APLIKASI REKAYASA GENETIKA DALAM PEMBUATAN VAKSIN HEPATITIS DENGAN MENGGUNAKAN BAKTERI Saccharomyces cereviciae UNTUK MENCEGAH INFEKSI VIRUS HEPATITIS B

Inovasi bioteknologi terutama rekombinan DNA telah membuka kemungkinan baru untuk memproduksi vaksin hidup dengan mudah. Untuk melakukan itu dibutuhkan organisme vektor yang sesuai, dan virus vaccinia merupakan vektor yang paling terkenal saat ini disamping  cytomegalovirus  sebagai calon vektor potensiil. Penyisipan molekul DNA ke dalam suatu vektor sehingga memungkinkannya untuk terintegrasi dan mengalami perbanyakan dalam suatu sel organisme lain yang berperan sebagai sel inang.Untuk memperoleh vaksin yang dibuat dalam rekayasa genetika yakni dengan cara DNA rekombinan diperoleh hasil akhir yaitu bakteri yang telah disisipi gen ini akan membentuk antigen murni. Bila antigen ini disuntikkan pada manusia, sistem kekebalan manusia akan membuat senyawa khas yang disebut antibodi. Munculnya antibodi ini akan mempertahankan tubuh dari pengaruh senyawa asing (antigen) yang masuk dalam tubuh.

Salah satu dari perkembangan IPTEK dewasa ini adalah Rekayasa genetika dalam berbagai proses dan produknya yang akhir-akhir ini mengalami perkembangan yang cukup drastis dan meminta perhatian serius. Kemajuan dan perkembangan bioteknologi tidak dapat terlepas dari kemajuan dan dukungan ilmu-ilmu dasar seperti: mikrobiologi, biokimia, biologi molekuler, dan genetika. Kompetensi menguasai bioteknologi tersebut dapat tercapai manakala pembinaan sumber daya manusia diorientasikan pada kompetensi meneliti dan menerapkan metode-metode mutakhir bioteknologi. Kemampuan menguasai dan mengaplikasikan metode-metode mutakhir bioteknologi (current methods of biotecnology) seperti: kultur jaringan, rekayasa genetik, hibridoma, kloning, dan polymerase chains reaction (PCR) secara prospektif telah mampu menghasilkan produk-produk penemuan baru.
Sejak vaksin diperkenalkan Edward Jenner 1796, vaksinasi sering dilakukan untuk melindungi manusia dan hewan terhadap infeksi virus. Keberhasilan vaksinasi tercermin dari berkurangnya penyakit-penyakit infeksi pada manusia dan hewan ternak. Puncak keberhasilan ini terwujud dengan adanya vaksinasi smallpox masal. Vaksinasi smallpox dilakukan menggllnakan vaksin virus cowpox yaitu virus vaccinia. Produksi vaksin ini relatif mudah dan stabilitasnya dapat dipertahankan dengan membuat sediaan  freeze-dried,  sehingga dapat dikirim keseluruh dunia tanpa pendinginan. Selain itu vaksinasi mudah dilakukan dan tidak memerlukan peralatan yang mahal. Vaksinasi sekarang menjadi istilah umum untuk pemaparan antigen terhadap manusia atau binatang dalam membangkitkan respon kekebalan. Vaksin potensial merupakan syarat utama untuk tujuan ini sehingga dapat mengontrol penyakit secara efektif. Inovasi bioteknologi terutama rekombinan DNA telah membuka kemungkinan baru untuk memproduksi vaksin hidup dengan mudah. Untuk melakukan itu dibutuhkan organisme vektor yang sesuai, dan virus vaccinia merupakan vektor yang paling terkenal saat ini disamping  cytomegalovirus  sebagai calon vektor potensiil. Virus vaccinia  sudah lama dikenal dan digunakan untuk vaksinasi smallpox. Selama digunakan, sudah tak diragukan lagi keefektifannya dan relatif aman, stabil, serta mudah cara pemberiannya. Virus  vaccinia  mempunyai beberapa karakteristik yang khas sehingga terpilih sebagai vektor untuk menghasilkan vaksin rekombinan hidup. la merupakan virus DNA, manipulasi genetik dapat dilakukan relatip mudah, ia mempunyai genome  yang dapat menerima banyak DNA asing, mudah ditumbuhkan dan dimurnikan serta mempunyai  range  host    yang lebar pada manusia dan hewan.

Sifat virus  vaccinia memungkinkan dilakukan rekayasa genetika dan mampu mengekspresikan informasi antigen   asing dari berbagai patogen. Bila vaksin hidup hasil rekombinan ini digunakan untuk vaksinasi binatang maka binatang tersebut akan memperlihatkan respon imunologis terhadap antigen patogenik yang dimaksud. Beberapa laporan percobaan telah memperlihatkan vaksinasi binatang percobaan dengan virus rekombinan berhasil melindungi binatang ini terhadap penyakit yang berhubungan. Beberapa laporan telah mengekspresikan berbagai penyakit, seperti  herpes simplex virus glycoprotein, influenza virus hemagglutinin, hepatitis B virus surface antigen, rabies virus glycoprotein, plasmodium knowlesi sporozoite antigen  dan sebagainya. Rekombinan ini telah memperlihatkan reaksi kekebalan terhadap patogen-patogen tersebut.

Vaksin hepatitis B yang efektif sudah ada sejak tahun 1982. Ada dua jenis vaksin hepatitis B yan diberi lisensi untuk dipakai di Amerika Serikat dan Kanada. Kedua jenis vaksin tersebut aman dan mempunyai daya perlindungan tinggi terhadap semua jenis subtipe HBV. Tipe pertama  dibuat dari plasma seseorang dengan HBsAg positif, tidak lagi diproduksi di Amerika Serikat tetapi masih digunakan  secara luas.
Tipe kedua dibuat dengan teknologi rekombinan DNA (rDNA); vaksin ini dibuat  dengan menggunakan sintesa HBsAg dengan menggunakan Saccharomyces cerevisiae  (ragi yang biasa dipakai untuk membuat kue), kedalam ragi ini di insersi plasmida yang berisi gen HBsAg. Kombinasi imunoprofilaksis pasif-aktif antara hepatitis B immunoglobulin (HBIG) dengan vaksin terbukti dapat merangsang terbentuknya anti-HBs sebanding dengan vaksin yang diberikan sendiri.

Gambar bakteri Sacaromicces cereviciae

Satu produk rekayasa genetika adalah Vaksin Hepatitis B yang dihasilkan oleh yeast (Saccharomyces cereviceae) melalui tehnik rekombinan DNA menggunakan hepatitis B surface antigen (HBsAg). Penggunaan vaksin ini telah meluas di seluruh dunia dan terbukti efektif dalam menekan jumlah infeksi virus Hepatitis B (HVB). Jenis vaksin rekombinan yang paling umum digunakan adalah Recombivax HB   dan Energix-B, diberikan secara intramuscular pada bayi yang baru lahir, anak-anak, dan dewasa. Dosis pemberian vaksin sebanyak 3 kali. Pemberian vaksin telah dikembangkan dengan menyisipkannya ke dalam tanaman, misalnya pada pisang.

Teknologi DNA rekombinan atau sering juga disebut rekayasa genetika merupakan teknologi yang memanfaatkan proses replikasi, transkripsi dan translasi untuk memanipulasi, mengisolasi dan mengekspresikan suatu gen dalam organisme yang berbeda. Biasanya gen dari organisme yang lebih tinggi diekspresikan pada organisme yang lebih rendah. Teknologi ini juga memberikan kesempatan yang tidak terbatas untuk menciptakan kombinasi barudari gen yang tidak ada pada kondisi normal. Melalui rekayasa genetika, akan dihasilkan kombinasi baru dari materi genetik melalui penyisipan molekul asam nukleat kedalam suatu sistem DNA vektor (plasmid bakteri, virus dan lain-lain) dan kemudian memasukkan vektor ini kedalam suatu inang sehingga akan dihasilkan suatu produk gen dalam jumlah banyak.

Pembuatan Vaksin Hepatitis B

Vaksin HBsAg yang dimumikan dari plasma karier dan inaktifasiformalin/panas telah diproduksi di beberapa laboratorium. Namun dengan terbatasnya persediaan plasma, perlunya seleksi dan kontrol yang ketat untuk mendapatkan vaksin murni dan bebas sumber infeksi lain, maka pendekatan lain terus dicari. Problem ini akhirnya dapat teratasi dengan pendekatan rekombinan DNA. Salah satu sintesis HbsAg yang telah berhasil dari sel ragi ( yeast ) rekombinan. Partikel ini memperlihatkan sifat imunogenik pada binatang percobaan; pengujian pada manusia telah berhasil menginduksi anti HBs dan melindungi dar iinfeksi virus hepatitis B. Saat ini setidaknya ada 3 sumber partikel HBsAg yang digunakan untuk vaksinasi hepatitis B. Terutama HbsAg dimumikan dari plasma karier. Metode ini telah berhasil dan efikasinya tidak disangsikan. Dua sumber lain yaitu melalui pendekatan teknologi rekombinan DNA, dengan memasukan gen virus hepatitis B pengkode HBsAg ke dalam sel ragi dan sel mamalia. Selain itu, HBsAg juga dapat disekresi oleh E coli, namun jumlahnya relatif kecil, demikian juga sifat antigeniknya.

Tahapan pembuatan vaksin

Virus yang dilemahkan (imunisasi). Untuk menghasilkan vaksin dibutuhkan HBsAg yang berasal dari virus Hepatitis B, virus diperbanyak dalam medium tertentu sehingga nantinya dihasilkan virus yang tidak menyebabkan penyakit namun mampu merangsang sistem imun. Strain ini selanjutnya dikultur pada kondisi yang sesuai dan virusnya diinaktifkan melalui pemanasan dan proses kimia. Tahapan berikutnya virus yang telah dilemah diinjeksikan ke dalam tubuh

Vaksin DNA rekombinan

Vaksin hepatitis B yang diproduksi sel ragi rekombinan telah menjalani pengujian keamanan, imunogenisitas dan evaluasi klinis. Hasil menunjukkan bahwa vaksin ini aman, antigenik dan relatif bebas efek samping yang merugikan, bahkan vaksin ini telah dilisensikan dan diproduksi diberbagai negara. Salah satu keuntungan vaksin dari sel ragi dibanding dari plasma yaitu siklus produksinya dapat dikurangi, dan konsistensi dari batch ke batch lebih mudah diperoleh.

HBs Ag dilepaskan dari sel dengan homogeniser atau disruption menggunakan glass bead. Pemurnian melalui tahap klarifikasi, ultrafiltrasi, kromatografi dan ultrasentrifugasi serta diabsorbsi dengan alum hidroksida; sebagai pengawet ditambahkan thiomerosal. Karakterisisasi partikel dilakukan dengan membandingkan HBs Ag dari plasma antara lain meliputi berat molekul, komposisi asam amino, densitas dalam CsC12 dan sebagainya. Analisis imunologis menggunakan antibodi monoklonal memperlihatkan vaksin dari plasma dan ragi mengandung epitop yang berperan menginduksi antibodi setelah vaksinasi

Vaksin Hepatitis B rekombinan (Recombivax HB) Recombivax HB vaccine mengandung antigen Hepatitis B, amorphous aluminum hidroksiphosfat, yeastprotein yang diberi formaldehid, dan thimerosal sebagai pengawet. Vaksin Hepatitis B rekombinan ini berasal dari HepatitisB surface antigen (HBsAg) yang diproduksi dalam sel yeast. Bagian virus yang mengkode HBsAg dimasukkan kedalam yeast, dan selanjutnya dikultur. Antigen kemudian dipanen dan dipurifikasi dari kultur fermentasi yeast Saccharomyces cereviceae, antigen HBsAg mengandung gen adw subtype. Proses fermentasi meliputi pertumbuhan Saccharomyces cereviceae pada medium kompleks yang mengandung ekstrak Yeast, soy pepton, dextrose, asam amino, dan garam mineral. Protein dilepaskan dari sel yeast melalui pengrusakan sel kemudian dipurifikasi dengan metode fisika dan kimia. Selanjutnya potein dimasukkan ke larutan buffer posfat dan formaldehid, dipercepat dengan menggunakan alum (potassium aluminium sulfat). Vaksin rekombinan ini memperlihatkan kesamaan dengan vaksin yang diperoleh dari plasma darah.

Vaksin Hepatitis B rekombinan (Engerix-B). Engerix-B merupakan DNA rekombinan yang dikembangkan dan dibuat oleh perusahaan Glaxo Smith Kline. Biological. Mengandung antigen permukaan virus Hepatitis B (HBsAg) yang telah dipurifikasi dan dikultur dalam sel Saccharomyces cereviceae. HBsAg yang diekspresikan oleh Saccharomyces cereviceae dipurifikasi dengan cara fisika-kimia dan aluminium hidroksida Engerix-B® vaccine mengandung antigen hepatitis B yang telah dimurnikan, aluminum hidroksida, sejumlah yeast protein dan thimerosal yang digunakan dalam proses produksi, serta 2 phenoxyethanol sebagai pengawet.               

Gen yang mengkode senyawa penyebab penyakit (antigen) diisolasi dari mikrobia yang bersangkutan. Kemudian gen ini disisipkan pada plasmid bakteri yang sama, tetapi telah dilemahkan (tidak berbahaya). Bakteri atau mikroba ini menjadi tidak berbahaya karena telah dihilangkan bagian yang menimbulkan penyakit, misalnya lapisan lendirnya.
Bakteri yang telah disisipi gen ini akan membentuk antigen murni.
Bila antigen ini disuntikkan pada manusia, sistem kekebalan manusia akan membuat senyawa khas yang disebut antibodi. Munculnya antibodi ini akan mempertahankan tubuh dari pengaruh senyawa asing (antigen) yang masuk dalam tubuh. Berikut adalah

 

 gambar dari proses pembuatan vaksin.

 Smber: http://sarungbodol piss.blogspot.com/2010/11/bioteknologi-kedokteran.html

DAFTAR PUSTAKA

Anonimous,  2007. Hepatitis B Vaccine. Departement of Health and Human Service Center For Disease Control andPrevention. Vis-hep-b.pdf

Chin, James MD, MPH. 2000. Manual pemberantasan Penyakit Menular. Fakultas Kesehatan Masyarakat  Universitas California- Berkeley:  APHA

Gunawan, Suriadi. 1991. Hepatitis B dan Pencegahannya melalui Imunisasi di Indonesia. Jakarta:  Artikel: Kepala pusat penelitian penyakit menular badan penelitian dan pengembangan kesehatan, Departemen Kesehatan RI

Retnoningrum, Debbie S. 2010. Prinsip Teknologi DNA Rekombinan. Sekaloah Farmasi ITB. Bioteknologi Farmasi-FA 4202

Susanto, Agus Hery. 2011. DNA rekombinan. http://biomol. wordpress.com/bahan-ajar/ organisme-trans/ (Diakses 28 Desember 2011)
Suwandi, Usman. 1990. Perkembangan Pembuatan Vaksin. Jakarta: Pusat Penelitian dan Pengembangan PT Kalbe Farma

Oleh : Wulan Handanawati/ 24020110120032

Sumber: Asminarti| 12/01/2012

Molecular Analysis of Rifampin-Resistant

Mycobacterium tuberculosis Strains Isolated from Papua, Indonesia

Tuberculosis (TB)  adalah penyakit karena infeksi pada manusia yang disebabkan oleh bakteri Mycobacterium tuberculosis. Jumlah pasien tuberkolosis di Papua semakin meningkat setiap tahunnya karena sanitasi yang buruk dan pelayanan kesehatan yang tidak memadai. Sampai sekarang, telah tersedia berbagai macam obat untuk mengobati tuberkolosis yaitu dengan antibiotic seperti rifampin, isoniazid, pyrazinamide, ethambutol, streptomycin, fluoroquinolone, dan lain- lain. Walaupun telah tersedia berbagai macam obat untuk melawan tuberkolosis, TB tetap merupakan penyakit yang
sulit untuk diatasi. Hal ini utamanya disebabkan oleh sifat resisten TB terhadap antibiotik.  Resistensi TB di bagi menjadi dua macam, yaitu:  tipe resisten satu antibiotik dan  tipe resiten terhadap lebih dari satu tipe antibiotik. WHO telah mendefinisikan TB yang resisten terhadap paling tidak dua tipe antibiotic setara dengan rifampin (RIF) dan isoniazid (INH) sebagai multidrug-resistant TB (MDR-TB). MDR-TB disebabkan oleh strain  M. tuberculosis yang memiliki sifat tersebut. Munculnya kasus MDR-TB adalah masalah global yang harus diatasi untuk memberantas TB. Resistensi M.tuberculosis terhadap antibiotic disebabakan oleh mutasi kromosom bakteri. Hal ini adalah penyebab sensitifitas M. tuberculosis terhadap obat anti-tuberculosis menjadi menurun. Mutasi ini terjadi di gen yang mengkode antibiotic atau gen target yang berperan dalam regulasi interaksi antibiotic dengan target di M. tuberculosis. Resistensi terhadap INH kebanyakan terjadi karena mutasi di gen yang catalase-peroxidase katG yang berperan dalam regulasi perubahan INH menjadi bentuk aktifnya di dalam sel. Resistensi RIF terjadi karena mutasi pada gen rpoB yang disandi RNA polymerase (RNAP) subunit βyang menyebabkan RIF tersebut tidak berfungsi dan menghambat transkripsi proses inisiasi.

Penyebab utama dari  mutasi resistensi  INH di  katG gene adalh mutasi di codon 315, sedangkan penyebab utama dari mutasi resistensi RIF terletak di area sepanjang 81 base pairs (bp) di rpoB gene, disebut  RIF resistance determining region, dengan nama codons 507-533, dengan  frekuensi mutasi tertinggi di codon 526 and 531. Sistem pemberian nomor kodon menggunakan nomor  dari Escherichia coli rpoB codon, bukan codon actual number atau bukan nomor kodon yang sebenarnya dari M.tuberculosis.  Mutasi menyebabkan kedua tipe resistensi dapat dideteksi di atas telah sederhana dan  cepat dengan menggunakan metode Polymerase Chain Reaction (PCR) allele-specific multiplex.  Dalam koleksi 20 strain dari isolate klinik dari MDR M.tuberculosis di Papua, Indonesia, dimana M. tuberculosis tes genotip isolat menggunakan multiplex PCR diketahui termutasi pada codon katG315  tetapi tidak memiliki/ tidak terjadi mutasi rpoB526 and rpoB531. Bagaimanapun juga, fenotip resistensi RIF yang dimiliki pasti juga disebakan oleh factor lain. Agaknya sifat tersebut disebabkan oleh mutasi pada posisi kodon lainnya dari kodon di atas.

Satu isolate dari 20 isolat klinik dari multidrug-resistant (MDR) M.tuberculosis yang berasal dari Provinsi Papua, tidak memiliki mutasi major menyebabkan rifampin resistance (RIF), telah berhasil ditemukan untuk memutasi Gln513Leu yang bersifat alel dengan fenotip penyebab RIF resistance. Hasil tersebut berdasarkan genotip dan laju mutasi di analisis silico yang menunjukkan perubahan alami dari sisi rantai polar menjadi sisi rantai non-polar dan perubahan jarak hydroxyl group dari RIF. Mutasi ini dapat menyebabkan afinitas ikatan RIF di RNA polymerase (RNAP) tidak dapat direduksi sehingga RIF bekerja menghambat RNAP dalam transkripsi dan M.tuberculosis menjadi resisten terhadap antibiotic.

Sumber asli:

Ubyaan,  Agnes et all. 2012. Molecular Analysis of Rifampin-Resistant Mycobacterium tuberculosis Strains Isolated from Papua, Indonesia. International Journal of PharmTech Research CODEN (USA).  JPRIF ISSN : 0974-4304, Vol.4, No.4, pp 1803-1811, Oct-Dec 2012. http://sphinxsai.com/2012/oct-dec/Pharmpdf/PT=62%281803-1811%29OD12.pdf

Ekspresi Gen sebagai Penanda Molekuler Baru

Tanaman Brassica napus. © www.wikinfo.org

Teknik baru yang dipublikasikan di jurnal nature Biotechnology dapat mengaitkan sifat agronomis dengan daerah yang aktif dari genom tanaman. Teknik ini melihat hanya ekspresi gen saja tanpa harus memerlukan informasi urutan genom. Dengan demikian, para pemulia memiliki perangkat baru untuk menyeleksi dan memasukkan sifat-sifat baru tanpa harus merunut seluruh genom tanaman.

Prof. Ian Bancroft dari pusat penelitian John Innes Centre, Inggris, menyatakan bahwa teknik ini berhasil mengembangkan marka molekuler baru yang dapat digunakan dalam pemulian berbantukan marka (marker assisted breeding). Dengan berbekal sekuen gen-gen yang terekspresikan serta pola ekspresinya, karakter atau sifat tanaman dapat dipilih dengan cepat.

Penggunaan marka ekspresi gen ini sangat cocok diterapkan pada tanaman-tanaman yang belum memiliki urutan genom rujukan atau memiliki struktur genom yang kompleks (misal karena ploidi kromosomnya) seperti kanola, gandum dan tebu. Pengembangan marka molekuler untuk tanaman-tanaman yang jarang diteliti, namun penting bagi negara berkembang atau memiliki potensi industri atau obat-obatan yang besar, juga akan terbantukan dengan teknik marka ekspresi gen ini.

Penelitian yang menghasilkan pendekatan baru untuk mengaitkan sifat-sifat terukur tanaman dengan gen-gen yang terekspresikan ini juga melibatkan perusahaan pemuliaan tanaman KWS serta perusahaan bioinformatika Eagle Genomics. Dari kerjasama semacam ini, sebuah layanan bertajuk TraitTag (arti harfiah: LabelCiri) telah diluncurkan untuk publik. Layanan berbasis teknologi marka ekspresi gen ini memungkinkan identifikasi marka molekuler dari sifat atau ciri tanaman yang dikendalikan pada tataran ekspresi gen atau interaksi epigenetis.

Sumber:

Habib, Rijzaani. 2012

http://biogen.litbang.deptan.go.id/index.php/2012/07/ekspresi-gen-sebagai-penanda-molekuler-baru/

Posting oleh : TSANYA DYNA F/ 24020110130046

Kontribusi Teknologi Marka Molekuler dalam Pengendalian Wereng Coklat

Sumber: Prof. Riset Dr. Bahagiawati

Wereng coklat merupakan hama yang sering kali merusak tanaman padi di Indonesia, dengan luas serangan yang berfluktuasi dari tahun ke tahun. Serangan tertinggi terjadi dalam periode 1974-79, kemudian cenderung menurun¹. Pada musim tanam 1976/77 sekitar 450.000 hektar pertanaman padi puso akibat diserang wereng coklat dengan kerugian saat itu mencapai US $100 juta atau kini setara dengan Rp 1,1 triliun pada kurs US $1 Rp 8.600.

Pengalaman sejak 1970-an sampai sekarang menunjukkan bahwa penyebab peningkatan serangan wereng coklat adalah antara lain tanam tidak serempak, penanaman varietas rentan, aplikasi insektisida tidak tepat, dan kesanggupan wereng coklat beradaptasi membentuk biotipe yang lebih ganas. Perubahan iklim disinyalir juga ikut berperan dalam peningkatan wabah hama wereng coklat ini.

Dalam upaya pengendalian hama yang berbahaya ini telah dikembangkan metode Pengendalian Hama Terpadu (PHT) yang terbukti dapat meredakan eksplosi wereng coklat. Komponen utama PHT wereng coklat adalah penanaman varietas unggul tahan wereng (VUTW). Tetapi karena kemapuran hama ini membentuk biotipe baru yang dapat mematahkan ketahanan varietas, maka untuk melengkapi komponen PHT perlu tersedia VUTW baru yang dapat menangkal serangan biotipe wereng coklat yang terus berkembang di lapang.

Bioteknologi, dalam hal ini marka molekuler, berpotensi membantu pengendalian wereng coklat, baik dalam perakitan VUTW maupun penelitian populasi atau biotipe wereng coklat. Dahulu perakitan varietas tahan hanya melalui pemuliaan konvensional dengan seleksi berbasis morfologi atau fenotipe, namun sekarang dapat dibantu dengan teknologi marka molekuler. Demikian pula penelitian biotipe wereng coklat, dahulu didasarkan pada reaksi varietas padi pembeda, dan sekarang terbuka peluang untuk dilakukan secara langsung pada sekuen DNA wereng coklat.

Teknologi marka molekuler dapat dipakai untuk pemuliaan varietas tahan wereng coklat. Kini telah dilakukan pemetaan molekuler dari gen Bph (gen tahan wereng coklat) pada chromosom padi dan telah diidentifikasi 21 gen tanaman padi tahan wereng coklat. Beberapa gen tahan yang telah dipetakan berasal dari jenis padi liar seperti O. officinalis, O. australiensis, dan beberapa diantaranya telah dimasukkan ke dalam tanaman padi domestik/kultivasi. Teknologi marka molekuler dapat mempercepat proses perakitan. Penelitian di Thailand pada tahun 2009 telah berhasil mengintrogresikan gen tahan wereng coklat Bph3 ke dalam varietas padi populer Jasmin dalam tempo tiga tahun. Implikasinya, varietas Jasmin yang semula rentan menjadi tahan terhadap wereng coklat. Varietas populer seperti IR64 dan Ciherang yang semula tahan wereng coklat, kini telah rentan. Dengan bantuan teknologi marka molekuler, kedua varietas dapat dimuliakan kembali dengan memperbaiki ketahanannya terhadap wereng coklat dengan menambah gen Bph3 dan gen tahan wereng coklat lainnya.

Penelitian struktur populasi serangga hama dengan teknologi marka molekuler telah dilakukan pada beberapa hama tanaman. Penelitian populasi wereng coklat berbasis marka molekuler sebelum tahun 2005 sangat terbatas. Kini telah tersedia 37 sekuen EST (Expressed Sequence Tags) dari gen-gen yang terekpresi pada 18 jaringan tubuh wereng coklat. Sekuen tersebut dapat dimanfaatkan untuk membuat marka mikrosatelit, yang potensial digunakan sebagai DNA fingerprint wereng coklat untuk mempelajari struktur populasi dan pola penyebarannya.

Manfaat teknologi marka molekuler untuk membantu penelitian wereng coklat terutama pemuliaan tanaman hanya bisa didapatkan apabila tantangan di bawah ini dapat di atasi:

1. Investasi permulaan sangat besar, baik dalam hal SDM terlatih maupun fasilitas. SDM tersebut diperlukan dalam jumlah banyak untuk proses pelaksanaan penelitian terutama proses seleksi dan analisis data molekuler. Fasilitas yang diperlukan adalah laboratorium yang memenuhi syarat dan dilengkapi dengan peralatan canggih dan rumah kaca yang dapat memuat hasil persilangan yang banyak. Di samping itu diperlukan software yang dapat membantu menganalisis hasil seleksi sehingga proses seleksi dapat dilakukan dengan cepat.
2. Program pemuliaan spesifik komoditas yang kuat (strong breeding program) diperlukan untuk implementasi  program pemuliaan berbasis marka molekuler. Teknologi marka molekuler tidak untuk menggantikan teknologi pemuliaan konvensional, tetapi hanya membantu sehingga hasilnya lebih akurat, efisien, dan cepat. Dalam hal ini diperlukan sistem pemuliaan konvensional yang telah berjalan dengan baik yang kemudian dilengkapi dengan sistem pemuliaan molekuler.
3. Sumber plasma nutfah yang sangat banyak sehingga dapat memilih tetua dengan sifat yang diinginkan dan memungkinkan dilakukan seleksi terhadap hasil persilangan dengan marka molekuler.
4. Koleksi marka molekuler dalam jumlah banyak yang terkait dengan sifat yang diinginkan.
5. Sistem pemeliharaan tanaman di rumah kaca yang baik sehingga tanaman tumbuh cepat dan subur, sehingga dalam satu tahun dapat dilakukan penanaman 3-4 kali.
6. Penelitian berbasis marka molekuler umumnya bersiklus singkat karena dilakukan pada tahap molekul. Oleh sebab itu, penelitian bersifat dinamis dan fleksibel. Penelitian berbasis bioteknologi memerlukan bahan kimia yang beragam dan biasanya berumur pakai pendek. Oleh sebab itu, sistem pengadaan bahan kimia juga harus cepat dan fleksibel.

Implikasi Kebijakan

1. Revitalisasi lembaga penelitian dengan pembuatan program pemuliaan yang kuat antara pemulia padi dengan peneliti biologi molekuler. Revitalisasi ini juga membutuhkan SDM bermutu dan fasilitas yang mendukung program pemuliaan yang dibuat.
2. Pengembangan kerja sama penelitian dan alih teknologi antara instansi publik ataupun swasta yang telah sukses menerapkan teknologi marka molekuler untuk membuat program dan meningkatkan kapasitas SDM.
3. Memperlancar penelitian berbasis bioteknologi dengan modifikasi sistem pengadaan bahan penelitian agar dapat mengakomodasi penelitian bioteknologi yang bersifat dinamis dan fleksibel.
4. Mempercepat memperoleh inovasi pengendalian wereng coklat melalui modifikasi peraturan kerja sama penelitian dalam dan luar negeri.

Sumber: Toto Hadiarto, 2012

http://biogen.litbang.deptan.go.id/index.php/2012/03/kontribusi-teknologi-marka-molekuler-dalam-pengendalian-wereng-coklat/

Posting Oleh: TSANYA DYNA F/ 24020110130046

Comprehensive molecular portraits of human breast tumours

Profil genetik kanker payudara. Salah satu potret paling lengkap kanker payudara yang belum dilukis dapat menginspirasi beberapa opsi terapi baru. Dokter dan peneliti telah lama mengklasifikasi kanker payudara menjadi 4 jenis. Tetapi sketsa hanya berisi informasi tentang satu aspek tumor dan tidak menunjukkan semua aspek kepribadian molekul kanker termasuk mutasi, produksi protein dan tingkat aktivitas genetik.

Sekarang sebuah konsorsium peneliti internasional bernama Cancer Genome Atlas Network telah menggabungkan berbagai jenis data untuk mengisi gambar. Cakupan termasuk mutasi yang mungkin memicu pembentukan tumor di tempat pertama. Kanker payudara biasanya dikategorikan oleh gen yang sangat aktif. Tumor dengan gen reseptor estrogen yang terlalu aktif dikenal sebagai ER-positif dan jatuh ke dalam dua kelompok. Kategori lain didasarkan pada aktivitas gen HER2. Jenis kanker payudara yang agresif cenderung menyerang perempuan muda, Afrika-Amerika dan wanita dengan riwayat penyakit keluarga. Hal ini juga terkait dengan mutasi pada gen BRCA1 yang dikaitkan dengan risiko sangat tinggi kanker payudara. Mengetahui kategori tumor telah membantu dokter menyarankan pasien untuk terapi, namun tidak menawarkan informasi tentang penyebab penyakit ini, kata Matthew Ellis, biolog molekuler Washington University School of Medicine di St Louis. Laporan baru menunjukkan basal kanker payudara sangat mirip dengan jenis tumor ovarium atau disebut serous ovarian cancer. Jadi wanita dengan basal seperti tumor dapat mengambil rejimen kemoterapi seperti yang diberikan kepada pasien kanker ovarium

Oleh : Ahmad Yusuf afandi

Analysis of the bread wheat genome using whole-genome shotgun sequencing

Genome Gandum Roti (Triticum aestivum) telah datang. Tim internasional menerbitkan draft sekuens DNA gandum yang memungkinkan rekayasa genetika. Gandum paling banyak ditanam di dunia dan mengisi perut sebagian besar penduduk dunia. Tetapi para ilmuwan telah berjuang untuk memegang genetika kompleks. Salah satu komplikasi bahwa 2 jenis gandum yaitu Gandum Roti dan gandum pasta memiliki makeup DNA yang berbeda.

Gandum Pasta atau durum yang merupakan gabungan 2 rumput liar sehingga memiliki 2 genom dari masing-masing leluhurnya. Gandum Roti (Triticum aestivum) bahkan lebih kompleks dengan 3 genom yaitu 2 genom hibridasi Gandum Pasta dan satu genom spesies rumput. Genom Gandum roti 6 kali DNA genom manusia. Tidak seperti jagung yang menyatu dari 2 genom, Triticum aestivum melewati masing-masing dari 3 genom ke generasi berikutnya secara utuh. Untuk mulai mengurai DNA, tim mengurutkan jutaan fragmen DNA dari setiap varietas Gandum Roti kemudian disatukan hanya fragmen yang mengandung gen terkait. Juga mengurutkan genom dari 2 leluhur gandum untuk menetapkan 2/3 dari 95.000 gen masing-masing ketiga genom. Gen dikelompokkan ke dalam kelas berdasarkan kesamaan. Beberapa kasus kelas berkembang sejak hibridisasi sedagnkan lainnya menyusut. Akibatnya, Triticum aestivum banyak menyimpang dengan respon pertahanan dan metabolisme energi protein dari bentuk asalnya.

Oleh : Ahmad Yusuf afandi

Sumber:

Rachel Brenchley¹ et.al.

1. Centre for Genome Research, University of Liverpool, Liverpool L69 7ZB, UK

Nature 491, 705-710, 28 November 2012

Gen DMRT3 Regulasi Kaki Kuda Trotter

Mutasi gen membuat kuda berlari. Varian genetik tertentu yang mempengaruhi kiprah vertebrata, sebuah anugerah potensi bagi peternak kuda trott.

Temuan juga memberi pemahaman lebih besar tentang cedera tulang belakang pada manusia. Petunjuk gen ditemukan pada kuda Islandia, keturunan yang terkenal suka berlari. Kiprah kuda di mana kaki pada satu sisi bergerak maju pada saat yang sama.

Sangat menonjol di antara kuda Islandia yang diperkenalkan ke Islandia oleh Viking dan diakui sebagai strain yang memberi kaki-kaki simetris. Lisa Andersson, genetikawan Uppsala University, dan rekan membandingkan kode genetik 70 kuda, 40 diantaranya bagus berlari dan 30 lainnya tidak. Ada perubahan kecil, hanya satu huruf, kode gen yang dikenal sebagai DMRT3 dalam 40 kuda trotting. Penelitian sebelumnya gen DMRT3 juga ditemukan berlaku sama pada tikus.

DMRT3 pengkode protein sel-sel saraf di sumsum tulang belakang yang sangat penting dalam koordinasi gerakan kaki vertebrata. Kejutan lain bahwa mutasi juga terjadi pada tipe trotter yang terkenal juara balap di cabang kereta roda dua. Trotter memiliki kiprah diagonal yang berarti kaki belakang dan depan diagonal berlawanan satu sama lain bergerak pada waktu yang sama. Dalam ras lomba, kuda tidak diperbolehkan gallop, selain itu didiskualifikasi.

Varian genetik secara luas tersebar di antara Trotter Amerika, tetapi lebih jarang ditemukan di antara Trotter Perancis yang terkenal sangat kuat. Tetapi Trotter kadang-kadang mengalami masalah dalam menjaga kebersihan berlari dibanding Trotters Amerika.

Andersson dan tim telah mempatenkan tes DNA untuk mengidentifikasi varian DMRT3 yang memungkinkan pembeli kuda melihat kesempatan dalam perlombaan. Tapi penemuan juga memiliki implikasi penting bagi kesehatan manusia.

Oleh : Ahmad yusuf afandi

Sumber :

Lisa S. Andersson¹ et.al.

1. Department of Animal Breeding and Genetics, Swedish University of Agricultural Sciences, SE-75124 Uppsala, Sweden

Nature 488, 642-646, 29 August 2012