Konsep pengeditan gen
Semua makhluk hidup memiliki serangkaian gen dalam DNA mereka yang menentukan karakteristik setiap individu. Dari warna rambut Yorkshire Terrier hingga warna mata burung beo, tinggi jerapah, atau rasa jeruk keprok, semuanya ditentukan oleh gen.
Himpunan gen yang dimiliki setiap makhluk hidup dikenal sebagai genotipenya, dan karakteristik yang dapat diamati yang dihasilkan gen-gen ini pada individu dikenal sebagai fenotipenya .
Para ilmuwan sering tertarik untuk memodifikasi gen dalam DNA untuk mendapatkan fenotipe tertentu. Dalam beberapa kasus, fenotipe ini dapat berupa ketahanan tanaman terhadap hama, atau ukuran dan rasa buah. Namun, dalam kasus lain, modifikasi ini mungkin berusaha untuk menyembuhkan penyakit bawaan atau bahkan kanker.
Tetapi bagaimana para ilmuwan, ahli genetika, dan ahli biologi molekuler secara artifisial memodifikasi DNA untuk mencapai tujuan ini? Mereka melakukannya melalui berbagai teknik rekayasa genetika. Teknik-teknik ini memungkinkan untuk memodifikasi kode genetik melalui mutasi, atau untuk menyisipkan gen dan bagian lain dari materi genetik dari satu individu ke individu lainnya.
Teknik yang paling banyak digunakan adalah:
- Mutasi yang diinduksi radiasi dan mutagen kimia.
- Transformasi.
- Transfeksi.
- Transduksi.
Mutasi yang diinduksi
Mutasi adalah setiap perubahan dalam urutan normal DNA. Ini dapat dan memang terjadi secara alami dengan mekanisme yang berbeda ketika sel membelah atau bereproduksi, yang merupakan salah satu kekuatan yang mendorong evolusi pada makhluk hidup.
Selain terjadi secara alami, para ilmuwan menemukan bertahun-tahun yang lalu bahwa mutasi dapat diinduksi di laboratorium. Hal ini dilakukan dengan cara mutagen fisik dan kimia (generator).
Mutasi yang diinduksi, seperti yang alami, terjadi sepenuhnya secara acak. Ini berarti bahwa kita tidak dapat mengontrol gen mana atau sel tertentu mana yang akan bermutasi, atau mutasi tertentu mana yang akan bermutasi.
Akibatnya, ketika ahli biologi ingin mengembangkan tanaman yang lebih tahan terhadap kekeringan untuk memerangi kelaparan dunia, misalnya, yang biasanya mereka lakukan adalah menginduksi mutasi pada jutaan sel tanaman itu, dengan harapan beberapa sel ini mengandung mutasi yang diinginkan. Kemudian, ketika mereka mendapatkannya, mereka mereproduksi sel itu sampai mereka mendapatkan tanaman yang lengkap.
Seperti disebutkan sebelumnya, ada dua kelas utama mutagen, fisik dan kimia.
Mutasi yang disebabkan oleh mutagen fisik
Mutagen fisik yang paling umum digunakan di laboratorium untuk menginduksi mutasi adalah radiasi pengion. Ini memiliki kemampuan untuk menghasilkan perubahan besar dalam DNA seperti:
- Penghapusan atau penghapusan seluruh potongan DNA atau seluruh potongan kromosom.
- Investasi bagian dari urutan.
- Translokasi di mana sepotong kromosom dipindahkan ke situs yang berbeda dari posisi aslinya.
Mutasi yang disebabkan oleh mutagen kimia
Mutagen kimia adalah zat kimia yang bereaksi dengan DNA atau mengganggu replikasinya, umumnya menghasilkan perubahan spesifik dalam urutannya. Banyak karsinogen seperti beberapa pengawet atau pewarna buatan adalah mutagen kimia.
Transformasi
Selain mutasi yang diinduksi, ahli bioteknologi dan insinyur genetika juga menggunakan teknik lain untuk memodifikasi DNA. Salah satu teknik ini adalah transformasi, yang terdiri dari proses di mana bakteri menyerap DNA dari bakteri lain melalui dinding selnya.
Transformasi ini tidak hanya digunakan oleh para ilmuwan untuk menghasilkan bakteri dengan karakteristik genetik khusus, tetapi juga merupakan salah satu cara di mana bakteri yang tidak berbahaya atau bahkan menguntungkan seperti yang kita miliki di usus berubah menjadi bakteri patogen yang mampu membuat kita sakit.
Transfeksi
Ketika proses transformasi yang dijelaskan di atas dilakukan pada hewan, maka itu disebut transfeksi. Dengan kata lain, transfeksi adalah cara para ahli bioteknologi memperkenalkan DNA asing ke sel hewan seperti sel manusia.
Karena sel hewan tidak memiliki kemampuan alami untuk menyerap DNA dari lingkungan luar, proses yang disebut elektroporasi biasanya dilakukan terlebih dahulu, yang menghasilkan pori-pori besar di membran sel tempat DNA dapat masuk.
Transduksi
Transformasi dan transfeksi adalah cara yang tidak efisien untuk memasukkan gen ke dalam sel karena DNA mudah dipecah ketika berada di luar sel. Untuk alasan ini, ketika Anda ingin mengubah kode suatu organisme, Anda biasanya memanfaatkan sistem yang diciptakan oleh alam untuk tujuan ini: virus.
Virus adalah kompleks molekul besar yang terdiri dari protein dan DNA atau RNA. Ada banyak jenis virus yang bekerja dengan cara yang berbeda, tetapi prinsipnya selalu sama: dengan menginfeksi sel, virus memasukkan DNA-nya untuk memaksa mesin sel mereproduksi dan menerjemahkannya menjadi lebih banyak partikel virus.
Transduksi adalah proses modifikasi genetik yang memanfaatkan kekhasan virus ini, tetapi untuk memperkenalkan DNA yang diinginkan para ilmuwan, bukan DNA virus.
Dengan menggunakan teknik biologi molekuler yang berbeda, para ilmuwan memperoleh cangkang virus dan memasukkan DNA yang ingin mereka masukkan ke dalam sel. Kemudian mereka menginfeksi sel dengan “virus” yang dimodifikasi ini.
Vaksin Coronavirus: Contoh Modifikasi Genetik dengan Transduksi
Mungkin aneh untuk berpikir bahwa jutaan orang baru-baru ini menerima terapi gen, tetapi ini benar. Pasalnya, beberapa vaksin yang diterapkan dan masih diterapkan untuk memerangi penyakit akibat virus corona SARS-CoV-2, COVID-19, menggunakan prinsip transduksi untuk memodifikasi sel pasien secara genetik.
Contohnya adalah vaksin vektor virus seperti vaksin Janssen Johnson dan Johnson dan CHADOX1 yang dikembangkan antara Universitas Oxford dan perusahaan Inggris AstraZeneca. Vaksin ini dibuat menggunakan cangkang virus simpanse tempat gen yang menghasilkan puja dari virus corona virus corona diperkenalkan.
Referensi
- Asosiasi Pediatri Spanyol. (2020, 14 Desember). Vaksin vektor virus covid: Universitas Oxford ChAdOx1 dan AstraZeneca. Diperoleh dari https://vacunasaep.org/profesionales/noticias/covid-vacunas-vector-viral-ChAdOx1-Oxford-AstraZeneca
- Asosiasi Energi Atom Internasional, IAEA. (sf). Induksi mutasi pada tumbuhan | IAEA. Diperoleh dari https://www.iaea.org/es/temas/induccion-de-mutaciones
- MedlinePlus. (2021, 15 Juli). Vaksin COVID-19, Vektor Viral (Janssen [Johnson and Johnson]): MedlinePlus Medicines. Diperoleh dari https://medlineplus.gov/spanish/druginfo/meds/a621007-es.html
- Novak, FJ, & Brunner, H. (1992). Fitoteknik: Teknologi mutasi induksi untuk perbaikan tanaman. Buletin IAEA , 25–33. Diperoleh dari https://www.iaea.org/sites/default/files/34405682533_es.pdf
