Kelemahan Insulin Dari Hewan

Insulin pertama kali di ekstraksi dari jaringan pankreas anjing pada tahun 1921 oleh para ahli fisiologi asal kanada Sir Federick Glant Banting dan Charles Hebert Best serta ahli fisiologi asal Inggris John James Richard Macleod. Seorang ahli boikimia James Betram Collip kemudian memproduksi dengan tingkat kemurnian yang cukup baik untuk digunakan sebagai obat pada manusia. Pada tahun 1965 insulin manusia telah berhasil disintesis secara kimia. Insulin merupakan protein manusia pertama yang disintesis secara kimia.
Secara tradisional, insulin untuk pengobatan pada manusia diisolasi dari pankreas sapi atau babi. Walaupun insulin hewan secara umum cukup memuaskan tetapi untuk penggunaan pada manusia dapat menimbulkan dua masalah. Pertama, adanya perbedaan kecil dalam asam amino penyusunnya yang dapat menimbulkan efek samping berupa alergi pada beberapa penderita. Kedua, prosedur pemurnian sulit dan cemaran berbahaya asal hewan tidak selalu dapat dihilangkan secara sempurna. Pada tahun 1981 telah terjadi perbaikan secara berarti cara produksi insulin melalui rekayasa genetika. Insulin yang diperoleh dengan cara ini mempunyai struktur mirip dengan insulin manusia. Melalui teknologi DNA rekombinan, insulin diproduksi menggunakan sel mikroba yang tidak patogen. Karena kedua hal tersebut di atas, insulin hasil rekayasa genetika ini mempunyai efek samping yang relatif sangat rendah dibandingkan dengan insulin yang diperoleh dari ekstrak pankreas hewan, tidak menimbulkan efek alergi serta tidak mengandung kontaminan berbahaya.

KEUNGULAN INSULIN DARI REKAYASA GENETIK

REKAYASA GENETIKA

Rekayasa genetika adalah teknik yang dilakukan manusia mentransfer (memindahkan) gen (DNA) yang dianggap menguntungkan dari satu organisme kepada susunan gen (DNA) dari organisme lain.

Manfaat Rekayasa Genetika

    Meningkatnya derajat kesehatan manusia, dengan diproduksinya berbagai hormon manusia seperti insulin dan hormon pertumbuhan

    Tresedianya bahan makanan yang lebih melimpah

    Tersedianya sumber energi yang terbaharui

    Proses industri yang lebih murah

    Berkurangnya polusi 

Langkah-Langkah yang Dilakukan dalam Rekayasa Genetika Secara Sederhana

•         Mengindetifikasikan gen dan mengisolasi gen yang diinginkan

•         Membuat DNA/AND salinan dari ARN Duta

•         Pemasangan cDNA pada cincin plasmid

•         Penyisipan DNA rekombinan kedalam tubuh/sel bakteri

•         Membuat klon bakteri yang mengandung DNA rekombinan

•         Pemanenan produk.

Langkah-Langkah dalam Rekayasa Genetika untuk Memproduksi Insulin 

(Sebiring L, et al.,1999):

•         Masing-masing gen polipeptida alfa dan beta disintesis secara kimiawi.

•        Gen tersebut disisipkan pada plasmid E. coli yang direkayasa supaya memiliki operon laktosa, yaitu promoter, operator, dan gen struktural 2 yang mengkode ß-galaktosidase. Di samping itu, plasmid ini juga mengandung gen yang mengkode resistensi terhadap amfisilin yang berguna sebagai marker untuk menyeleksi sel yang mengandung plasmid.

•         Masing-masing gena alfa dan beta disisipkan ke dalam plasmid yang terpisah, yaitu pada bagian kanan gen z.

•         Plasmid tersebut lalu dimasukkan ke dalam sel E. coli untuk diekspresikan.

•         Ekspresi operon laktosa akan menyebabkan terbentuknya protein galaktosidase dan protein insulin yang saling berikatan hingga membentuk protein gabungan.

•         Selanjutnya protein gabungan ini dimurnikan lalu dipotong sehingga protein insulin terpisah dengan protein ß-galaktosidase.

•         Dengan cara ini akan diperoleh polipeptida alfa maupun polipeptida beta insulin.

•         Akhirnya polipeptida alfa diikatkan dengan polipeptida beta secara oksidasi. sehingga diperoleh insulin yang utuh dan siap untuk digunakan.

Langkah-langkah Rekayasa Genetik Insulin Dengan Mengunakan Bakteri E. coli

Artikel ini telah dibaca 1,241 kali
 
Kemajuan di bidang bioteknologi yang lain diantaranya adalah sintesis insulin dengan bantuan bakteri yang biasa terdapat di usus besar, namanya Escherichia coli. Teknologi dasar proses ini disebut dengan teknologi plasmid.
Insulin adalah hormon yang mengubah glukosa menjadi glikogen, dan berfungsi mengatur kadar gula darah bersama hormon glukagon. Kekurangan insulin karena cacat genetik pada pankreas, menyebabkan seseorang menderita diabetes melitus (kencing manis) yang berdampak sangat luas terhadap kesehatan, mulai kebutaan hingga impotensi.
Sebelum ditemukan teknik sintesis insulin, hormon ini hanya bisa diperoleh dari ekstraksi pankreas babi atau sapi, dan sangat sedikit insulin bisa diperoleh. Setelah ditemukan teknik sintesis insulin di bidang bioteknologi inilah, harga insulin bisa ditekan dengan sangat drastis sehingga bisa membantu para penderita diabetes melitus.
Langsung saja perhatikan gambar berikut:

1. Pada proses pembuatan insulin ini, langkah pertama adalah mengisolasi plasmid dari E. coli. Plasmid adalah salah satu bahan genetik bakteri yang berupa untaian DNA berbentuk lingkaran kecil. Selain plasmid, bakteri juga memiliki kromosom. Keunikan plasmid ini adalah: ia bisa keluar-masuk ‘tubuh’ bakteri, dan bahkan sering dipertukarkan antar bakteri.
2. Pada langkah kedua ini plasmid yang telah diisolir dipotong pada segmen tertentu menggunakan enzim restriksi endonuklease. Sementara itu DNA yang di isolasi dari sel pankreas dipotong pada suatu segmen untuk mengambil segmen pengkode insulin. Pemotongan dilakukan dengan enzim yang sama.
3. DNA kode insulin tersebut disambungkan pada plasmid menggunakan bantuan enzim DNA ligase. Hasilnya adalah kombinasi DNA kode insulin dengan plasmid bakteri yang disebut DNA rekombinan.
4. DNA rekombinan yang terbentuk disisipkan kembali ke sel bakteri.
5. Bila bakteri E. coli berbiak, maka akan dihasilkan koloni bakteri yang memiliki DNA rekombinan.


Membuat strain murni DNA rekombinan

Setelah tumbuh membentuk koloni, bakteri yang mengandung DNA rekombinan diidentifikasi menggunakan probe. Probe adalah rantai RNA atau rantai tunggal DNA yang diberi label bahan radioaktif atau bahan fluorescent dan dapat berpasangan dengan basa nitrogen tertentu dari DNA rekombinan. Pada langkah pembuatan insulin ini probe yang digunakan adalah ARNd dari gen pengkode insulin pankreas manusia.
Untuk memilih koloni bakteri mana yang mengandung DNA rekombinan, caranya adalah menempatkan bakteri pada kertas filter lalu disinari dengan ultraviolet. Bakteri yang memiliki DNA rekombinan dan telah diberi probe akan tampak bersinar. Nah, bakteri yang bersinar inilah yang kemudian diisolasi untuk membuat strain murni DNA rekombinan. Dalam metabolismenya, bakteri ini akan memproduksi hormon insulin.

MACAM-MACAM DIABETES MELLITUS

Jika sebelumya kita bahas mengenai pengertian dari diabetes mellitus (DM), maka kali ini kita akan belajar mengenai macam-macam penyakit diabetes. Sejauh ini, diketahui ada empat jenis DM, yaitu DM Tipe 1, DM Tipe 2, DM Tipe Spesifik, dan DM Kehamilan. Untuk lebih detilnya, simak penjelasan di bawah ini.

• DM Tipe 1
  DM jenis ini disebabkan oleh rusaknya sel beta pankreas sebagai penghasil insulin sehingga penderita sangat kekurangan insulin. Akibatnya, yang bersangkutan harus disuntik insulin secara teratur. Tipe ini  diderita 1 dari 10 penderita DM yang kebanyakan terjadi sebelum usia 30 tahun. Para ilmuwan percaya bahwa faktor lingkungan (berupa infeksi virus atau faktor gizi pada masa kanak-kanan atau dewasa awal) menyebabkan kerusakan sistem kekebalan pada sel beta pankreas. DM tipe 1 ini memiliki kecenderungan untuk menular secara genetik.
• DM Tipe 2
  DM jenis ini disebabkan oleh gangguan sekresi insulin dan resitensi insulin sehingga tubuh penderita tidak merespon secara normal insulin yang dihasilkan tubuh dan membentuk kekebalan tersendiri sehingga terjadi kekurangan insulin relative. Tipe ini biasanya terjadi pada usia di atas 30 tahun dan sekitar 80% penderita mengalami obesitas.
• DM Tipe Spesifik
  DM jenis ini disebabkan oleh faktor genetik (kerusakan genetik sel beta pankreas) juga akibat konsumsi obat-obatan maupun bahan-bahan kimia.
• DM Kehamilan
  DM jenis ini terjadi pada sekitar 2-5% dari semua kehamilan, namun sifatnya hanya sementara dan akan sembuh setelah melahirkan. Namun demikian, ia berpotensi merusak kesehatan ibu hamil maupun janinnya, meningkatkan resiko kelahiran serta cacat pada janin dan penyakit jantung bawaan pada bayi. Selain itu, sekitar 40-50% dari penderita tipe ini menjadi penderita DM tipe 2 di kemudian hari.

INSULIN

Insulin merupakan sejenis hormon jenis polipeptida yang dihasilkan oleh kelenjar pankreas. Sel yang menghasilkan hormon insulin dalam kelenjar pankreas dikenali sebagai sel beta, iaitu sejenis sel yang terdapat dalam kelompokan sel yang digelar pepulau (islet of) Langerhans dalam pankreas.

Fungsi utama insulin ialah pengawalan keseimbangan tahap glukosa dalam darah dan bertindak meningkatkan pengambilan glukosa oleh sel badan. Kegagalan badan untuk menghasilkan insulin, atau jumlah insulin yang tidak mencukupi akan menyebabkan glukos tidak dapat masuk ke dalam dan digunakan oleh sel-sel badan .Dengan demikian glukos meningkat di dalam darah menyebabkan berlakunya penyakit kencing manis juga dikenal sebagai diabetes melitus.

REKAYASA GENETIK

Rekayasa genetika (Ing. genetic engineering) dalam arti paling luas adalah penerapan genetika untuk kepentingan manusia. Dengan pengertian ini kegiatan pemuliaan hewan atau tanaman melalui seleksi dalam populasi dapat dimasukkan. Demikian pula penerapan mutasi buatan tanpa target dapat pula dimasukkan. Walaupun demikian, masyarakat ilmiah sekarang lebih bersepakat dengan batasan yang lebih sempit, yaitu penerapan teknik-teknik biologi molekular untuk mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik yang diarahkan pada kemanfaatan tertentu.
Obyek rekayasa genetika mencakup hampir semua golongan organisme, mulai dari bakteri, fungi, hewan tingkat rendah, hewan tingkat tinggi, hingga tumbuh-tumbuhan. Bidang kedokteran dan farmasi paling banyak berinvestasi di bidang yang relatif baru ini. Sementara itu bidang lain, seperti ilmu pangan, kedokteran hewan, pertanian (termasuk peternakan dan perikanan), serta teknik lingkungan juga telah melibatkan ilmu ini untuk mengembangkan bidang masing-masing.

[sunting] Perkembangan

Ilmu terapan ini dapat dianggap sebagai cabang biologi maupun sebagai ilmu-ilmu rekayasa (keteknikan). Dapat dianggap, awal mulanya adalah dari usaha-usaha yang dilakukan untuk menyingkap material yang diwariskan dari satu generasi ke generasi yang lain. Ketika orang mengetahui bahwa kromosom adalah material yang membawa bahan terwariskan itu (disebut gen) maka itulah awal mula ilmu ini. Tentu saja, 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.