Bioteknologi Hewan: Pengantar Bioteknologi Hewan!
Konsep kultur jaringan hewan pertama kali muncul pada tahun 1903, ketika para ilmuwan menemukan teknik pembelahan sel secara in vitro (dalam tabung reaksi). Ross Harrisson memulai teknik kultur jaringan hewan pada tahun 1907 menggunakan jaringan katak.
Teknik ini awalnya terbatas pada hewan berdarah dingin. Namun, penelitian selanjutnya bahkan membawa hewan berdarah panas ke dalam lingkupnya. Selama bertahun-tahun berbagai jaringan telah digunakan sebagai eksplan, dan teknik kultur jaringan memang menjadi tulang punggung bioteknologi hewan.
Aplikasi Kultur Jaringan Hewan:
Alat-alat bioteknologi modern juga memiliki pengaruh yang luar biasa pada bioteknologi hewan. Banyak teknik inovatif terus digunakan di seluruh dunia untuk memperbaiki ternak. Landasan dari pendekatan ini terletak pada perubahan pada berbagai tingkat biokimia dan molekuler. Teknik ini terbukti sangat berguna dalam mengembangkan hewan yang tahan penyakit, sehat, dan lebih produktif.
Beberapa bidang di mana teknik molekuler ini terbukti bermanfaat meliputi:
Pembiakan binatang:
Meskipun program pemuliaan tradisional telah ada selama bertahun-tahun, penerapannya tetap terbatas. Mereka tidak terlalu spesifik, karena pemuliaan konvensional akan menghasilkan persilangan antara dua hewan di mana banyak gen dapat ditransfer secara bersamaan.
Di sini, beberapa gen mungkin berguna sementara yang lain mungkin menyusahkan. Tetapi teknologi DNA rekombinan telah memungkinkan untuk membiakkan hewan dengan sangat presisi dan akurat. Gen tertentu dapat dimasukkan ke dalam embrio hewan tanpa menyebabkan pergeseran gen lain yang ada pada hewan yang sama.
Salah satu aplikasi utama dari teknik ini adalah pengembangan breed baru dari sapi produktif yang dapat menghasilkan susu yang lebih bergizi. Susu sapi biasa kekurangan laktoferin, protein yang mengandung zat besi, yang penting untuk pertumbuhan bayi.
Para ilmuwan di Gen Pharm International, California, kini telah mengembangkan banteng transgenik Herman, yang telah disuntik mikro dengan gen manusia untuk laktoferin. Peternakan Herman dan keturunannya akan terbukti menjadi sumber baru susu bergizi.
Vaksin:
Miliaran dolar dihabiskan setiap tahun untuk memperbaiki hewan ternak dan perawatan kesehatan mereka. Para ilmuwan sekarang mencoba menggunakan teknologi DNA rekombinan untuk memproduksi vaksin untuk stok hewan. Vaksin yang sangat efektif telah dikembangkan untuk rabies semu babi (virus herpes). Vaksin ini diproduksi secara konvensional dengan membunuh mikroba penyebab penyakit.
Ini berisiko tinggi terhadap kelangsungan hidup beberapa mikroba ini. Contoh umum dari hal ini adalah penyakit kaki dan mulut yang fatal (PMK). Ada banyak contoh di Eropa di mana penggunaan vaksin PMK justru menyebabkan wabah penyakit. Vaksin rekombinan modern tidak disuntikkan dengan kuman ini. Dengan demikian mereka aman untuk digunakan, dan tidak melibatkan risiko seperti itu.
Produksi vaksin konvensional berbiaya tinggi, volume rendah. Tetapi sistem produksi rekombinan modern telah membuka pandangan baru di pasar besar untuk vaksin yang efisien. Vaksin rekombinan juga mendapat skor pada laju perkembangannya yang cepat.
Vaksin konvensional dapat memakan waktu selama dua puluh hingga tiga puluh tahun penelitian dan percobaan sebelum siap digunakan. Ini telah menyebabkan kekurangan vaksin penting. Vaksin modern dibuat dalam rentang waktu yang jauh lebih singkat. Terlebih lagi, vaksin ini aktif bahkan pada suhu ruangan. Pergerakan dan penyimpanan mereka menjadi lebih mudah.
Meningkatkan Nutrisi Hewan:
Nutrisi hewan adalah perhatian utama lainnya yang dapat diatasi melalui alat bioteknologi. Kita telah melihat bagaimana bakteri tertentu telah digunakan secara efisien untuk mengekspresikan protein secara berlebihan untuk aplikasi pengobatan. Demikian pula, protein hewani seperti somatotropin dapat diekspresikan secara berlebihan pada bakteri dan dihasilkan dalam jumlah yang lebih besar untuk tujuan komersial.
Memberikan sejumlah kecil protein ini kepada hewan seperti domba dan sapi telah menunjukkan peningkatan efisiensi konversi pakan hewan. Manipulasi bioteknologi dapat membantu menghasilkan Porcine Somatotropin (PST), yang tidak hanya meningkatkan efisiensi pakan pada babi sebesar lima belas hingga dua puluh persen, tetapi juga memiliki manfaat penting bagi sistem kesehatan manusia. PST juga membantu mengurangi timbunan lemak.
Hormon pertumbuhan lainnya – Bovine Somatotropin (BST) diberikan kepada sapi perah untuk meningkatkan produksi susu sebanyak dua puluh persen. Perawatan hormonal ini meningkatkan asupan pakan ternak, dan juga meningkatkan rasio susu terhadap pakan sebesar lima sampai lima belas persen.
Faktor Pelepas Hormon Pertumbuhan (GHRF) adalah protein lain yang telah dilaporkan meningkatkan efisiensi pakan ternak. Meskipun ini bukan hormon pertumbuhan, ini membantu hewan dalam meningkatkan produksi protein pertumbuhan (hormon).
Penggunaan awal teknologi semacam itu diikuti oleh ketakutan akan transfer hormon-hormon ini ke manusia melalui produk susu dan daging. Namun, penelitian ekstensif secara meyakinkan telah menghentikan ketakutan ini. Pengujian telah membuktikan bahwa protein ini tidak berpengaruh pada tubuh manusia, dan karenanya aman untuk dikonsumsi.
Membuat Hewan Transgenik:
Domba Transgenik:
Dolly, domba itu diciptakan di Skotlandia pada tahun 1997 dengan teknik transfer nuklir. Di sini inti sel susu ‘donor’ disuntikkan ke dalam sel penerima (telur) (intinya telah dibuang). Sel ini kemudian ditanamkan ke ibu pengganti reseptif, dan akhirnya berkembang menjadi Dolly – ‘klon donor’. Ini diikuti dengan kelahiran Polly – domba transgenik yang mengandung gen manusia (Gbr. 3).
Perkembangan Dolly dan Polly, hewan hasil kloning pertama menciptakan gelombang di seluruh dunia. Prestasi ini memang signifikan, karena tidak hanya menandai pencapaian ilmiah yang luar biasa, tetapi juga membuka jalan bagi banyak hewan hasil kloning lainnya, yang membawa protein manusia yang berharga.
Kambing Transgenik:
Dalam hal ini sel janin diperoleh dari janin kambing betina berumur tiga puluh hari. Gen AT III, gen manusia yang mengkode protein anti-pembekuan, dikaitkan ke promotor, dan disuntikkan ke dalam inti sel telur yang baru dibuahi.
Setelah mengeluarkan nukleus sel telur penerima (kondisi enukleasi), sel telur donor menyatu dengan sel fibroblas janin yang memiliki gen manusia. Selanjutnya, embrio hasil kloning dipindahkan ke induk kambing betina penerima.
Keturunan betina yang dikembangkan mampu menghasilkan susu yang mengandung protein manusia. Protein ini dapat dengan mudah diekstraksi dari susu dan digunakan untuk berbagai keperluan farmasi. Pengembangan kambing dengan gen manusia ini adalah salah satu aplikasi pertama dari proses transfer nuklir.
PPL Therapeutics, sebuah perusahaan yang berbasis di Inggris telah mengembangkan lima domba transgenik. Direktur perusahaan, Dr. Alan Colman mengatakan bahwa domba-domba ini adalah realisasi ‘dari visi untuk menghasilkan kawanan atau ternak instan yang menghasilkan protein terapeutik berharga dengan konsentrasi tinggi dengan sangat cepat. Akhir-akhir ini, babi juga telah diklon menggunakan teknik kloning yang lebih inovatif. Babi ini bisa sangat berguna untuk industri makanan.
Xenotransplantasi: Transplantasi Organ dari Satu Spesies ke Spesies Lain
Transplantasi organ, prestasi biotek terbaru, telah terbukti menjadi pengobatan hemat biaya untuk penyakit jantung, ginjal, paru-paru dan penyakit lainnya. Organ dari spesies seperti babi dipercaya sebagai sumber donor organ yang menjanjikan bagi manusia. Praktek ini disebut sebagai ‘Xenotransplantasi’.
Eksperimen xenotransplantasi pertama dilakukan pada tahun 1905, ketika seorang ahli bedah Prancis mentransplantasikan irisan ginjal kelinci ke pasien manusia. Eksperimen pertama transplantasi ginjal simpanse ke manusia dilakukan pada tahun 1963-64. Salah satu pasien yang menerima transplantasi ginjal bertahan selama sembilan bulan.
Katup jantung yang ditransplantasikan dari babi biasanya digunakan untuk mengobati berbagai bentuk penyakit jantung yang parah. Sel hewan yang dienkapsulasi juga dipandang sebagai jalan penelitian yang menjanjikan dalam mengobati diabetes. Penyakit Parkinson dan nyeri akut yang disebabkan oleh terapi obat tertentu. Cairan dan jaringan dari sapi juga telah digunakan untuk memproduksi obat-obatan dan produk kesehatan lainnya selama beberapa dekade.
Hambatan utama xenotransplantasi adalah sistem kekebalan tubuh manusia melawan infeksi. Kadang-kadang masuknya jaringan bukan manusia ke dalam tubuh manusia menimbulkan penolakan yang hiperaktif, dan seluruh tubuh dapat memutus aliran darah ke organ yang disumbangkan. Di sini sekali lagi, bioteknologi masuk untuk menyelamatkan hari. Babi kini dikloning untuk menghasilkan organ, yang akan dikenali oleh tubuh manusia.
Babi ini dikembangkan dengan menyuntikkan materi genetik dari sel kulit babi janin ke dalam telur, yang tidak memiliki materi genetik sendiri. Metode ini dikenal sebagai ‘Teknik Honolulu’, seperti Teruhiko Wakayama dan kelompoknya di Universitas Honolulu (AS) yang pertama kali menggunakan metode ini untuk mengkloning tikus.
Teknik ini telah mengarah pada pengembangan klon mamalia jantan pertama. Metode ini sangat disukai karena hanya melibatkan transfer sel donor janin. Metode lain, seperti yang digunakan dalam kloning Dolly, memerlukan fusi seluruh sel donor dengan sel telur yang telah dienukleasi.
Xena – babi hitam kloning bisa menjadi langkah maju dalam memproduksi organ untuk transplantasi. Langkah selanjutnya adalah memodifikasi genom babi kloning ini, sehingga organ yang diperoleh dari hewan tersebut tidak menimbulkan ancaman penolakan saat digunakan untuk transplantasi. Namun, dilema etis dari transplantasi semacam itu dan kemungkinan penularan virus penyakit yang tidak diketahui masih harus ditangani.
Transfer Embrio:
Transfer embrio sapi adalah teknik manipulasi genetik lainnya. Keuntungan utama transfer embrio adalah meningkatkan kapasitas reproduksi ternak yang berguna seperti sapi dan kerbau. Pemindahan tersebut juga dapat mengurangi interval generasi antara langkah-langkah seleksi dengan memiliki progeni keturunan donor muda yang besar.
Dalam beberapa kasus, transfer embrio bahkan memungkinkan sapi dan kerbau yang telah menjadi mandul karena penyakit, cedera atau penuaan, untuk memiliki keturunan. Teknik transfer embrio (ET) juga telah dikembangkan untuk unta dan anak sapi. Studi ini telah dilakukan di National Research Center on Camel di Bikaner.
