MATERI KULIAH BIOTEKNOLOGI PETERNAKAN
Oleh: Dr. Ir. Sutopo, M.Sc
Rekayasa
genetika adalah gambaran dari bioteknologi yang di dalamnya meliputi manipulasi
gen, kloning gen, DNA rekombinan, teknologi modifikasi genetik, dan genetika
modern dengan menggunakan prosedur identifikasi, replikasi, modifikasi dan
transfer materi genetik dari sel, jaringan, maupun organ. Sebagian besar teknik
yang dilakukan adalah memanipulasi langsung DNA dengan orientasi pada ekspresi
gen tertentu. Dalam skala yang lebih luas, rekayasa genetika melibatkan penanda
atau marker yang sering disebut sebagai Marker-Assisted Selection (MAS)
yang bertujuan meningkatkan efisiensi suatu organisme berdasarkan informasi
fenotipnya. Salah satu dari aplikasi rekayasa genetika berupa manipulasi genom
hewan. Hewan yang sering digunakan menjadi uji coba adalah mamalia. Mamalia
memiliki ukuran genom yang lebih besar dan kompleks dibandingkan dengan virus,
bakteri, dan tanaman. Sebagai konsekuensinya, untuk memodifikasi genetik dari
hewan mamalia harus menggunakan teknik genetika molekular dan teknologi
rekombinasi DNA yang memiliki tingkat kerumitan yang kompleks dan mahalnya
biaya yang diperlukan dalam penelitian.
Beberapa
metode yang sering digunakan dalam teknik rekayasa genetika meliputi pengunaan
vektor, kloning, PCR (Polymerase Chain Reaction), dan seleksi, screening
serta analisis rekombinan. Adapun langkah-langkah dari rekombinasi genetik
meliputi:
(1) Identifikasi gen yang diharapkan;
(2) Pengenalan kode DNA terhadap gen
yang diharapkan;
(3) Pengaturan ekpresi gen yang
sudah direkayasa; dan
(4) Pemantauan transmisi gen
terhadap keturunannya.
Memodifikasi
materi genetik hewan telah banyak dilakukan dengan tujuan memiliki berbagai
macam manfaat yang bisa diambil, antara lain:
(1)
Bidang
Sains dan Kedokteran
Hewan
yang secara genetika sudah dimodifikasi atau dikenal dengan istilah Genetically
Modified Animal (GMA) seperti pada hewan uji yakni mencit dapat digunakan untuk
penelitian bagaimana fungsi yang ada pada hewan. Disamping itu juga digunakan
untuk memahami dan mengembangkan perlakuan pada penyakit baik pada manusia
mapun hewan.
(2)
Pengobatan
Penyakit. Beberapa
penelitian telah menggunakan protein pada manusia untuk mengobati penyakit
tertentu dengan cara mentransfer gen manusia ke dalam gen hewan, misalnya domba
atau sapi. Selanjutnya hewan tersebut akan menghasilkan susu yang memiliki
protein dari gen manusia yang akan digunakan untuk penyembuhan pada manusia.
(3)
Modifikasi
Hasil Produksi Hewan. Beberapa negara melakukan rekayasa genetik pada hewan
ternak yang diharapkan akan menghasilkan hewan ternak yang cepat pertumbuhanya,
tahan terhadap penyakit, bahkan menghasilkan protein atau susu yang sangat
bermanfaat bagi manusia. Berikut ini ada beberapa penerapan Rekayasa Genetika
pada beberapa jenis hewan.
A.
Chimera pada Domba untuk
menghasilkan susu seperti manusia
Chimera merupakan fenomena langka. Definisi
Chimera adalah individu yang
memiliki lebih dari satu set populasi DNA yang berbeda satu sama lainnya dan
berasal dari zygote yang
berbeda. Secara garis besar, keanehan genetik ini bisa digolongkan menjadi dua;
Mosaic dan Chimera. Fenomena ini sudah dikenal
sejak tahun 1980, yang dijelaskan oleh de
Grouchy bahwa Chimera adalah hasil dari gabungan
dua zygote (hasil pembuahan
dari dua sperma dan dua sel telur yang berbeda) menjadi satu embrio, sedangkan Mosaic adalah hasil dari kesalahan
yang terjadi pada fase mitosis (post-zygotic)
dalam satu embrio. fenomena Chimera
akan sangat sulit kita lihat, kecuali terdapat kelainan yang sangat mencolok
seperti hermaphrodite (individu
berjenis kelamin ganda).
Ternak chimera dibentuk dengan
cara meramu blastomer berbagai jenis ternak. Sel-sel dari beberapa
embrio dapat digabungkan dalam suatu zona pelucida untuk menghasilkan
seekor hewan yang merupakan kombinasi dari beberapa hewan yang telah
digabung.Chimera memungkinkan embrio dari seekor hewan dititipkan pada hewan
lain yang berlainan speciesnya. Dengan teknik chimera, maka embrio yang akan
dititipkan tersebut telah dimanipulasi sel-selnya sehingga tidak dikenal
sebagai embrio asing dan akhirnya akan dapat berkembang sampai lahir tanpa
adanya penolakan (rejection) dari induk yang dititipi.
Ilmuwan baru-baru ini berkata bahwa
chimera bukanlah barang baru. Tetapi akhir-akhir ini mulai dilirik lagi
mengikuti semaraknya riset sel tunas embrionik (embryonic stem cell research).
Sebab sepertinya tidak berbahaya dan malahan menguntungjan. Misalnya domba
Dolly yang dichimera dengan harapan domba ini bisa menghasilkan susu manusia.
Mereka sebebarnya menyelipkan gen ke dalam genetiknya supaya dihasilkan susu
manusia supaya susu itu bisa diberikan kepada bayi-bayi prematur. Menurut para
perisetnya domba-domba seperti ini akan diproduksi masal.Teknologi reproduksi
pembentukan ternak chimera sangat bermanfaat bagi usaha meningkatkan populasi
hewan-hewan yang hampir punah, baik secara kualitas maupun kuantitas. Dengan
ternak chimera sangat memungkinkan untuk mengghasilkan ternak dengan
karakteristik genetik dan performan yang dikehendaki secara besar-besaran.
B.
Produksi Ternak Sapi Transgenik sebagai Upaya Peningkatan
Mutu Genetik Ternak Sapi
Transfer materi genetik dengan
teknologi rekombinan DNA merupakan suatu metode penemuan baru untuk
menghasilkan ternak transgenik. Ternak transgenic memperlihatkan
bermacam-macam fenotipe baru melalui ekspresi molekul DNA eksogen. Ternak transgenik
dihasilkan dengan injeksimikro gen ke dalam pronukleus sesaat
setelah fertilisasi dan sebelum terjadi pembelahan pertama zigot, selanjutnya
ditanam di dalam rahim induk pengganti. Transfdr gen (transgenik)
artinya penyatuan stabil dari suatu gen dari spesies lain atau bangsa ternak
lain dalam satu spesies, sehingga gen itu berfungsi pada ternak penerima dan
diwariskan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Ternak transgenic
adalah seekor ternak DNA keturunannya telah ditingkatkan melalui penambahan
atau penggantian DNA dari sumber lain melalui rekombinan DNA.
Pada hewan menyusui, kelenjar mammae
adalah target utama untuk teknologi transgenik ini. Laktoferin merupakan
protein yang terdapat dalam air susu ibu merupakan bahan makanan bernutrisi
bagi bayi. Laktoferin merupakan sumber zat besi dan protein terbaik dan
juga mengakibatkan kekebalan alami terhadap penyakit.Produksi sapi transgenik
sangat tergantung pada kualitas embrio satu sel yang akan di injeksi. Bila
embrio diperoleh secara in vivo maka prosedur diawali dengan superovulasi
ternak donor (untuk mendapatkan banyak embrio),koleksi zigot (embrio satu sel),
mikro injeksi DNA pada embrio, kultur embrio sampai fase blastosis , ditransfer
pada temak resipien dan diperoleh sapi transgenik .
Metode yang
dilakukan yaitu transfer gen melalui fibroblast fetus. Jika dibandingkan dengan
prosedur mikroinjeksi pada pronukleus, maka metode ini memberikan hasil yang
lebih maksimal terhadap ekspresi gen yang diinginkan karena screening gen
dilakukan sebelum ditransfer pada oosit yang telah dienukleasi dan memungkinkan
dilakukan kloning sehingga dapat meningkatkan jumlah keturunan transgenik. Pada
metode injeksi inti permasalahan rendahnya teturunan transgenik (sekitar 4 –
5%) belum dapat diatasi karena indentifikasi dari gen yang terkandung pada
keturunan transgenik dilakukan setelah dihasiikan anak dari ternak resipien,
sedangkan pada metode transfer gen melalui inti somatik sel- sel
fibroblastfetus, verifikasi dari gen yang berintegrasi dilakukan sebelum
terjadi fusi sehingga sangat memungkinkan hanya gen-gen yang diinginkan yang
akan mengalami fusi dan berkembang menjadi blastosit. Karena gen-gen yang
diinginkan telah diverifikasi pada tahap awal maka ekspresi gen setelah fusi
lebih optimal dan membuka peluang lain yaitu pembuatan kloning sebelum
blastosit ditransfer pada ternak resipien sehingga baik secara kualitas dan
kuantitatif keturunan ternak transgenik lebih meningkat.
Kloning
adalah tindakan menggandakan atau mendapatkan keturunan jasad hidup tanpa
fertilisasi, yaitu dengan cara mengambil sel dari induk sehingga didapat
keturunan yang mempunyai susunan (jumlah dan gen) yang sama dan kemungkinan
besar mempunyai fenotib yang sama. Kloning bisa dilakukan pada berbagai jenis makhluk
hidup termasuk manusia. Kloning manusia adalah teknik membuat keturunan dengan
cara menggunakan sel tubuh selain sehingga hasil keturunanya mempunyai kode
genetik yang sama dengan induknya.
Di Amerika
ada sebuah perusahaan bernama CSG yang mengkloning kucing peliharaan. Satu hal
yang pasti dalam kloning adalah, banyak hasil kloning yang karakter fisik dan
sifatnya berbeda jauh dengan induk kloningnya. Misalnya, ada kucing yang
dikloning dari kucing hitam, tapi bisa saja dia bercorak kuning emas dengan
kombinasi bulu putih dan hitam. Biasanya kucing punya kulit dasar yang sama
dengan corak bulunya. Dan bisa juga, kucing yang asli punya sifat pendiam dan
kalem, namun hasil kloningnya lebih ceria, aktif, dan bandel.Hasil kloning
yaitu mempunyai gen yang sama dengan induknya. Kalau diumpamakan, jika diri
kita dikloning maka akan ada dua orang kita di dunia ini yang sama. Mengapa
bisa terjadi kucing hasil kloning yang benar-benar berbeda? Berikut ini
dijelaskan proses pengkloningan.
Untuk
kloning kucing, pertama-tama dilakukan pengumpulan sel somatik. Lalu sel itu
dikembangbiakkan secara khusus dan saat hampir membentuk bagian tubuh tertentu,
nukleus atau inti sel diambil dari situ. Berikutnya, ambil nukleus dari ovum
atau sel telur kucing lain. Lalu, nukleus yang sudah dikembangkan tadi
ditanamkan pada ovum kucing lain itu. Proses ini disebut Inseminasi. Dan
akhirnya, ovum ditanam ke rahim induk pengganti sampai akhirnya kucing hasil
kloning lahir.Berarti bisa disimpulkan bahwa persamaan kucing induk dengan kloningnya
hanya pada inti sel telurnya. Gen mahluk hidup memang terdapat dalam nukleus,
namun disamping itu, setiap mahluk hidup mewarisi mitokondria dari induknya.
Lalu walaupun nukleusnya sama seperti kucing induknya, ovumnya berasal dari
kucing lain.Sel ovum juga membawa sifat gen asli kucing lain itu. Jadi kucing
hasil kloning tersebut tidak akan benar-benar persis dengan kucing induknya.
Jika dipermudah, hampir tidak ada bedanya dengan proses kelahiran alamiah.
Rekayasa
Genetika adalah manipulasi gen yang dilakukan untuk memenuhi kebutuhan yang diinginkan
dengan cara kloning, DNA rekombinan, transgenic, chimera, inseminasi dll sesuai
dengan tujuan untuk merekayasa hewan tersebut.Rekayasa genetika ini bermanfaat
dalam Bidang Sains dan Kedokteran Hewan, Pengobatan Penyakit, Modifikasi Hasil Produksi Hewan.
Teknologi reproduksi terus
berkembang untuk meningkatkan konsistensi dan keamanan produk dari ternak yang
berharga secara genetik dan menyelamatkan spesies langka. Pada chimera dibentuk
dengan cara meramu blastomer berbagai jenis ternak. Sel-sel dari
beberapa embrio dapat digabungkan dalam suatu zona pelucida untuk
menghasilkan seekor hewan yang merupakan kombinasi dari beberapa hewan yang
telah digabung.Pada transgenik Ternak dihasilkan dengan injeksimikro gen
ke dalam pronukleus sesaat setelah fertilisasi dan sebelum terjadi
pembelahan pertama zigot, selanjutnya ditanam di dalam rahim induk pengganti.
Transfer gen (transgenik) artinya penyatuan stabil dari suatu gen dari
spesies lain atau bangsa ternak lain dalam satu spesies. Pada cloning kucing
dilakukan dengan pengumpulan sel somatik. Lalu sel itu dikembangbiakkan secara
khusus dan saat hampir membentuk bagian tubuh tertentu, nukleus atau inti sel
diambil dari situ. Berikutnya, ambil nukleus dari ovum atau sel telur kucing
lain. Lalu, nukleus yang sudah dikembangkan tadi ditanamkan pada ovum kucing
lain itu.
