk rekombinan DNA baru.
  4. Aplikasi rekayasa genetika dalam berbagai aspek kehidupan adalah sebagai berikut.
    1. Dalam Aspek Pertanian, memanipulasi struktur genetika tanaman untuk mendapatkan kombinasi sifat keturunan (unggul) yang diinginkan.
    2. Dalam Aspek Kesehatan, rekayasa genetika dapat digunakan sebagai alat penelitian sikuensi generasi DNA dan RNA dan koreksi kelainan genetik yang potensial pada hewan dan terapi gen.
    3. Dalam Aspek Industri, rekayasa genetika dapat digunakan dalam pembuatan sel yang mampu mensintesis molekul yang penting secara ekonomi.
  5. Rekayasa genetika selain memberikan banyak manfaat, juga memberikan dampak negatif terhadap makhluk hidup dan lingkungan.
  6. Rekayasa genetika dapat memberikan keuntungan dan kerugian bagi kehidupan.                                           DAFTAR PUSTAKA
  7. Arbianto, Purwo. 1994. Biokimia Konsep-Konsep Dasar. Bandung : ITB.
  8. Campbel dan Reece-Mitchell. Biologi Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta : Erlangga.

    D. Watson James, dkk. 1983. DNA Rekombinan SuatuPelajaran Singkat. Jakarta: Erlangga.

    Henyhili, Victoria dan Suratsih. 2003. Common TextBook Genetika. Yogyakarta : UNY.

    Ketut Sarna, dkk. 2001. Buku Ajar Genetika. Singaraja : IKIP N Singaraja.

    Sindumarta, Muliawati dan Dessy Natalia. 1983. Biokimia II: Metabolisme dan Informasi Genetika. Bandung : ITB.

     

    Suryo. 1990. Genetika. Bandung : ITB.