Manfaat Rekayasa Genetika di berbagai bidang

 

Beberapa peristiwa penting yang sudah berhasil dan masih giat diusahakan ialah:

2.3.1        Di bidang Kedokteran

Dalam dunia kedokteran, misalnya, produksi horman insulin tidak lagi disintesis dari hewan mamalia, tetapi dapat diproduksi oleh sel-sel bakteri dengan cara kloning. ADN mamalia yang mengkode sintesis hormon insulin. Klon ADN kemudian dimasukkan ke dalam  sel bakteri sehingga sel-sel bakteri tersebut akan menghasilkan hormon insulin.

a.      Pembuatan Insulin Manusia oleh Bakteri

Dalam bulan Desember 1980, seorang wanita Amerika (37 tahun) berasal dari Kansas, Amerika Serikat, merupakan manusia pertama yang dapat menikmati manfaat rekayasa genetika.  Dia merupakan pasien diabetes pertama yang disuntik dengan insulin manusia yang dibuat oleh bakteri. Insulin adalah suatu macam protein yang tugasnya mengawasi metabolisme gula di dalam tubuh manusia. Gen insulin adalah suatu daerah dalam ADN kita yang memiliki informasi untuk menghasilkan insulin. Penderita diabetes tidak mampu membentuk insulin dalam jumlah yang dibutuhkan. Dahulu insulin didapatkan dari kelenjar pancreas sapi dan babi. Untuk membuat hanya 1 pound (0,45 kg) insulin hewani itu, yang dibutuhkan oleh 750 pasien diabetes selama satu tahun, diperlukan 8.000 pound (3.600 kg) kelenjar yang berasal dari 23.000 ekor hewan.

Dengan teknik rekayasa genetika, para peneliti berhasil memaksa bakteri untuk membentuk insulin yang mirip sekali dengan insulin manusia. Melalui penelitian dapat dibuktikan pula bahwa salinan insulin manusia ini bahkan lebih baik daripada insulin hewani dan dapat diterima lebih baik oleh tubuh manusia.

b.      Pembuatan Vaksin Terhadap Virus AIDS

Pada tahun 1979 di Amerika Serikat dikenal suatu penyakit baru yang menyebabkan seseorang kehilangan kekebalan tubuh. Penyakit ini dinamakan AIDS (Acquired Immune Deficiency Syndrome) atau Sindrom defisiensi imunitas dapatan. Penderita mengidap kerapuhan daya kekebalan untuk melawan infeksi. Dalam tahun 1983 diketahui bahwa AIDS ditularkan oleh prosedur transfusi darah, selain oleh pemakaian jarum obat bius dan hubungan seks pada orang homoseks. Penderita AIDS mengalami kerusakan pada sel-T, sel darah putih kelompok limfosit yang vital bagi tubuh guna memerangi infeksi.

c.       Usaha menyembuhkan penyakit Lesch-Nyhan

Penyakit Lesch-Nyhan adalah salah satu penyakit keturunan yang ditemukan  paling akhir, yaitu di pertengahan 1960, oleh Dr. William Nyhan dari medical Scholl, University of California, San Franscisco, California, USA, bersama seorang mahasiswanya bernama Michael Lesch. Penyakit ini adalah salah satu dari sekitar 3000 jenis penyakit keturunan yang pernah ditemukan.

Penerita penyakit mental ini tidak mampu membentuk enzim hipoxantin-guanin phosphoribosil transferase (HGPRT) yang diikuti olah bertambah aktifnya gen serupa, ialah adenine phosphoribosil transferase (APRT). Karena metabolisme purin menjadi abnormal, maka penderita memilliki purin yang berlebihan, terutama basa guanine.

d.      Terapi Gen

Para peneliti juga menggunakan rekayasa genetika untuk mengobati kelainan genetik. Proses ini, yang disebut terapi gen, meliputi penyisipan duplikat beberapa gen secara langsung ke dalam sel seseorang yang mengalami kelainan genetis. Sebagai contoh, orang-orang yang mengalami sistik fibrosis tidak memproduksi protein yang dibutuhkan untuk fungsi paru-paru yang tepat. Kedua gen yang mengkode protein untuk cacat bagi orang-orang ini mengalami kerusakan. Para ilmuwan dapat menyisipkan duplikat gen ke dalam virus yang tidak membahayakan. Virus “yang direkayasa” ini dapat disemprotkan ke paru-paru pasien yang menderita sistik fibrosis. Para peneliti berharap bahwa duplikat gen dalam virus tersebut akan berfungsi bagi pasien untuk memproduksi protein. Terapi gen masih merupakan metode eksperimen untuk mengobati kelainan genetik. Para peneliti bekerja keras untuk mengembangkan teknik yang menjanjikan ini.

2.3.2        Pentingnya Rekayasa Genetik di Bidang Farmasi

Dalam dunia farmasi, gen yang mengontrol sintesis obat-obatan jika diprosukdi secara alami akan membutuhkan ongkos produksi yang tinggi. Jika diklon dan dimasukkan ke dalam sel-sel bakteri, bakteri akan memproduksi obat-obatan tersebut. Rekayasa genetik begitu cepat mendapat perhatian di bidang farmasi dalam usaha pembuatan protein yang sangat diperlukan untuk kesehatan.

1. Pencangkokan gen biasanya hanya menyangkut sebuah gen tunggal. Secara teknik, ini tentunya lebihmudah dijalankan daripada menghadapi sejumlah gen-gen.

2. Mungkin kloning gen ini relatif  lebih murah, aman, dan dapat dipercaya dalam memperoleh sumber protein yang mempunyai arti penting dalam bidang farmasi.

3. Banyak hasil-hasil farmasi yang didapatkan melalui pencangkokan gen itu berupa senyawa-senyawa yang dengan dosis kecil saja sudah dapat memperlihatkan pengaruh yang banyak, seperti misalnya didapatkannya berbagai macam hormone, faktor tumbuh dan protein pengatur, yang mempengaruhi proses fisiologis, sepeerti tekanan darah, penyembuhan luka dan ketenangan hati.

2.3.3        Pentingnya Rekayasa Genetik di bidang Pertanian

Rekayasa genetik juga telah digunakan untuk menyisipkan gen ke dalam sel dari organisme-organisme lain. Para ilmuwan telah menyisipkan gen-gen dari bakteri ke dalam sel tomat, gandum, padi, dan tanaman pangan lainnya (Bernabetha, dkk. 2006.). 

Beberapa memungkinkan tanaman bertahan hidup dalam temperatur dingin atau kondisi tanah yang gersang, dan kebal terhadap hama serangga. Pertanian diharapkan akan menikmati keuntungan paling banyak dari teknik rekayasa genetik, seperti:

1. Menggantikan pemakaian pupuk nitrogen yang banyak dipergunakan tetapi mahal harganya, oleh fiksasi nitrogen secara alamiah.

2. Teknik rekayasa genetik mengusahakan tanam-tanaman (khususnya yang mempunyai arti ekonomi) yang tidak begitu peka terhadap penyakit yang disebabkan oleh bakteri, jamur, dan cacing.

3. Mengusahakan tanam-tanaman yang mampu menghasilkan pestisida sendiri.

4. Mengusahakan tanaman padi-padian yang mampu membuat pupuk nitrogen sendiri.

5. Tanam-tanaman yang mampu menangkap cahaya dengan lebih efektif untuk meningkatkan efisiensi fotosintesis.

6. Tanam-tanaman yang lebih tahan terhadap pengaruh kadar garam, hawa kering, dan embun beku.

7. Mengusahakan menadapatkan tanaman baru yang lebih menguntungkan lewat pencangkokan gen. Tanaman kentang, tomat, dan tembakau tergolong dalam keluarga yang sama, yaitu Solanaceae. Akan tetapi serbuk sari dari satu spesies dalam keluarga ini tidak dapat membuahi sel telur dari spesies lain dalam keluarga itu juga.

Contoh tanaman yang telah menggunakan Teknologi Rekayasa yaitu:

a.      Kedelai Transgenik

Kedelai merupakan produk Genetikally Modified Organism terbesar yaitu sekitar 33,3 juta ha atau sekitar 63% dari total produk GMO yang ada. Dengan rekayasa genetik, dihasilkan tanaman transgenik yang tahan terhadap hama, tahan terhadap herbisida dan memiliki kualitas hasil yang tinggi. Saat ini secara global telah dikomersialkan dua jenis kedelai transgenik yaitu kedelai toleran herbisida dan kedelai dengan kandungan asam lemak tinggi

b.      Jagung Transgenik

Di Amerika Serikat, komoditi jagung telah mengalami rekayasa genetik melalui teknologi rDNA, yaitu dengan memanfaatkan gen dari bakteri Bacillus thuringiensis (Bt) untuk menghindarkan diri dari serangan hama serangga yang disebut corn borer sehingga dapat meningkatkan hasil panen. Gen Bacillus thuringiensis yang dipindahkan mampu memproduksi senyawa pestisida yang membunuh larva corn borer tersebut.

Berdasarkan kajian tim CARE-LPPM IPB menunjukkan bahwa pengembangan usaha tani jagung transgenik secara nasional memberikan keuntungan ekonomi sekitar Rp. 6,8 triliyun. Keuntungan itu berasal dari mulai peningkatan produksi jagung, penghematan usaha tani hingga penghematan devisa negara dengan berkurangnya ketergantungan akan impor jagung.

Dalam jangka pendek pengembangan jagung transgenik akan meningkatkan produksi jagung nasional untuk pakan sebesar 145.170 ton dan konsumsi langsung 225.550 ton. Sementara dalam jangka panjang, penurunan harga jagung akan merangsang kenaikan permintaan jagung baik oleh industri pakan maupun konsumsi langsung. Bukan hanya itu, dengan meningkatkan produksi jagung Indonesia juga menekan impor jagung yang kini jumlahnya masih cukup besar. Pada tahun 2006, impor jagung masih mencapai 1,76 juta ton. Secara tidak langsung, penggunaan tanaman transgenik juga meningkatkan kesejahteraan masyarakat.

c.       Kapas Transgenik

Kapas hasil rekayasa genetik diperkenalkan tahun 1996 di Amerika Serikat. Kapas yang telah mengalami rekayasa genetika dapat menurunkan jumlah penggunaan insektisida. Diantara gen yang paling banyak digunakan adalah gen cry (gen toksin) dari Bacillus thuringiensis, gen-gen dari bakteri untuk sifat toleransi terhadap herbisida, gen yang menunda pemasakan buah. Bagi para petani, keuntungan dengan menggunakan kapas transgenik adalah menekan penggunaan pestisida atau membersihkan gulma tanaman dengan herbisida secara efektif tanpa mematikan tanaman kapas. Serangga merupakan kendala utama pada produksi tanaman kapas. Di samping dapat menurunkan produksi, serangan serangga hama dapat menurunkan kualitas kapas.Saat ini lebih dari 50 persen areal pertanaman kapas di Amerika merupakan kapas transgenik dan beberapa tahun ke depan seluruhnya sudah merupakan tanaman kapas transgenik. Demikian juga dengan Cina dan India yang merupakan produsen kapas terbesar di dunia setelah Amerika Serikat juga secara intensif telah mengembangkan kapas transgenik. 

d.      Tomat Transgenik

Pada pertanian konvensional, tomat harus dipanen ketika masih hijau tapi belum matang. Hal ini disebabkan akrena tomat cepat lunak setelah matang. Dengan demikian, tomat memiliki umur simpan yang pendek, cepat busuk dan penanganan yang sulit. Tomat pada umumnya mengalami hal tersebut karena memiliki gen yang menyebabkan buah tomat mudah lembek. Hal ini disebabkan oleh enzim poligalakturonase yang berfungsi mempercepat degradasi pektin.

Tomat transgenik memiliki suatu gen khusus yang disebut antisenescens yang memperlambat proses pematangan (ripening) dengan cara memperlambat sintesa enzim poligalakturonase sehungga menunda pelunakan tomat. Dengan mengurangi produksi enzim poligalakturonase akan dapat diperbaiki sifat-sifat pemrosesan tomat. Varietas baru tersebut dibiarkan matang di bagian batang tanamannya untuk waktu yang lebih lama sebelum dipanen. Bila dibandingkan dengan generasi tomat sebelumnya, tomat jenis baru telah mengalami perubahan genetika, tahan terhadap penanganan dan ditransportasi lebih baik, dan kemungkinan pecah atau rusak selama pemrosesan lebih sedikit.

e.       Kentang Transgenik

Mulai pada tanggal 15 Mei 1995, pemerintah Amerika menyetujui untuk mengomersialkan kentang hasil rekayasa genetika yang disebut Monsanto sebagai perusahaan penunjang dengan sebutan kentang “New Leaf”. Jenis kentang hybrid tersebut mengandung materi genetik yang memnungkinkan kentang mampu melindungi dirinya terhadap serangan Colorado potato beetle. Dengan demikian tanaman tersebut dapat menghindarkan diri dari penggunaan pestisida kimia yang digunakan pada kentang tersebut. Selain resisten terhadap serangan hama, kentang transgenik ini juga memiliki komposisi zat gizi yang lebih baik bila dibandingkan dengan kentang pada umumnya. Hama beetle Colorado merupakan suatu jenis serangga yang paling destruktif untuk komoditi kentang di Amerika dan mampu menghancurkan sampai 85% produksi tahunan kentang bila tidak ditanggulangi dengan baik. 

Daya perlindungan kentang transgenik tersebut berasal dari bakteri Bacillus thuringiensis sehingga kentang transgenik ini disebut juga dengan kentang Bt. Sehingga diharapkan melalui kentang transgenik ini akan membantu suplai kentang yang berkesinambungan, sehat dan dalam jangkauan daya beli masyarakat.

2.3.4        Pentingnya Rekayasa Genetika di Bidang Peternakan

Teknik rekayasa genetika dapat juga digunakan untuk menyisipkan gen ke dalam hewan, yang kemudian memproduksi obat-obatan penting untuk manusia. Sebagai contoh, para ilmuwan dapat menyisipkan gen manusia ke dalam sel sapi. Kemudian sai tersebut memproduksi protein manusia yang sesuai dengan kode gen yang disisipkan. Para ilmuwan telah menggunakan teknik ini untuk memproduksi protein pembeku darah yang dibutuhkan oleh penderita hemophilia. Protein tersebut diproduksi dalam susu sapi, dan dapat dengan mudah diekstraksi dan digunakan untuk mengobati manusia yang menderita kelainan itu.

Di bidang Peternakan, rekayasa genetika juga diduga akan memberi harapan besar, seperti:

1. Telah diperoleh vaksin-vaksin untuk melawan penyakit mencret ganas yang dapat mematikan anak-anak babi.

2. Sudah dipasarkan vaksin yang efektif terhadap penyakit kuku dan mulut, yaitu penyakit ganas dan sangat menular pada sapi, domba, kambing, rusa dan babi. Sebelumnya, para peternak sering membantai seluruh ternaknya, walaupun sebenarnya hanya seekor saja yang terkena penyakit tersebut, dengan maksud untuk mencegah penularannya yang lebih luas.

3. Sekarang sedang diuji hormone pertumbuhan tertentu untuk sapi yang mungkin dapat meningkatkan produksi susu.

2.3.5        Pentingnya Rekayasa Genetika di Bidang Industri

Penelitian rekayasa genetika di bidang industri sedang meningkat cepat. Berbagai usaha yang sedang giat dilakukan misalnya:

1. Menciptakan bakteri yang dapat melarutkan logam-logam langsung dari dalam bumi.

2. Menciptakan bakteri yang dapat menghasilkan bahan kimia, yang sebelumnya berasal dari minyak atau dibuat secara sintetis, misalnya saja dapat menghasilkan bahan pemanis yang digunakan pada pembuatan berbagai macam minuman.

3. Menciptakan bakteri yang dapat menghasilkan bahan mentah kimia seperti etilen yang diperlukan untuk pembuatan plastik.

4. Chakrabarty, seorang peneliti yang bekerja untuk perusahaan “General Electrik” mencoba untuk menciptakan suatu mikroorganisme yang mampu menggunakan minyak tanah sebagi sumber makanan dengan maksud agar supaya mikroorganisme demikian itu akan sangat berharga dalam dunia perdagangan, karena dapat membersihkan tumpahan minyak tanah.

2.3.6        The Human Genome Project

Sebuah usaha kolaboratif berskala besar untuk mengkodekan semua pasangan basa nukleotida yang berjumlah 3 miliar dalam genom manusia diluncurkan pada tahun 1980-an. Usaha Internasional Human Genome Project didanai oleh pemerintah dan juga sumber-sumber industri. Proyek tersebut diharapkan selesai tahun 2003, pada tahun ke-50 penemuan struktur ADN, dan memakan biaya miliaran dolar. Akan tetapi, kemajuan-kemajuan di bidang teknologi memungkinkan proyek itu diselesaikan beberapa tahun lebih awal sebelum jadwalnya. Dalam sebuah pengumuman bersejarah pada 26 Juni 2000 di Gedung Putih AS, para pemimpin dari industry (J. Craig Venter dari Celera Genomics) dan pemerintah AS (Francis Collins dari National Human Genome Research Institute) mengumumkan bahwa draf pertama genom manusia telah diselesaikan. Penyelesaian draft pertama itu memakan waktu 10 tahun. Para partisipan yang didanai oleh pemerintah memilih kromosom-kromosom individual untuk di-sequencing, sementara laboratorium-laboratorium yang didanai pihak swasta melakukan sequencing atas keseluruhan genom dalam pendekatan “shotgun": skala besar (Elrod, S. dan William D. Stansfield, 2007).

Pendekatan tersebut menggunakan komputer untuk merakit data yang diperoleh menjadi peta keseluruhan genom. Secara keseluruhan, lebih dari 20 miliar basa informasi sekuens telah dikumpulkan. Miliaran basa-basa ini saling tumpang tindih (overlap) sebagai bahan untuk membentuk peta sekuens genom manusia. Ada begitu banyak computer sehingga sistem-sistem piranti keras computer baru telah dikembangkan untuk menampungnya dan ruang penyimpanannya diukur dalam terabita (1015), yang 1.000 kali lebih besar daripada gigabita (1012).

Dalam 3 miliar pasangan basa yang menyusun genom manusia, diperkirakan terdapat 25.000 hingga 45.000 gen. Ukuran gen manusia bisa berkisar dari ribuan hingga ratusan ribu pasangan basa (mencakup ekson dan intron). Sebagai contoh, analisis data sekuens dari kromosom 22 menunjukkan kalau tampaknya kromosom tersebut mengandung lebih dari 800 gen. gen yang paling besar melampaui 500.000 pasangan basa panjangnya. Dari gen-gen yang sudah diidentifikasi, hanya separuhnya ( 400) memiliki fungsi yang dihipotesiskan, hal ini ditemukan melalui pembandingan database sekuens. Sejumlah gen yang telah diidentifikasi bertanggung jawab atas setidaknya 27 kelainan manusia, termasuk kanker otak dan skizofrenia. Telah diidentifikasi keluarga gen, kelompok gen-gen yang mirip, yang tampaknya berasal dari duplikasi tandem gen-gen dan divergensi yang terjadi sesudahnya akibat mutasi. Dan itu baru satu dari 23 kromosom manusia yang dianalisis.

Keunggulan Tanaman Rekayasa Genetika (Genetikally Modified Organism) WHO telah meramalkan bahwa populasi dunia akan berlipat dua pada tahun 2020 sehingga diperkirakan jumlah penduduk akan lebih dari 10 milyar. Karena kondisi tersebut, produksi pangan juga harus ditingkatkan demi menjaga kesinambungan manusia dengan bahan pangan yang tersedia. Namun yang menjadi kendala, jumlah sisa lahan pertanian di dunia yang belum termanfaatkan karena jumlah yang sangat kecil dan terbatas. Dalam menghadapi masalah tersebut, teknologi rDNA atau Genetikally Modified Organism (GMO) akan memiliki peranan yang sangat penting. Teknologi rDNA dapat menjadi strategi dalam peningkatan produksi pangan dengan keunggulan-keunggulan sebagai berikut :

1. Mereduksi kehilangan dan kerusakan pasca panen

2. Mengurangi resiko gagal panen

3. Meningkatkan rendemen dan produktivitas

4. Menghemat pemanfaatan lahan pertanian

5. Mereduksi kebutuhan jumlah pestisida dan pupuk kimia

6. Meningkatkan nilai gizi

7. Tahan terhadap penyakit dan hama spesifik, termasuk yang disebabkan oleh virus.

Berbagai keunggulan lain dari tanaman yang diperoleh dengan teknik rekayasa genetika adalah sebagai berikut :

1. Menghasilkan jenis tanaman baru yang tahan terhadap kondisi pertumbuhan yang keras seperti lahan kering, lahan yang berkadar garam tinggi dan suhu lingkungan yang ekstrim. Bila berhasil dilakukan modifikasi genetika pada tanaman, maka dihasilkan asam lemak linoleat yang tinggi yang menyebabkan mampu hidup dengan baik pada suhu dingin dan beku.

2. Toleran terhadap herbisida yang ramah lingkungan yang dapat mengganggu gulma, tetapi tidak mengganggu tanaman itu sendiri. Contoh kedelai yang tahan herbisida dapat mempertahankan kondisi bebas gulmanya hanya dengan separuh dari jumlah herbisida yang digunakan secara normal

3. Meningkatkan sifat-sifat fungsional yang dikehendaki, seperti mereduksi sifat atau daya alergi (toksisitas), menghambat pematangan buah, kadar pati yang lebih tinggi serta daya simpan yang lebih panjang. Misalnya, kentang yang telah mengalami teknologi rDNA, kadar patinya menjadi lebih tinggi sehingga akan menyerap sedikit minyak bila goreng (deep fried). Dengan demikian akan menghasilkan kentang goreng dengan kadar lemak yang lebih rendah.

4. Sifat-sifat yang lebih dikehendaki, misalnya kadar protein atau lemak dan meningkatnya kadar fitokimia dan kandungan gizi. Kekurangan gizi saat ini telah melanda banyak negara di dunia terutama negara miskin dan negara berkembang. Kekurangan gizi yang nyata adalah kekurangan vitamin A, yodium, besi dan zink. Untuk menanggulanginya, dapat dilakukan dengan menyisipkan den khusus yang mampu meningkatkan senyata-senyawa tersebut dalam tanaman. Contohnya telah dikembangkan beras yang memiliki kandungan betakaroten dan besi sehingga mampu menolong orang yang mengalami defisiensi senyawa tersebut dan mencegah kekurangan gizi pada masyarakat.

Penggunaan rekayasa genetika khususnya pada tanaman tidak terlepas dari pro-kontra mengenai penggunaan teknologi tersebut.

1.      Tanaman transgenik memiliki kualitas yang lebih tinggi dibanding degan tanaman konvensional, memiliki kandungan nutrisi yang lebih tinggi, tahan hama, tahan cuaca sehingga penanaman komoditas tersebut dapat memenuhi kebutuhan pangan secara capat dan menghemat devisa akibat penghematan pemakaian pestisida atau bahan kimia serta memiliki produktivitas yang lebih tinggi.

2.      Teknik rekayasa genetika sama dengan pemuliaan tanaman yaitu memperbaiki sifat-sifat tanaman dengan menambah sifat-sifat ketahanan terhadap cengkeraman hama maupun lingkungan yang kurang menguntungkan sehingga tanaman transgenik memiliki kualitas lebih baik dari tanaman konvensional serta bukan hal yang baru karena sudah lama dilakukan tetapi tidak disadari oleh masyarakat. 

3.      Mengurangi dampak kerusakan dan pencemaran lingkungan, misalnya tanaman transgenik tidak perlu pupuk kimia dan pestisida sehingga tanaman transgenik dapat membantu upaya perbaikan lingkungan