"PENGEMBANGAN VIRUS DALAM BIOTEKNOLOGI"

Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa.[1] Dewasa ini, perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer, biologi molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain sebagainya.[1] Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa.

    Arti kata Bioteknologi sendiri terdiri dari 2 kata, Bio dan Teknologi. Bio adalah suatu hidup/makhluk hidup, sedangkan Teknologi adalah Aplikasi atau barang yang bermaanfaat. Jadi Bioteknologi adalah suatu hasil barang atau jasa yang berasal dari makhluk hidup dan kembali berguna bagi makhluk hidup lain ( European Federation of Biotechnology : 1839 ).
Penggunaan virus dalam Bioteknologi oleh Louis Pasteur pada tahun 1856, Kelahiran asal Perancis ini menganut teori Biogenesis “Omne Ovum Ex Vivo Omne Vivum Ex Ovo” yang dilakukannya saat mengobati pasien yang terkena penyakit Hidrofobia/Anjing Gila. Pembuatan vaksin Rabies tersebut menggunakan Teknik Pasteurisasi yang merupakan teknik yang digunakan untuk mematikan bakteri yang berbahaya pada tubuh.
Pembuatan Antibiotik dan Vaksin oleh Louis Pasteur dan bersama alatnya yang bernama Biorektor.

    Virus bermanfaat dalam:
A.    Pembuatan Pestisida Biologis yang bernama Raculovirus yang berfungsi membunuh serangga pada tanaman budidaya.
B.    Pembuatan vaksin, yang digunakan untuk membangkitkan/meningkatkan kerja sistem kekebalan tubuh dengan cara melemahkan virus terlebih dahulu.

• Teknik-Teknik Pembuatan Vaksin, antara lain:

I.    Teknik Hibridoma, menggunakan bagian tertentu dari antigen mikroorgansime ( Contoh : Vaksin hepatitis dan vaksin Haemophilus influenzae type B ). 

II.    Teknik Rekomenasi Gen, dengan cara penggabungan DNA dari mikroorganisme yang berbeda tanpa menibulkan gejala serius ( Contoh : hemofilia a/b, Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor, Granulocyte colony-stimulating factor, hepatitis B, paratiroid, antibodi monoklonal ).

III.    Teknik Rekayasa Genetika, dengan cara memanfaatkan  gen/mikroorganisme penyebab penyakit tersebut ( Contoh : Vaksin ini adalah MMR (Measles, Mumps, dan Rubella), Gondong, Cacar Air ).

IV.    Teknik Profage, Pelemahan bakteri dengan DNA dari Virus Lisogenik yang kemudian memasuki Bakteri Patogen, sehingga Bakteri saat masuk dalam organ manusia jadi tidak berbahaya ( Contoh: Vaksin Polio dan Hepatitis-A ).

V.    Inaksin, vaksin yang menggunakan formalin dari (Contoh: virus Tifoid dan Polio ).
VI.    Vaksin dari Racun/Taksoid (Contoh dari Toxid vaccine/Taksoid adalah Tetanus dan Difteri).
 
C.    Penggunaan sebagai Agen Pembawa Gen atau  Metode Viral, dengan cara memanfaatkan sifat serangan virus pada jaringan tertentu dengan khas, contoh:

1.     Retrovirus, penyerang sel-sel yang membelah cepat, mungkin cocok sebagai Agen pembawa Gen Terapeutik penyakit  Tumor.
2.     Adenovirus, penyerang sel dinding paru-paru mungkin cocok untuk mengirim duplikat Gen Cystic Fibrosis ( GCF ), yang dibutuhkan dalam sistem pernapasan.

Bidang Kedokteran

Beberapa peran virus pada bidang kesehatan sebagai pencegahan kanker dan  penyakit serta pengendalian  kesehatan adalah sebagai berikut :
1.    Melalui pembuatan vaksin. Seperti vaksin polio, campak, cacar, kanker, dan lain-lain. Kandungan yang terdapat di dalam manfaat vaksin adalah virus yang sudah mati ataupun dilemahkan yang akan mengakibatkan demam bagi orang yang disuntik vaksin. Kemudian, sistem imun akan merekamnya dan membentuk anti bodi dalam tubuh. Sehingga, apabila penyakit-penyakit tersebut datang menyerang maka sistem imun tubuh mencegah penyakit tersebut masuk.
2.    Viroterapi. Beberapa virus telah dihasilkan untuk melakukan pengendalian terhadap beberapa sel kanker yang akan dibunuh dengan menggunakan cell-killing effects virus secara langsung, dibandingkan menggunakan pada sistem imun.
3.    Virus-directed enzyme prodrug therapy (VDEPT), merupakan sebuah terapi virus juga, dimana sel yang menjadi target dimasukkan enzim yang dapat mengaktifkan dan menonaktifkan prekusor maupun cytoxic yang tersusun secara sistematis.
4.    Membuat antitoksin. Antitoksin ini terbentuk melalui penggabungan DNA virus dan gen yang bersifat menguntungkan. Kemudian, DNA virus menghubungkan DNA manusia dengan DNA bakteri. Sehingga, sel bakteri mengandung gen manusia yang dapat menghasilkan antitoksin.
5.    Bahan pembuatan insulin. Virus penyebab kanker dicangkokkan dengan gen-gen penghasil insulin ke bakteri. Sehingga, bakteri tersebut dapat berkembangbiak dan memproduksi insulin.
6.    Terapi gen. mengubah gen penyebab infeksi menjadi gen penyembuh.
7.    Memproduksi interveron. Termasuk sejenis senyawa yang mampu mencegah replikasi virus di dalam sel induk.
8.    Bacteriophages. Ditemukan sebelum adanya manfaat antibiotik dan digunakan untuk mengontrol penyakit yang disebabkan oleh bakteri. Pada tahun 1919, Bacteriophages telah berhasil menyembuhkan penyakit tifus pada ayam dan disentri yang dialami oleh lima orang manusia. Pada tahun 1921,  bacteriophages digunakan untuk melawan virus Staphylococcus yang menyerang kulit. Sistem kerjanya adalah menempel pada bakteri pathogen tersebut dan menginfeksinya hingga bakteri tersebut mati.

Bidang Pertanian

Pada bidang pertanian, telah banyak dilakukan penerapan bioteknologi modern. Para ilmuwan telah berhasil membuat prosedur penyisipan gen pada berbagai tanaman. Prosedur tersebut melibatkan teknik kultur jaringan dan teknik genetika pada bakteri yang telah Anda pelajari.

Penyisipan gen ke dalam tumbuhan dapat dilakukan melaui beberapa cara. Salah satunya, sumber DNA gen asing terlebih dahulu dimasukkan ke dalam plasmid bakteri Agrobacterium tumefaciens. Bakteri Agrobacterium rekombinasi tersebut diinfeksikan pada jaringan tumbuhan. Bakteri yang digunakan Agrobacterium tumefaciens sebab di alam bakteri ini menginfeksi tanaman dan menyebabkan penyakit cro n gall (sejenis tumor).

Dengan dimasukkannya gen asing ke dalam plasmid bakteri, gen asing akan memasuki DNA tumbuhan. Dengan demikian, tumbuhan akan memiliki sifat yang sesuai dengan gen asing tersebut. Tumbuhan hasil penyisipan gen disebut juga tanaman transgenik.

Berbagi macam gen telah berhasil disisipkan ke dalam DNA tanaman pertanian. Beberapa di antaranya adalah gen bagi penghasil vitamin, gen untuk penghasil racun bagi serangga, gen bagi pengikatan nitrogen bebas, dan gen untuk bahan herbisida. Gen-gen tersebut dapat menyebabkan tanaman transgenik memiliki sifat gen yang dimasukkan tersebut. Perhatikan Gambar berikut.

Langkah-langkah penyisipan gen pada tumbuhan.

Manfaat pada bidang pertanian dapat dilihat dari penggunaan organisme biologis dalam mengendalikan kerusakan oleh hama atau yang biasa disebut dengan pengendalian biologis. Kegiatan ini sudah banyak digunakan pada sistem-sistem pertanian. Agen-agen biologis dapat memberikan efek yang cukup lama dan memiliki beberapa kelebihan, seperti mampu menyebar langsung ke buruannya, sehingga efisien.
1.    Pengendalian hama serangga. Baculoviruses, yaitu sekelompok virus yang cukup besar yang menginfeksi serangga dan artropoda lainnya. Baculoviruse ditanamkan pada gen tanaman pertanian. Kemudian larva serangga memakan tumbuhan tersebut. Mereka kemudian menginfeksi sel dan tumbuh di dalam tubuh larva tersebut. Dari sel tersebut virus dapat menyebar di dalam tumbuh larva dan lama kelaman merusak jaringan tubuh larva tersebut.
2.    Pengendalian hama kelinci. Kelinci eropa hadir di Australia pada tahun 1835 merupakan salah satu hama pertanian karena membuat beberapa kerusakan pada lahan. Untuk membasminya, penggunaan agen seperti kucing, justru menambah kerusakan yang ada. Maka, ditemukanlah myxoma virus yang penyebarannya melalui nyamuk. Penyakit yang disebarkan berupa penyakit kulit pada kelinci. Pada tahun 1957, sekitar 25% kelinci mati akibat penyakit myxomatosis yang disebabkan oleh virus ini.
3.    Integrated Pest Management. Penerapan IPM ini mengandalkan agen-agen biologis. Sehingga, mengurangi penggunaan pestisida yang dapat mengakibatkan lingkungan tercemar.

Bidang teknologi

Yakni dengan memanfaatkan rekayasa genetik virus dapat dimanfaatkan untuk terapi gen. Terapi gen akan berupaya untuk memperbaiki informasi genetik yakni dengan perbaikan susunan pada basa nitrogen dalam ikatan DNA pada gen. Proses ini akan memperbaiki kelainan gen ADD yang dapat menyebabkan penderitanya tidak mempunyai daya tahan tubuh karena enzim ytang seharusnya dimiliki, yaitu enzim AD menghilang atau tidak ada. Pada terapi ini retrovius digunakan untuk memasukkan gen yang berfungsi sebagai vektor, yakni pengkode enzim AD menuju sel limfosit T yang cacat.

Manfaat Virus Lainnya
1.    Untuk pengembangan ilmu. Virus telah digunakan secara luas pada studi molekuler dan seluler yang dapat digunakan untuk memanipulasi dan mengetahui fungsi-fungsi dari sel. Selain itu, dapat digunakan sebagai penelitian genetik, seperti replikasi DNA, transkipsi, formasi RNA, formasi protein, DNA dasar dari ketahanan tubuh.
2.    Manfaat pada bidang industri. Kemampuan virus sebagai antibakterial. Dapat dimanfaatkan pada industri yang tidak tahan lama, seperti makanan ataupun minuman. Sehingga, bakteri-bakteri penyebab penyakit ataupun kerusakan mati.

Makanan

Penerapan bioteknologi pada makanan secara modern, diawali pada 1992. Saat itu sebuah perusahaan Amerika, Calgene, mendapatkan izin untuk memasarkan OHMG yang disebut Flavrsavr. OHMG ini adalah tomat yang dibuat lebih tahan hama dan tidak dapat membusuk.

Secara umum, penerapan bioteknologi modern pada makanan tidak dapat dipisahkan dengan bioteknologi modern pada bidang pertanian. Produkproduk makanan yang dihasilkan dari OHMG, seperti tanaman pertanian, hewan, atau mikroorganisme, disebut makanan hasil modifikasi genetik.

OHMG lebih banyak dilakukan pada tanaman pertanian. Contohnya, jagung tahan lama, kedelai tahan herbisida, kentang tahan virus, padi dengan zat dan vitamin yang ditingkatkan (golden rice), gandum dengan protein yang tinggi bagi ternak, dan banyak hasil pertanian lainnya. Perkembangan selanjutnya dari penerapan bioteknologi modern semakin beraneka ragam. Sekarang, para ilmuwan dapat membuat makanan yang mengandung obat, pisang yang menghasilkan vaksin hepatitis B, ikan yang lebih cepat dewasa, dan tanaman buah yang berbuah lebih cepat.

Peternakan

Dalam bidang peternakan, bioteknologi modern telah dapat meningkatkan produksi dan kesehatan ternak. Beberapa cara yang dilakukan antara lain dalam pembuatan vaksin dan hormon pertumbuhan bagi hewan ternak. Vaksin dan hormon tersebut disuntikkan pada hewan ternak. Hormon pertumbuhan yang disuntikkan berguna agar ternak mengalami pertumbuhan dan perkembangan yang sangat pesat. Selain itu, waktu panen akan menjadi lebih singkat dibandingkan tanpa menggunakan hormon tersebut.

Berikut ini akan diuraikan hasil bioteknologi pada bidang perternakan, yaitu vaksin, hormon pertumbuhan bagi ternak, kloning reproduksi, dan fertilisasi in vitro.

1.) Vaksin Pencegah Penyakit Ternak

Virus yang menyerang ternak dan paling merugikan adalah virus penyebab penyakit mulut, kuku, dan lidah menjadi berwarna biru. Pada unggas, virus yang menyerang dan merugikan adalah virus penyebab penyakit tetelo (New Castle Disease NCD), sedangkan pada anjing, kucing serta karnivora lainnya adalah virus rabies.

Vaksin untuk penyakit mulut dan kuku dibuat dengan cara mengisolasi dan memperbanyak gen yang mengode pembentukan kulit protein virus (VPI). Kemudian, gen ini disisipkan pada plasmid E.coli.

Protein yang dihasilkan E.coli yang sudah direkayasa akan bekerja sebagai vaksin yang efektif terhadap virus penyakit mulut dan kuku. Cara serupa dilakukan untuk menghasilkan vaksin-vaksin bagi penyakit tetelo, dan lidah biru. Selain vaksin, dipakai juga interferon hewan sebagai senyawa antivirus alamiah.

2.) Hormon

Pada akhir dasawarsa ini, penggunaan hormon untuk meningkatkan produksi daging untuk ternak sudah lazim digunakan, terutama pada sapi. Dalam waktu dekat, hormon sejenis juga akan dipergunakan untuk meningkatkan produksi daging domba.

Pembuatan hormon pertumbuhan dilakukan dengan cara mengisolasi dan memperbanyak gen pertumbuhan, kemudian disisipkan pada mikroba dan akhirnya dihasilkan hormon-hormon yang dimaksud. Hormon tersebut kemudian disuntikkan pada ternak. Tentu saja usaha ini harus disertai dengan pemberian nutrisi ternak yang seimbang. Penggunaan hormon untuk pertumbuhan ini sudah sering dilakukan.

Para ahli sudah jauh memikirkan untuk membuat hormon yang akan disuntikkan pada domba penghasil wol. Dengan suntik hormon EGF ( Epidermal Grouth Factor), bulu-bulu domba akan rontok dengan sendirinya, tanpa pisau cukur. EGF adalah suatu hormon yang dapat mengendalikan kecepatan tumbuh rambut. Konsentrasi EGF yang tinggi akan menyebabkan pertumbuhan rambut yang cepat, tetapi helaian rambut akan lebih tipis. Satu dosis EGF tertentu akan membuat rambut sedemikian tipis helaiannya sehingga lebih rapi. Beberapa hari kemudian, titik rapuh rambut tersebut akan muncul di permukaan kulit dan tentu saja rambut akan mudah lepas dari kulitnya.

3.) Kloning Reproduksi

Contoh lain penerapan bioteknologi modern dalam bidang peternakan adalah kloning. Kloning adalah proses untuk membuat salinan molekul, elektron atau organisme multiseluler yang identik. Pada kloning reproduksi, hal tersebut dilakukan untuk menghasilkan individu yang sama dengan induknya. Salah satu proses kloning yang terkenal adalah kloning domba Dolly. Kloning tersebut dilakukan pada 1996 dan Dolly hidup hingga 2003. Kelahiran domba hasil kloning ini mengundang kontroversi dari berbagai pihak. Pada kloning Dolly, ilmuwan mengisolasi inti sel somatis kelenjar mamae domba dan memasukkannya ke dalam sel telur yang telah dihilangkan inti selnya. Sel telur yang mengandung inti sel donor tersebut diberi kejutan listrik atau zat kimia untuk memicu pembelahan sel. Ketika klon embrio mencapai tahap yang sesuai, embrio tersebut dimasukkan dalam uterus domba betina.

Kloning reproduksi dapat digunakan untuk menghasilkan ternak yang identik dengan induknya, tetapi ilmuwan mengetahui bahwa kloning mempunyai potensi yang lebih berguna. Para ilmuwan berusaha melakukan kloning reproduksi pada hewan-hewan yang telah punah. Beberapa hewan punah telah dicoba dikloning. Pada 2003, seekor banteng jawa berhasil dikloning, kemudian diikuti oleh tiga kucing liar afrika dari embrio yang dibekukan. Hasil ini memberikan harapan bahwa teknik yang sama dapat dilakukan pada hewan ternak lainnya.

Pengobatan dan Kesehatan

Penelitian dalam bioteknologi terus dilanjutkan untuk mencari cara pencegahan, diagnosa dan pengobatan pada berbagai kelainan dan penyakit. Terdapat beberapa hasil bioteknologi modern pada bidang pengobatan dan kesehatan, di antaranya hormon dan antibodi monoklonal.

1.) Hormon

Pada 1949, penderita arthritis dapat sembuh setelah diobati dengan hormon steroid kortison. Sejak saat itu, jenis steroid ini digunakan untuk mengobati penyakit arthritis, rheumatik, leukemia, anemia hemafotik dan beberapa penyakit lain.

Steroid merupakan senyawa kimia yang sangat kompleks. Pembuatannya secara sintetis memerlukan proses dan biaya yang cukup tinggi. Pada 1952, ditemukan sejenis kapang, yaitu hi opus arrhi us yang dapat mengubah steroid yang berasal dari hewan atau tumbuhan menjadi kortison. Jenis-jenis dari Aspergillus, ternyata dapat mengubah progesteron (steroid yang berasal dari hewan dan manusia) menjadi senyawa kortison. Penyakit kencing manis (diabetes mellitus) dapat diobati dengan hormon insulin. Insulin hasil bioteknologi saat ini sudah dapat diproduksi. Gen manusia yang mengendalikan pembentukan hormon insulin, disisipkan ke dalam bakteri  E-coli.

2.) Antibodi Monoklonal

Setiap saat tubuh kita dapat terkena serangan virus, bakteri, jamur, dan zat-zat lain dari lingkungan sekitarnya. Zat-zat tersebut dapat membahayakan tubuh. Secara alami, manusia dapat menghasilkan antibodi bagi kuman atau antigen tersebut. Namun, agar sistem kekebalan tubuh aktif, tubuh harus pernah diserang kuman tersebut. Terkadang jika tubuh tidak mampu bertahan, akibatnya akan fatal.

Untuk memicu kekebalan tubuh, dapat dilakukan dengan menyuntikkan vaksin yang mengandung antigen penyakit tersebut. Dengan demikian, dapat terbentuk antibodi pada tubuh yang dapat melawan patogen. Oleh karena kemampuan melawan patogen ini, antibodi monoklonal dikembangkan untuk mengatasi penyakit spesifik.

Cara yang umum digunakan untuk menghasilkan antibodi adalah dengan menyuntikkan sedikit antigen pada tikus atau kelinci. Tubuh kelinci atau tikus akan merespon antigen dengan menghasilkan antibodi yang secara langsung dapat diambil dari darahnya. Akan tetapi, biasanya antigen direspon oleh beberapa macam sel. Antibodi yang dihasilkan adalah antibodi poliklonal, yaitu campuran berbagai antibodi yang dihasilkan oleh berbagai sel.

Sekitar 1970, sebuah teknik dikembangkan untuk menghasilkan antibodi monoklonal. Antibodi yang dihasilkan dari satu sel yang sama dan spesifik terhadap satu antigen. Antibodi monoklonal ini didapat dari kultur sel. Pembuatan antibodi monoklonal adalah melalui fusi sel antara sel B dari hati dan sel penghasil tumor. Sel B hati digunakan karena sel inilah yang menghasilkan antibodi. Adapun sel tumor digunakan karena dapat membelah diri terus-menerus. Perhatikan Gambar berikut.


Pembuatan antibodi monoklonal

Langkah pertama untuk membuat antibodi monoklonal adalah hewan disuntikkan antigen sel B tersebut. Kemudian, sel B hewan diisolasi dan difusikan dengan sel tumor. Hasilnya adalah sel hibrid yang menghasilkan satu antibodi tertentu dan terus membelah. Antibodi monoklonal juga dapat digunakan untuk keperluan diagnosa dan diharapkan dapat menyembuhkan kanker.

Sumber Beberapa Ide