MAKALAH KLONING GEN PADA SEL EUKARIOTIK

I.    LATAR BELAKANG

Sejak lahirnya Dolly tanggal 5 Juli 1996 di Roslin Institute, Edinburgh, Skotlandia, kata "kloning" tiba - tiba melanda dunia. Kata ini sebenarnya sudah lama dipakai dalam bidang biologi, namun tidak pernah dipublikasikan sedemikian maraknya sampai foto anak domba kecil dari jenis Finn Dorset ini menghiasi setiap halaman muka surat kabar terkemuka di dunia (Iskandar, 2001).

Pengumuman perusahaan bioteknologi Advanced Cell Technology (ACT) Inc dari Worcester, Massachusetts, tentang keberhasilannya melakukan kloning terapeutik, menyulut kembali pro-kontra kloning pada manusia. Meski yang dilakukan bukan kloning reproduksi, yaitu membuat manusia tiruan dari orangtua, melainkan kloning terapeutik yang menghentikan proses pada tahap embrio untuk diambil sel stem alias sel tunas untuk mengganti jaringan organ tubuh yang sakit, tindakan itu tetap mendapat tantangan, bahkan oleh Presiden Amerika Serikat George W Bush. Namun, tidak semua menentang. Anggota House of Representative AS terbelah. Sebagian berpendapat, kloning terapeutik merupakan hal buruk. Menggunakan embrio hasil kloning untuk membantu orang sakit sama juga membunuh manusia untuk mendapat organ tubuhnya. Sebaliknya yang pro berpendapat, tidak selayaknya membiarkan jutaan orang menderita sakit dan meninggal karena menganggap sekelompok sel lebih penting. Menurut mereka, memanfaatkan embrio dalam tahap awal perkembangan tidak sama dengan membunuh manusia (Walujani, 2001).

Dalam bioetika, istilah kloning secara umum untuk menunjukkan segala macam prosedur yang menghasilkan replika genetika yang sama persis dari induk biologis, oleh karena organisme itu dihasilkan dari satu sel yang sama (Witarto, 2007).

Indonesia walaupun masih belum memiliki teknologi kloning mempunyai kewajiban untuk menentukan sikap pasti ”setuju atau tidak” serta membuat peraturan-peraturan tegas yang mungkin akan diterapkan di masa depan apabila kloning jadi atau tidak dilaksanakan untuk mencegah hal-hal yang tidak diinginkan.

II.     SEJARAH KLONING

Kloning berasal dari kata ‘Clone” yang diturunkan dari bahasa Yunani “Klon” yang artinya potongan yang digunakan untuk memperbanyak tanaman. Kloning adalah langkah penggandaan (pembuatan tiruan yang sama persis) dari suatu makhluk hidup dengan menggunakan kode DNA makhluk tersebut. Kloning sebagai prosedur perbanyakan non-seksual telah sukses dilakukan sejak tahun 1952 oleh Briggs dan King, dan disempurnakan di Oxford oleh Sir John Gurdon tahun 1962-1966.

Kloning dapat berupa klon sel, yaitu sekelompok sel yang identik sifat-sifat genetiknya, semua berasal dari satu sel, dan klon gen atau molecular, yaitu sekelompok salinan gen yang bersifat identik yang direplikasi dari satu gen yang dimasukkan ke dalam sel inang.

III. KLONING SEL

Kloning sel adalah teknik untuk menghasilkan salinan makhluk hidup dengan menggunakan bahan genetis dari sel makhluk itu sendiri.

Keberhasilan Dr Ian Wilmut berserta tim Roslin Institute di Inggris mengkopi domba melalui teknik kloning telah menggemparkan dunia. Domba yang  disebut dengan Dolly lahir tanpa melalui perkawinan/ pembuahan, tetapi dengan memakai sel payudara (bukan sel kelamin) yang ditransfer kedalam sel telur yang telah dikosongkan kromosomnya.

Beberapa perkembangan dalam bidang bioteknologi, khususnya cloning:

1940-an :   ilmuwan berhasil membuahi ovum dalam tabung, maka dimulailah era bayi tabung.

1951  dilaporkan keberhasilan pertama para ahli mentransfer embrio dari satu sapi ke sapi lainnya.

1952  lahir sapi pertama yang menggunakan sperma beku.

1952  para ilmuwan berhasil mengklon katak dari sel kecebong.

1953  struktur kromosom heliks ganda terungkap.

1953  sperma beku digunakan untuk inseminasi buatan pada manusia.

1962  ilmuwan berhasil mengklon katak dari sel berudu yang lebih tua umurnya.

1959  ilmuwan berhasil membesarkan kelinci dari hasil invitro fertilization (pembuahan dalam tabung).

1970  ilmuwan berhasil mengklon embrio tikus.

1972  lahir tikus dari embrio yang sudah dibekukan dan disimpan beberapa waktu lamanya.

1973  keberhasilan pada tikus kemudian diterapkan pada sapi.

1979 - 1980  ilmuwan mengklon embrio domba dan sapi.

1983  bayi tabung pertama Louis Brown lahir di Inggris, yaitu seorang bayi yang embrionya (calon bayi)  berasal dari sperma suami dan telur dari donor wanita lain.

1984  lahir bayi perempuan dari embrio manusia yang dibekukan.

1985  melalui teknik rekayasa genetika, para ahli sudah berhasil menciptakan babi transgenik yang bisa   memproduksi hormon pertumbuhan manusia.

1993  Dr Jerry Hall dan rekannya, berhasil mengklon  embrio manusia. Satu embryo membelah diri menjadi dua embrio dalam satu sel. Kemudian   mereka menghilangkan dinding sel dengan menggunakan  enzim tertentu dan selanjutnya dua embrio dari sel pertama dibuatkan dinding baru.  Proses pembelahan dalam dua sel yang baru itu terus berlanjut hingga embrio itu berumur 6 hari lalu mati.

1997  Dr Don Wolf dan koleganya dari Oregon Regional Primate Center, Beaverton Oregon, Amerika, melaporkan berhasil mengklon monyet resus dari sel embrio tunggal.

1997 Dr Ian Wilmut dan rekannya dari Institute Roslin di Edinburgh, Inggris, mengklon domba dari sel epitel ambing (sel payudara) seekor domba  lainnya.Wilmut pertama mengambil sel epitel ambing seekor domba jenis Finn Dorset berumur enam tahun yang sedang hamil. Kemudian sel ambing itu  dikultur dalam cawan petri dengan sumber makanan yang terbatas. Karena kelaparan sel itu berhenti berkembang atau mematikan aktivitas gennya.Sementara itu mereka juga mengambil sel telur yang belum dibuahi dari seekor domba betina jenis Blackface. Inti sel telur yang bisa membelah menjadi domba dewasa setelah dibuahi itu kemudian diambil, sekarang sel telur itu kosong, hanya berisi organela dan plasma sel saja. Selanjutnya dua sel itu didekatkan satu dengan lainya. Kejutan aliran listrik membuat kedua sel itu bergabung seperti dua gelembung sabun. Kejutan aliran listrik kedua meniru energi alami yang muncul ketika telur dibuahi oleh sperma, sehingga sel telur dengan inti baru itu merasa telah dibuahi. Kejutan aliran listrik itu telah mengubah sel telur dengan inti baru itu seakan-akan menjadi sel embrio. Kurang lebih enam hari kemudian, sel embrio bohongan itu disuntikkan ke dalam rahim seekor domba betina Blackface lainnya yang kemudian mengandung. Setelah mengandung selama 148 hari induk domba titipan ini melahirkan Dolly, seekor domba lucu seberat 6,6 kilogram yang secara genetis persis dengan domba jenis Finn Dorset pemilik inti sel ambing.

IV.  SEL EUKARIOTIK

Secara taksonomi eukariotik dikelompokkan menjadi empat kingdom, masing-masing hewan (animalia), tumbuhan (plantae), jamur (fungi), dan protista, yang terdiri atas alga dan protozoa. Salah satu ciri sel eukariotik adalah adanya organel-organel subseluler dengan fungsi-fungsi metabolisme yang telah terspesialisasi. Tiap organel ini terbungkus dalam suatu membran. Sel eukariotik pada umumnya lebih besar daripada sel prokariotik. Diameternya berkisar dari 10 hingga 100 µm. Seperti halnya sel prokariotik, sel eukariotik diselimuti oleh membran plasma. Pada tumbuhan dan kebanyakan fungi serta protista terdapat juga dinding sel yang kuat di sebelah luar membran plasma. Di dalam sitoplasma sel eukariotik selain terdapat organel dan ribosom, juga dijumpai adanya serabut-serabut protein yang disebut sitoskeleton. Serabut-serabut yang terutama berfungsi untuk mengatur bentuk dan pergerakan sel ini terdiri atas mikrotubul (tersusun dari tubulin) dan mikrofilamen (tersusun dari aktin).

V. MACAM-MACAM KLONING

1. KLONING PADA TUMBUHAN

Sampai hari ini, diketahui sudah cukup banyak DNA hewan dan tumbuhan yang sudah dikloning.  Secara singkat kloning pada sel tumbuhan (baik dari akar, batang, dan daun) bisa dilakukan dengan cara memotong organ tumbuhan yang di-inginkan. Lalu kita mencari eksplan, mengambil selnya dan memindahkan ke media berisi nutrisi agar cepat tumbuh. Eksplan ini akan menggumpal menjadi gumpalan yang bernama kalus. Kalus adalah cikal bakal akar, batang, dan daun. Kalus kemudian ditanam di media tanah dan akan menjadi sebuah tanaman baru.

Nama lain dari kloning pada tumbuhan adalah kultur jaringan, yaitu suatu teknik untuk mengisolasi, sel, protoplasma, jaringan, dan organ dan menumbuhkan bagian tersebut pada nutrisi yang mengandung zat pengatur tumbuh tanaman pada kondisi aseptik,sehingga bagian-bagian tersebut dapat memperbanyak diri dan beregenerasi menjadi tanaman sempurna kembali.

Ada dua teori dasar yang berpengaruh dalam kultur jaringan. Yang pertama adalah teori bahwa sel dari suatu organisme multiseluler di mana pun letaknya, sebenarnya sama dengan sel zigot karena berasal dari satu sel tersebut. Yang kedua adalah teori totipotensi sel atau Total Genetic Potential. Artinya, setiap sel yang memiliki potensi genetik mampu memperbanyak diri dan berdiferensiasi menjadi suatu tanaman lengkap.

Dalam kultur jaringan ada beberapa factor yang mempengaruhi regenerasi tumbuhannya, yaitu :

1. Bentuk regenerasi dalam kultur in vitro, seperti pucuk adventif atau embrio      somatiknya
2. Eksplan, yaitu bagian tanaman yang digunakan sebagai bahan awal untuk perbanyakan tanaman. Yang penting dalam eksplan ini adalah factor varietas, umur, dan jenis kelaminnya. Bagian yang sering menjadi ekspan adalah pucuk muda, kotiledon, embrio, dan sebagainya.
3. Media tumbuh, karena di dalam media tumbuh terkandung komposisi garam anorganik, zat pengatur tumbuh, dan bentuk fisik media.
4. Zat pengatur tumbuh tanaman. Faktor yang perlu diperhatikan dalam penggunaan zat ini adalah konsentrasi, urutan penggunaan dan periode masa induksi dalam kultur tertentu.
5. Lingkungan Tumbuh yang dapat mempengruhi regenerasi tanaman meliputi temperatur, panjang penyinaran, intensitas penyinaran, kualitas sinar, dan ukuran wadah kultur.

2. KLONING PADA HEWAN

Kloning hewan adalah suatu proses dimana keseluruhan organisme hewan dibentuk dari satu sel yang diambil dari organisme induknya dan secara genetika membentuk individu baru yang identik sama. Artinya, hewan kloning ini adalah duplikat yang persis sama baik dari segi sifat dan penampilannya seperti induknya, dikarenakan adanya kesamaan DNA.

Di alam, sebenarnya kloning bisa saja terjadi. Reproduksi aseksual pada beberapa jenis organisme dan penemuan mengenai munculnya sel kembar dalam satu telur juga merupakan apa yang disebut dengan kloning. Dengan kemajuan bioteknologi sekarang ini, bukan mustahil untuk menciptakan lebih lanjut mengenai kloning pada hewan.

Pertama kali para ilmuwan berusaha membentuk sel kloning pada hewan tidak berhasil selama bertahun-tahun lamanya. Kesuksesan pertama yang diraih oleh ilmuwan pada saat mereka berhasil mengkloning seekor kecebong dari sel embrio di tubuh katak dewasa. Namun demikian, kecebong tersebut tidak pernah berhasil tumbuh menjadi katak dewasa. Kemudian, dengan menggunakan nuclear trasnfer di sel embrio, para ilmuwan mulai melakukan penelitian terhadap kloning hewan mamalia. Tapi sekali lagi, hewan-hewan tersebut tidak pernah mencapai hidup yang panjang.

Proses kloning hewan melalui tahap berikut, yaitu mengekstrak nukleus DNA dari suatu sel embrio kemudian ditanamkan dalam sel telur yang sebelumnya intinya sudah dihilangkan. Kadang-kadang proses ini distimulasi oleh manusia menggunakan alat dan bahan-bahan kimia. Sel telur yang sudah dibuahi ini kemudian dimasukkan kembali ke dalam tubuh sel hewan inangnya dan membentuk sifat yang identik.

3. KLONING PADA MANUSIA

Setelah sukses dengan teknologi kloning hewan menyusui, sekarang hanya tinggal menunggu waktu, timbulnya kabar yang melaporkan lahirnya manusia hasil kloning. Contohnya saja pada ”Eve”, yang dikabarkan adalah bayi perempuan pertama hasil kloning, namun kebenaran beritanya masih belum bisa dipastikan. Ada lagi berita mengenai hasil kloning permintaan dari pasangan homoseksual dari Belanda. Namun, bukti-bukti konkrit mengenai manusia hasil kloningannya sama sekali tidak ada.

Kloning pada manusia terdapat dua cara. Petama, Kloning manusia dapat berlangsung dengan adanya laki-laki dan perempuan dalam prosesnya. Proses ini dilaksanakan dengan mengambil sel dari tubuh laki-laki, lalu inti selnya diambil dan kemudian digabungkan dengan sel telur perempuan yang telah dibuang inti selnya. Sel telur ini –setelah bergabung dengan inti sel tubuh laki-laki– lalu ditransfer ke dalam rahim seorang perempuan agar dapat memeperbanyak diri, berkembang, berubah menjadi janin, dan akhirnya dila­hirkan sebagai bayi. Bayi ini merupakan keturunan dengan kode genetik yang sama dengan laki-laki yang menjadi sumber pengambilan sel tubuh.

Kedua, Kloning manusia dapat pula berlangsung di antara perem­puan saja tanpa memerlukan kehadiran laki-laki. Proses ini dilaksanakan dengan mengambil sel dari tubuh seorang perem­puan, kemudian inti selnya diambil dan digabungkan dengan sel telur perempuan yang telah dibuang inti selnya. Sel telur ini –setelah bergabung dengan inti sel tubuh perem­puan– lalu ditransfer ke dalam rahim perempuan agar memper­banyak diri, berkembang, berubah menjadi janin, dan akhirnya dilahirkan sebagai bayi. Bayi yang dilahirkan merupakan keturunan dengan kode genetik yang sama dengan perempuan yang menjadi sumber pengambilan sel tubuh. Hal tersebut mirip dengan apa yang telah berhasil dilakukan pada hewan domba.

Adapun teknik rekayasa genetika yang umum dilakukan adalah sebagai berikut :

A.Perbanyakan(Pengklonan)DNA
Kloning DNA umumnya adalah perbanyakan DNA rekombinan, yaitu DNA yang sudah direkayasa dengan teknik penggabungan/penyisipan gen (DNA) dari organisme satu ke dalam genom organisme lain (transplantasi gen/teknologi plasmid). Contohnya : kloning gen penghasil insulin dari kelenjar pankreas manusia, disisipkan ke dalam plasmid bakteri Escherichia coli, sehingga bakteri dapat mengekspresikan gen tersebut dan menghasilkan insulin manusia dalam jumlah yang banyak, mengingat bakteri sangat cepat membelah diri dan bertambah banyak dengan cepat.

Mekanisme Penyisipan Gen/DNA :

1. DNA yang ingin disisipkan, diisolasi dan dipotong oleh enzim endonuklease restriksi, ditempat yang urutan nukleotidanya spesifik.
2. DNA yang akan digunakan sebagai inang, misalnya plasmid bakteri E. coli, diisolasi dan dipotong pula oleh enzim yang sama. Plasmid ini biasanya disebut sebagai vektor pengklon.
3. Fragmen DNA kemudian disisipkan ke dalam vektor dan disatukan oleh enzim endonuklease ligase.
4. Plasmid yang telah disisipi, dimasukkan kembali ke dalam bakteri, kemudian bakteri tersebut dikembangbiakan menjadi banyak, sehingga rekombinan pun ikut bertambah banyak, demikian pula hasil ekspresi gennya.

B. Kloning Gen Eukariotik dalam Plasmid Bakteri

Pengekspresian gen eukariot di dalam ruang lingkup gen prokariot sangatlah sulit, karena kedua gen tersebut susunannya berbeda, selain itu adanya daerah bukan pengkode (intron) di dalam DNA eukariotik yang cukup panjang, dapat mencegah ekspresi gen yang benar oleh sel prokariot.Untuk mengatasi hal tersebut, maka ketika enzim restriksi memotong DNA eukariot, dibagian hulu fragmen DNA tersebut harus disisipi oleh promoter prokariot. Pada saat gen eukariot disisipkan, bakteri dapat mengenali promoter, dan langsung mengekspresikan gen tersebut. Untuk hal yang kedua, bisa diatasi dengan merubah mRNA menjadi DNA komplementer (‘complementary DNA’/cDNA), menggunakan enzim transkriptase balik (‘reverse transcriptase’), yaitu enzim yang diisolasi dari retrovirus. mRNA bisa digunakan karena pada mRNA, intronnya telah dikeluarkan pada saat proses ‘splicing’.

Setelah DNA ditransplantasi menghasilkan DNA rekombinan, maka DNA tersebut harus dimasukkan kembali ke dalam inang, supaya bisa berekspresi. Pemasukkan DNA rekombinan bisa dengan cara elektroporasi (memberikan kejutan listrik untuk membuka membran sel), atau dengan cara penyuntikan (mikroinjeksi), atau dengan cara transformasi, yaitu penyerapan DNA rekombinan dari larutan.

C. Kloning DNA secara In Vitro

Pengklonan DNA di dalam sel tetap merupakan metode terbaik untuk mempersiapkan gen tertentu dalam jumlah banyak. Namun ketika sumber DNA sangat sedikit dan tidak murni, maka dapat digunakan metode PCR (‘Polymerase Chain Reaction’), sehingga setiap fragmen DNA dapat disalin beberapa kali dengan cepat dan diperkuat (amflipikasi) tanpa menggunakan sel. Mekanisme PCR dapat dilihat pada gambar 3. Adapun yang dibutuhkan dalam PCR ini adalah enzim DNA polimerase yang tahan panas, potongan DNA untai tunggal sebagai primer, dan pasokan nukleotida.

Sejak tahun 1985, PCR telah banyak digunakan dalam penelitian biologis kedokteran, sosial, dan hukum. Contohnya : PCR digunakan untuk memperkuat DNA gajah purba (Mamoth), yang telah berusia 40.000 tahun, PCR digunakan untuk mendeteksi pelaku kejahatan dari sampel DNA air mani, darah atau jaringan tubuh pelaku lainnya, atau PCR ini digunakan untuk mendeteksi patogen yang sulit terdeteksi, seperti DNA virus HIV.

VI.   KESIMPULAN

·                Kloning adalah langkah penggandaan (pembuatan tiruan yang sama persis) dari suatu makhluk hidup dengan menggunakan kode DNA makhluk tersebut

·                Kloning sel adalah teknik untuk menghasilkan salinan makhluk hidup dengan menggunakan bahan genetis dari sel makhluk

·                Kloning dapat dilakukan dengan tiga teknik yaitu teknik tranfer nukleus,teknik roslin,teknik honolulu

·                Kloning hewan adalah suatu proses dimana keseluruhan organisme hewan dibentuk dari satu sel yang diambil dari organisme induknya dan secara genetika membentuk individu baru yang identik sama

·                Kloning bermanfaat Untuk pengembangan ilmu pengetahuan dan memperbanyak bibit unggul,dan  Menolong atau menyembuhkan pasangan infertil mempunyai turunan

·                Kloning pada manusia dapat menghilangkan nasab.dan bila Kloning pada perempuan saja tidak akan mempunyai ayah.

·                Kloning pada manusia terdapat dua cara. Petama, Kloning manusia dapat berlangsung dengan adanya laki-laki dan perempuan. Kedua, Kloning manusia dapat pula berlangsung di antara perem­puan saja tanpa memerlukan kehadiran laki-laki.