1.1
Prinsip Dasar Rekayasa Genetika
Rekayasa
genetika adalah proses mengidentifikasi dan mengisolasi DNA dari suatu sel
hidup atau mati dan memasukkannya dalam sel hidup lainnya. Rekayasa genetika
merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan makhluk hidup baru
dengan sifat yang diinginkan. Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen
atau rekombinasi DNA. Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkan
sifat makhluk hidup. Hal itu karena DNA dari setiap makhluk hidup mempunyai
struktur yang sama, sehingga dapat direkombinasikan. Selanjutnya DNA tersebut
akan mengatur sifat-sifat makhluk hidup secara turun-temurun. Rekayasa Genetika
pada mikroba bertujuan untuk meningkatkan efektivitas kerja mikroba tersebut
(misalnya mikroba untuk fermentasi, pengikat nitrogen udara, meningkatkan
kesuburan tanah, mempercepat proses kompos dan pembuatan makanan ternak,
mikroba prebiotik untuk makanan olahan), dan untuk menghasilkan bahan
obat-obatan dan kosmetika, serta Pembuatan insulin manusia dari bakteri ( Sel
pancreas yang mempu mensekresi Insulin digunting , potongan DNA itu disisipkan
ke dalam Plasmid bakteri ) DNA rekombinan yang terbentuk menyatu dengan Plasmid
diinjeksikan lagi ke vektor, jika hidup segera di kembangbiaakan.
Prinsip
dasar teknologi rekayasa genetika adalah memanipulasi atau melakukan perubahan
susunan asam nukleat dari DNA (gen) atau menyelipkan gen baru ke dalam struktur
DNA organisme penerima. Gen yang diselipkan dan organisme penerima dapat
berasal dari organisme apa saja. Pada proses rekayasa genetika organisme yang
sering digunakan adalah bakteri Escherichia coli. BakteriEscherichia
coli dipilih karena paling mudah dipelajari pada taraf molekuler.
Proses
Rekayasa Genetika
Pada
proses penyisipan gen diperlukan tiga faktor utama yaitu
1.
Vektor, yaitu pembawa gen asing yang
akan disisipkan, biasanya berupa plasmid, yaitu lingkaran kecil AND yang
terdapat pada bakteri. Plasmid diambil dari bakteri dan disisipi dengan gen
asing.
2.
Bakteri, berperan dalam memperbanyak
plasmid. Plasmid di dalam tubuh bakteri akan mengalami replikasi atau
memperbanyak diri, makin banyak plasmid yang direplikasi makin banyak pula gen
asing yang dicopy sehingga terjadi cloning gen.
3.
Enzim, berperan untuk memotong dan
menyambung plasmid. Enzim ini disebut enzim endonuklease retriksi, enzim
endonuklease retriksi yaitu enzim endonuklease yang dapat memotong ADN pada
posisi dengan urutan basa nitrogen tertentu.
1.2
Pembuatan Insulin dan Peranan Mikroorganisme
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. Pembuatan
insulin dari bahan berupa makhluk hidup menunjukkan tanda – tanda kekuasaan
Allah SWT sesuai firman Allah SWT dalam surat An Nahl ayat 5 yang artinya
“Dan
Dia telah menciptakan binatang ternak untuk kamu, padanya ada (bulu) yang
menghangatkan dan berbagai – bagai manfaat dan sebahagiannya kamu makan”
Insulin
adalah suatu hormon polipetida yang diproduksi dalam sel-sel β kelenjar Langerhaens pankreas. Insulin berperan
penting dalam regulasi kadar gula darah (kadar gula darah dijaga 3,5-8,0
mmol/liter). Hormon insulin yang diproduksi oleh tubuh kita dikenal juga
sebagai sebutan insulin endogen. Namun, ketika kalenjar pankreas
mengalami gangguan sekresi guna memproduksi hormon insulin, disaat inilah tubuh
membutuhkan hormon insulin dari luar tubuh, dapat berupa obat buatan manusia
atau dikenal juga sebagai sebutan insulin eksogen. Kekurangan
insulin dapat menyebabkan penyakit seperti diabetes mellitus tergantung insulin
(diabetes tipe 1). Insulin terdiri dari 51 asam amino. Molekul insulin disusun
oleh 2 rantai polipeptida A dan B yang dihubungkan dengan ikatan disulfida.
Rantai A terdiri dari 21 asam amino dan rantai B terdiri dari 30 asam amino.
Produk
hormon insulin manusia dapat dihasilkan dari teknik rekayasa genetika dengan
teknologi Plasmid. Insulin adalah hormon yang berfungsi menurunkan kadar gula
dalam darah. Hormon ini sangat diperlukan oleh penderita diabetes mellitus
karena kelenjar pankreas penderita tidak mampu menghsilkan hormone tersebut.
Hormon insulin berfungsi untuk mengubah glukosa dalam darah menjadi glikogen.
Produksi
insulin dapat dilakukan dengan cara mentransplantasikan gen-gen pengendali
hormon tersebut ke plasmid bakteri. Keberhasilan memindahkan gen insulin
manusia ke dalam bakteri sudah dapat diperoleh, yaitu melalui bakteri-bakteri
yang tumbuh dengan metode fermentasi. Teknik Plasmid bertujuan untuk membuat
hormone dan antibodi. Misal untuk membuat hormon insulin dengan teknik plasmid.
Gen /DNA digunting dengan Enzim Endonuklease Restriksi Gen /DNA disambung
dengan Enzim Ligase.
Proses
Pembuatan Insulin
Gambar
di atas adalah rekayasa genetika pada bakteria guna menghasilkan hormon insulin
yang penting untung pengendalian gula darah pada penderita diabetes.
Tahap-tahapnya adalah sebagai berikut:
1.
Tahap pertama dalam membuat bakteria
yang bisa menghasilkan insulin adalah dengan mengisolasi plasmid pada bakteri
tersebut yang akan direkayasa. Plasmid adalah materi genetik berupa DNA yang
terdapat pada bakteria namun tidak tergantung pada kromosom karena tidak berada
di dalam kromosom.
2.
Kemudian plasmid tersebut dipotong
dengan menggunakan enzim di tempat tertentu sebagai calon tempat gen baru yang
nantinya dapat membuat insulin.
3.
Gen yang dapat mengatur sekresi
(pembuatan) insulin diambil dari kromosom yang berasal dari sel manusia.
4.
Gen yang telah dipotong dari kromosom
sel manusia itu kemudian ‘direkatkan’ di plasmid tadi tepatnya di tempat bolong
yang tersedia setelah dipotong tadi.
5.
Plasmid yang sudah disisipi gen manusia
itu kemudian dimasukkan kembali ke dalam bakteria.
6.
Bakteria yang telah mengandung gen
manusia itu selanjutnya berkembang biak dan menghasilkan insulin yang
dibutuhkan. Dengan begitu diharapkan insulin dapat diproduksi dalam jumlah yang
tidak terbatas di pabrik-pabrik.
Insulin
bervariasi dari satu organisme ke organisme lainnya, namun hal ini tidak
membedakan aktivitasnya. Pada mulanya sumber insulin untuk penggunaan klinis
pada manusia diperoleh dari pancreas sapi atau babi. Insulin yang diperoleh
dari sumber – sumber tersebut efektif bagi manusia karena indentik dengan
insulin manusia. Insulin pada manusia, babi, dan sapi mempunyai perbedaan dalam
susunan asam aminonya, tapi aktivitasnya tetap sama.
Perbedaan
susunan asam amino pada insulin manusia,
babi
(pork), dan sapi (beef)
Spesies
|
A8
|
A10
|
B28
|
B29
|
B30
|
Manusia
|
Thr
|
Ile
|
Pro
|
Lys
|
Thr
|
Babi
|
Thr
|
Ile
|
Pro
|
Lys
|
Ala
|
Sapi
|
Ala
|
Val
|
Pro
|
Lys
|
Ala
|
Insulin
manusia dan insulin babi hanya beda 1 asam amino yaitu pada B30, sedangkan
insulin manusia dan insulin sapi beda 3 asam amino yaitu pada A8, A10, dan B30
sehingga pemakaian insulin babi kurang imunogenik dibandingkan insulin sapi.
Tapi masalahnya, 1 babi yang diekstraksi insulinnya hanya cukup untuk 1 orang
selama 3 hari padahal saat ini ada ± 60 juta orang di dunia yang menderita
diabetes tergantung insulin dan diduga meningkat 5-6 % per tahunnya. Maka dari
itu sekarang banyak dikembangkan teknologi rekombinan untuk mendapatkan
insulin.
Salah
satu sumber insulin yang sudah tidak asing lagi digunakan dalam dunia
kedokteran adalah insulin babi. Untuk menghasilkan 1 pound insulin didapatkan
dari 60 ribu ekor babi serta diperkirakan mampu mengobati pasien diabetes
sebanyak 750-1.000 orang selama setahun . Jika produksi babi pertahun sebanyak
85 juta maka insulin yang mampu dihasilkan selama setahun adalah 1.400 pound.
Jumlah tersebut dapat mengobati pasien sebanyak 1, 050 juta sampai 1,4 juta
pertahunnya. Jumlah yang cukup spektakuler. Saat ini ada alternatif lain
pengganti insulin seperti Humulin. Humulin merupakan produk insulin manusia
pertama yang dipasarkan perusahaan farmasi Amerika serikat, Eli Lily pada tahun
1982. Walaupun lebih sedikit mahal, ternyata cukup diminati oleh pasien untuk
mengganti hormon insulin babi. Namun, teknologi rekayasa genetika juga telah
banyak berperan dalam produksi insulin, dimana bakteri di rekayasa sedemikian
rupa sehingga mamapu memproduksi insulin. Dengan demikian insulin yang beredar
pada dunia pengobatan merupakan gabungan dari insulin babi dan insulin dari
bakteri. Penggunaan obat insulin yang diproduksi dari transplantasi sel
pancreas babi ke sel bakteri, serta xenotransplatation yang menggunakan katup
jantung babi ditransplantasikan ke jantung manusia memberikan kekhawatiran
terhadap mereka yang beragama Islam.
1.3
Pemberian Insulin Pada Penderita Diabetes Mellitus
Insulin
adalah suatu hormon yang secara alami dihasilkan oleh pulau pulau langerhans
pankreas. Insulin memungkinkan sel – sel tubuh mengabsorbsi glukosa dari darah
untuk digunakan sebagai sumber energy, diubah menjadi molekul lain yang
diperlukan, atau untuk disimpan. Insulin juga merupakan sinyal control untama
konversi glukosa menjadi glikogen untuk penyimpanan internal di hati dan sel
otot. Bila jumlah insulin yang tersedia tidak mencukupi, sel tidak merespon
adanya insulin (tidak sensitif atau resisten), atau bila insulin itu sendiri
tidak diproduksi oleh sel – sel beta akibat rusaknya sel –sel beta pada
pancreas, maka glukosa tidak dapat dimanfaatkan oleh sel tubuh ataupun disimpan
dalam bentuk cadangan makanan dalam hati maupun sel otot. Akibat yang terjadi
adalah peningkatan kadar glukosa dalam darah, penurunan sintesis protein, dan
gangguan proses – proses metabolisme dalam tubuh. Hormon ini bekerja mengatur
kadar glukosa dalam darah dengan cara mempermudah masuknya glukosa ke dalam
semua jaringan tubuh. Jika jumlah insulin yang diproduksi tidak memadai, kadar
glukosa dalam darah akan meningkat dan sebagai akibatnya glukosa akan di
ekskresi dalam urine. Defisiensi insulin dalam manusia menyebabkan penyakit
genetik diabetes mellitus jenis I atau disebut IDDM (Insulin Dependent Diabetes
Mellitus). Bila tidak diobati penyakit ini akan membahayakan kehamilan, bahkan
dapat menyebabkan kematian. Adanya insulin yang dapat membantu mengatur kadar
glukosa darah merupakan salah satu tanda kekuasaanNya. Hal ini tercantum dalam firman
Allah surat Al furqan ayat 2 yang artinya
“
yang kepunyaanNya lah kerajaan langit dan bumi, dan dia tidak mempunyai anak,
dan tidak ada sekutu bagi Nya dalam kekuasaan (Nya), dan dia telah menviptakan
segala sesuatu, dan dia menetapkan ukuran – ukurannya dengan serapi – rapinya.”
Pemberian
injeksi insulin secara teratur dalam meningkatkan kadar insulin dalam darah
penderita dapat meminimumkan komplikasi. Pengobatan ini hanya mungkin
dilaksanakan bila insulin tersedia dalam jumlah besar dengan kemurnian dan mutu
yang baik. Pemberian insulin kepada penderita diabetes hanya bisa dilakukan
dengan cara suntikan, jika diberikan melalui oral insulin akan rusak didalam
lambung. Setelah disuntikan, insulin akan diserap kedalam aliran darah dan
dibawa ke seluruh tubuh. Disini insulin akan bekerja menormalkan kadar gula
darah (blood glucose) dan merubah glucose menjadi energi. Perlu diperhatikan
daerah mana saja yang dapat dijadikan tempat menyuntikkan insulin. Bila kadar
glukosa darah tinggi, sebaiknya disuntikkan di daerah perut dimana penyerapan
akan lebih cepat. Namun bila kondisi kadar glukosa pada darah rendah,
hindarilah penyuntikkan pada daerah perut. Secara urutan, area proses
penyerapan paling cepat adalah dari perut, lengan atas dan paha. Insulin akan
lebih cepat diserap apabila daerah suntikkan digerak-gerakkan. Penyuntikkan
insulin pada satu daerah yang sama dapat mengurangi variasi penyerapan.
Penyuntikkan insulin selalu di daerah yang sama dapat merangsang terjadinya
perlemakan dan menyebabkan gangguan penyerapan insulin. Daerah suntikkan
sebaiknya berjarak 1inchi (+ 2,5cm) dari daerah sebelumnya. Lakukanlah rotasi
di dalam satu daerah selama satu minggu, lalu baru pindah ke daerah yang lain.
Kerja insulin dalam tubuh dipengaruhi oleh beberapa faktor di antaranya :
1.
Dosis
Semakin
tinggi dosisnya maka semakin cepat aksinya.
2.
Tempat injeksi
Pada
umumnya insulin diberikan dengan injeksi menembus kulit. Pada pemberian
intravena aksinya cepat, pad transdermal atau secara subkutan maka pada otot
terjadi degradasi insulin 20-25%. Makanya harus diperhitungkan untuk
mendapatkan dosis yang tepat. Kebanyakan insulin diinjeksikan pada perut
(intrperional). Jarum untuk injeksi insulin kecil sekali dan pendek (0,5-1 cm).
Dapat juga menggunakan implant pad dada yang dapat mensuplai insulin sedikit
demi sedkit.
3.
Kehadiran antibodi insulin
Hal
ini terutama pada penggunaan hewan sebagai insulin. Jika digunakan insulin dari
luar dikhawatirkan terjadi reaksi antigen antibodi maupun perusakan lain,
kecuali pada penderita autoimun.
4.
Aktivitas fisik
Semakin
banyak aktivitas fisik yang kita lakukan maka kita perlu energi (dari glukosa)
yang semakin besar sehingga tidak perlu aksi insulin yang ekstra untuk mengubah
glukosa menjadi glikogen (insulin yang diperlukan semakin sedikit).
Insulin
dapat dibedakan atas dasar:
1.
Waktu kerja insulin (onset), yaitu waktu
mulai timbulnya efek insulin sejak disuntikan.
2.
Puncak kerja insulin, yaitu waktu
tercapainya puncak kerja insulin.
3.
Lama kerja insulin (durasi), yaitu waktu
dari timbulnya efek insulin sampai hilangnya efek insulin.
Terdapat
4 buah insulin eksogen yang diproduksi dan dikategorikan berdasarkan puncak dan
jangka waktu efeknya. Berikut keterangan jenis insulin eksogen :
1. Insulin
Eksogen kerja cepat.
Bentuknya
berupa larutan jernih, mempunyai onset cepat dan durasi pendek. Yang termasuk
di sini adalah insulin regular (Crystal Zinc Insulin / CZI ). Saat ini dikenal
2 macam insulin CZI, yaitu dalam bentuk asam dan netral. Preparat yang ada
antara lain : Actrapid, Velosulin, Semilente. Insulin jenis ini diberikan 30
menit sebelum makan, mencapai puncak setelah 1– 3 macam dan efeknya dapat
bertahan samapai 8 jam.
2. Insulin
Eksogen kerja sedang.
Bentuknya
terlihat keruh karena berbentuk hablur-hablur kecil, dibuat dengan menambahkan
bahan yang dapat memperlama kerja obat dengan cara memperlambat penyerapan
insulin kedalam darah. Yang dipakai saat ini adalah Netral Protamine Hegedorn (
NPH ),MonotardÃ’, InsulatardÃ’. Jenis ini awal kerjanya adalah 1.5 – 2.5 jam.
Puncaknya tercapai dalam 4 – 15 jam dan efeknya dapat bertahan sampai dengan 24
jam.
3.
Insulin Eksogen campur antara kerja cepat & kerja sedang (Insulin
premix)
Yaitu
insulin yang mengandung insulin kerja cepat dan insulin kerja sedang. Insulin
ini mempunyai onset cepat dan durasi sedang (24 jam). Preparatnya: Mixtard 30 /
40
1.
Insulin Eksogen kerja
panjang (lebih dari 24 jam).
Merupakan
campuran dari insulin dan protamine, diabsorsi dengan lambat dari tempat
penyuntikan sehingga efek yang dirasakan cukup lam, yaitu sekitar 24 – 36 jam.
Preparat: Protamine Zinc Insulin ( PZI ), Ultratard.
Karakteristik
farmakokinetik: pendek, intermediet dan long-acting sediaan insulin
Kategori
|
Onset (jam setelah pemberian)
|
Aktivitas puncak (jam setelah pemberian)
|
Durasi (jam)
|
Aksi pendek
|
0,5-1
|
2-5
|
6-8
|
Aksi menengah
|
2
|
4-12
|
Sampai 24
|
Aksi lama
|
4
|
10-20
|
Sampai 36
|
Pemberian
insulin:
-
short acting : diberi 0,5-1 jam sebelum maakan
-
intermediet acting : diberi 2 jam sebelum makan
-
long acting : diberi 4 jam sebelum makan
Pemberian
preparat insulin perlu diatur seperti di atas supaya saat kadar glukosa dalam
tubuh tinggi (mencapai puncak) maka kadar insulin juga sudah tinggi, jadi harus
seimbang. jika kadar insulin tinggi kadar glukosa darah rendah maka akan
terjadi shock. Jika kadar insulin rendah tetapi kada glukosa darah tinggi maka
terjadi kelebihan gula (diabetes).
Tidak ada komentar:
Posting Komentar