Catatan Bioteknologi Farmasi #2

Pada pertemuan kedua, kami menyampaikan hasil rangkuman tugas pertama kami di kelas. Tugas kami adalah membuat rangkuman terkait dampak bioteknologi dan penjelasannya serta rangkuman tabel yang menjelaskan produk bioteknologi yang beredar saat ini. Saya bersama keempat teman saya dalam kelompok 4, Mayang, Ari, Falah, dan Iik mengambil contoh dampak bioteknologi terhadap perkembangan diagnosis Leukemia. Berikut merupakan rangkumannya:

Sementara di bawah ini adalah rangkuman produk bioteknologi yang kami dapatkan disertai dengan tahun pembuatan, kegunaan, dan perusahaan pembuatnya.

Selesai pembahasan tugas masing-masing kelompok, bu Amarila melanjutkan materi Bioteknologi Farmasi terkait molekuler diagnostik, antibiotik bioteknologi, dan terapi gen. 

Diagnostik molekular digunakan untuk kepentingan pencegahan, kontrol, dan pengobatan dari penyakit infeksi karena diagnostik molekuler ini dapat memberikan identifikasi yang lebih akurat terhadap organisme patogen dibandingkan metode diagnostik klasik sebelumnya yang digunakan. Pembahasan terkait diagnostik molekuler ini dibahas lebih mendalam dalam pertemuan berikutnya karena dalam pertemuan ini ternyata hanya diberikan pengantar kemudian diberikan tugas untuk mencari video yang menjelaskan mekanisme diagnostik molekuler menggunakan PCR dan ELISA.

Berikutnya, terkait dengan pengembangan bioteknologi, produksi antibiotik ikut mengalami pengembangan. Sebelumnya, dikenal adanya produksi antibiotik dari Streptomyces spp, namun produksi dapat menurun seiring fermentasi yang dilakukan menyebabkan konsentrasi oksigen lama-kelamaan menjadi berkurang dalam media cair. Streptomyces yang hidupnya bergantung oksigen, dalam kondisi yang miskin oksigen tersebut menyebabkan pertumbuhannya menjadi menurun sehingga produksi antibiotiknya pun ikut menurun. Adanya pengembangan bioteknologi, memberikan dampak cukup besar terdapat produksi antibiotik dari Streptomyces spp tersebut. Dalam hal ini, ditemukan adanya bakteri Vitreoscilla sp, suatu bakteri aerob namun dapat hidup dalam kondisi miskin oksigen. Bakteri ini dapat hidup karena dapat memproduksi suatu protein heme homodimerik yang berfungsi mirip dengan hemoglobin eukariot yaitu dapat mengikat oksigen dari medium kemudian menyalurkannya ke dalam sel. Gagasannya dalam hal ini adalah, mengklon gen yang menyandikan protein heme dalam Vitreoscilla sp tersebut kemudian dimasukkan ke dalam Streptomyces sehingga Streptomyces tersebut dapat menghasilkan protein yang sama dan tetap dapat hidup dalam kondisi miskin oksigen sehingga produksi antibiotik tidak mengalami penurunan.

Selain antibiotik yang mengalami pengembangan dalam bidang bioteknologi, produksi senyawa nonfarmasi (bukan untuk obat) juga mengalami pengembangan, contohnya saja INDIGO. INDIGO merupakan pewarna jeans yang sebelumnya dapat menghasilkan pencemaran. Adanya pengembangan bioteknologi ini menyebabkan INDIGO tidak lagi menghasilkan pencemaran. Gagasannya sama seperti produksi antibiotik, menyisipkan gen penyandi tertentu dalam suatu bakteri untuk menghasilkan senyawa yang diinginkan. Dalam hal ini (kemungkinan) yang menyebabkan INDIGO menghasilkan pencemaran adalah senyawa indol yang dihasilkannya. Oleh karena itu, agar tidak memberikan pencemaran, senyawa indol perlu untuk diubah menjadi senyawa lain yang lebih bersahabat terhadap lingkungan, jadi indol diubah menjadi cis-indole-2.3-dehydrodiol. Perubahan senyawa tersebut ternyata terjadi dalam suatu bakteri yaitu Pseudomonas putida. Dengan demikian, gen penyandi dari bakteri tersebut kemudian disisipkan ke dalam E.coli untuk diperbanyak sehingga produksi INDIGO tidak lagi menghasilkan pencemaran. 

Terapi gen juga merupakan dampak dari adanya perkembangan bioteknologi. Jika dulu beberapa penyakit keturunan seperti diabetes melitus akibat adanya mutasi pada genetiknya belum bisa disembukan, kini dengan adanya terapi gen, harapan untuk dapat diperbaikinya kemungkinan dapat terjadi. Prinsip dari terapi gen adalah menentukan adanya kecacatan tersebut dalam level gen, kemudian memperbaikinya, dan mengamati setelahnya apakah gejala tersebut tetap muncul atau sudah tidak lagi, dalam hal ini diharapkan sudah tidak muncul lagi sehingga penderita dapat disembuhkan. Jadi, pendekatan yang dilakukan dalam terapi gen adalah pertama-tama dengan mengamati protein yang terlibat yang menyebabkan munculnya gejala-gejala penyakit tersebut, kemudian diisolasi dan dikarakterisasi sehingga asam amino dapat disekuensing. Selanjutnya, diinvestigasi sekuen gen penyandinya, lalu dibuatkan pelacak spesifik dan gen target yang dimaksud diisolasi dari pustaka genomnya. Dalam hal adanya perbaikan gen yang mengalami mutasi ini, jika versi normal dari gen tersebut berhasil diklon, maka akan sangat berguna untuk memperbaiki kecacatan/mutasi gen tersebut. Target utama dari terapi gen adalah sel somatik manusia, karena sel tersebut dapat berkembang biak. 

Dalam mekanismenya, terdapat dua macam terapi gen, yaitu terapi gen ex vivo dan terapi gen in vivo. Pada terapi gen ex vivo, sel diambil dari orang penderita, kemudian dilakukan perbaikan pada cacat atau gen yang mengalami mutasi dengan cara transfer gen. Selanjutnya diseleksi dan ditumbuhkan sel-sel yang telah dikoreksi secara genetik. Sel-sel ini disebut sebagai remedial cell. kemudian diinfuskan atau ditransplantasikan kembali ke pasien. 

Sementara terapi gen invivo, sel penderita yang mengalami mutasi tidak diambil, jadi gen remedial yang sudah disiapkan dikonstruksi pada vektor kemudian dimasukkan ke dalam tubuh penderita misalnya dengan cara injeksi yang diharapkan dapat masuk ke dalam sel targetnya.

Vektor yang digunakan pada terapi gen bisa berupa vektor viral maupun vektor non viral. Sesuai dengan namanya, vektor viral merupakan virus yang sudah dilemahkan namun masih memiliki karakter virus sehingga efek samping penggunaannya dapat memicu respon imunologi. Oleh karena itu terdapat vektor non viral misalnya berupa plasmid yang lebih aman digunakan karena tidak dapat memicu respon imunologi. Meskipun demikian, vektor viral lebih dapat cepat masuk ke dalam sel target karena kemampuannya yang dapat menginfeksi. Sementara vektor non viral, plasmid, agak sulit masuk ke dalam sel target karena mekanisme masuknya didasarkan atas transfer elektrik. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada video berikut: http://www.youtube.com/watch?v=U3RygvuSrok. Dapat juga lihat pada laman ini (recommended). Di bawah ini adalah tampilan lamannya.

Selain terapi gen, dapat digunakan terapi antisense untuk memperbaiki gen yang mengalami mutasi. Terdapat dua cara terapi antisense yaitu menggunakan antisense oligonukleotida (satu utas) dan menggunakan gen antisense yang diklon. Dalam hal ini, antisense adalah utas asam nukleat DNA yang tidak ditranskripsikan yang mana merupakan pasangan dari utas yang ditranskripsikan (sense). Cara yang dengan menggunakan antisense oligonukleotida, gagasannya adalah dengan adanya antisense tersebut, diharapkan gen sense yang tadinya akan melakukan transkripsi (sudah terpisah dengan gen antisense) tidak jadi transkripsi karena telah didahului adanya ikatan dengan gen antisense. Sementara cara yang dengan menggunakan gen antisense yang diklon, gagasannya adalah ketika gen sense sudah mengalami transkripsi dan menghasilkan mRNA, gen antisense yang diklon juga mengalami transkripsi sehingga menghasilkan mRNA. mRNA dari gen sense, tidak jadi dapat ditranslasi karena adanya mRNA antisense, menyebabkan penggabungan mRNA tersebut. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut:

Demikianlah yang dapat saya sampaikan. Kurang lebihnya mohon maaf. Semoga dapat bermanfaat. Terima kasih sudah berkunjung :D