Monday 11 May 2020

KEJURUTERAAN GENETIK


Dato' Dr.Mohd Rushdan Md Noor

PENDAHULUAN 

Kejuruteraan genetik adalah satu bidang sains melibatkan manipulasi gene yang terdapat di dalam molekul DNA. DNA adalah molekul yang terdapat di nukleus sel. Perkataan manipulasi bermaksud melakukan modifikasi, mengambil sebahagian dari gene, membuat salinan gene, memindahkan gene dan lain-lain dengan tujuan untuk mengubah sifat sesuatu organism ataupun untuk menghasilkan produk gene seperti protein, enzim dan lain-lain bagi manfaat kepada manusia. Kejuruteraan genetik boleh diaplikasikan ke atas mana-mana organism daripada virus, bacteria, haiwan, tumbuhan dan manusia.

Memandangkan gene adalah faktor yang mempengaruhi sifat-sifat serta apa yang dapat dilakukan oleh organisma, maka kejuruteraan genetik adalah bidang yang sangat luas dan dapat melakukan banyak perkara.

Untuk mudah memahami bagaimana kejuruteraan genetik membantu manusia, saya mengambil contoh penghasilan insulin yang digunakan untuk merawat pesakit diabetes. Insulin adalah sejenis protein yang berfungsi mengawal gula darah. Ia dihasilkan oleh satu organ bernama pancreas. Seseorang pesakit diabetes mengalami masalah kekurangan insulin. Jadi ahli sains perlu menghasilkan insulin untuk merawat diabetes Terdapat gene di dalam molekul DNA manusia yang mengkodkan insulin. Ahli sains perlu mendapatkan gene ini untuk dimasukkan ke dalam organism lain yang boleh bertindak seperti kilang insulin. Dengan teknologi kejuruteraan genetik, ahli sains dapat menghasilkan insulin di dalam makmal dengan menjadikan bacteria ataupun kulat sebagai kilang insulin. Mereka akan memasukkan gene insulin tadi ke dalam DNA bakteria ataupun kulat yang dinamakan plasmid. Plasmid yang sudah mengandungi gene insulin ini bolehlah dibawa oleh bakteria ataupun kulat tadi dan organisma ini dikenali sebagai GMO (Genetically modified organism). GMO ini akan menjadi umpama kilang menghasilkan insulin di mana gene yang dipindahkan tadi akan ditukarkan kepada protein iaitu insulin. Disebabkan bakteria dan kulat membiak dengan mudah dan cepat, maka gene insulin yang dibawa juga akan disalin semasa pembiakan mereka. Masing-masing akan mengeluarkan insulin yang mempunyai struktur sama seperti insulin manusia. Bakteria ataupun kulat yang digunakan ini akan diletakkan di dalam media yang mengandungi nutrient supaya mereka mudah membiak dan semakin banyak organisma ini membiak, semakin banyaklah insulin dihasilkan. Insulin yang dihasilkan akan dikumpul dan ditulinkan bagi kegunaan manusia (rujuk imej di bawah).  


Proses penghasilan insulin melalui kejuruteraan genetik

EMPAT APLIKASI KEJURUTERAAN GENETIK YANG PENTING

Potensi masa depan kejuruteraan genetik memang sangat besar dan luas. Boleh dikatakan semua aspek kehidupan manusia boleh memanfaatkan teknologi ini. Berikut adalah 4 aplikasi utama yang sedang giat dijalankan oleh manusia.

                   1.   BIDANG PERTANIAN 

Salah satu kegunaan kejuruteraan genetik adalah mengubah sifat sesatu organisma samada untuk melakukan sesuatu fungsi ataupun menjadi organisma yang lebih berkualiti. Organisma ini merangkumi virus, bakteria, kulat, haiwan, tumbuhan dan juga manusia. Organisma yang pertama menjalani modifikasi/ubahsuai adalah bakteria pada tahun 1973. Pada tahun 1974, aplikasi yang sama dilakukan ke atas tikus. Manakala pada tahun 1994, pertama kali teknologi kejuruteraan genetik ini digunakan untuk mengubahsuai bahan makanan sehingga terhasilnya GMO (genetically modified organism) dan GMF (genetically modified foods). Terdapat juga pendapat yang mengatakan kaedah memanipulasi gene ini telah dilakukan semenjak zaman sebelum masihi lagi oleh orang-orang di Timur Tengah dan Afrika Selatan dengan mengubahsuai gandum tetapi bukan dengan teknologi yang moden seperti hari ini.

Kejuruteraan genetik dapat menghasilkan tanaman dan haiwan yang  lebih produktif, lebih tinggi kandungan nutrient, kaya dengan protein, tahan daripada penyakit/cuaca dan untuk tanaman, kurang keperluan baja dan racun serangga. Teknologi ini juga mampu menghasilkan biji benih kentang, jagung, strawberry dan kapas yang lebih tahan lasak dan tidak mudah dirosakkan oleh racun serangga dan racun rumput. Gene yang menyebabkan penyakit juga dapat dikeluarkan untuk menghasilkan tanaman dan haiwan yang sihat. Kejuruteraan genetik telah digunakan untuk menghasilkan kambing yang dapat mengeluarkan susu yang mengandungi protein digunakan untuk merawat penyakit cystic fibrosis.Sila bacalebih lanjut mengenai GMO dan GMF di dalam rencana tulisan saya di pautan ini

2.   BIDANG PERUBATAN 

Kejuruteraan genetik digunakan di dalam penghasilan ubat dan vaksin. Mikroorganisma dan tumbuhan telah digunakan bagi tujuan menghasilkan ubat, vaksin, enzim dan hormon dengan kos yang murah. Gene yang normal dapat dimasukkan ke dalam individu yang mengalami kelainan gene dan manipulasi gene telah dibuktikan bermanfaat untuk menangani penyakit cystic fibrosis, haemofilia, muscular dystrophy dan adenosine deaminase deficiency. Teknologi ini juga boleh menghasilkan lymphokine contohnya alfa-interferon yang merupakan protein untuk membantu sistem pertahanan badan bagi melawan penyakit seperti hepatitis, herpes dan kanser. Di antara hormon-hormon yang dihasilkan melalui teknologi ini adalah insulin, somatostatin, FSH, growth hormone dan erythropoetin. 

Kejuruteraan genetik juga diaplikasikan ke atas haiwan untuk mengkaji penyakit yang dihidapi oleh manusia. Haiwan dijadikan model untuk mengetahui dengan lebih mendalam ciri-ciri penyakit dan kaedah rawatan ke atas manusia. Haiwan yang telah dimodifikasikan secara genetik untuk meransang pembentukan organ manusia bagi tujuan pemindahan organ. Mengubahsuai gene nyamuk pembawa penyakit juga telah dilakukan untuk menghasilkan nyamuk yang tidak mampu membiak dan mati apabila cuba melakukan persenyawaan dengan pasangan mereka. Ini telah dilakukan untuk menangani penyakit malaria dan denggi.

Salah satu kaedah yang digunakan untuk mengubahsuai ataupun mengedit gene adalah CRISPR (disebut krisper). Di dalam teknologi CRISPR, protein Cas9 yang merupakan sejenis enzim digunakan sebagai gunting molekul yang mampu untuk memotong beberapa bahagian DNA yang menjadi punca penyakit ataupun pembawa sesuatu sifat manusia. Jadi gunting ini dapat digunakan untuk mengeluarkan gene yang terpilih dan  membuang atau memperbaiki gene yang rosak ataupun memindahkannya. Jadi teknologi CRISPR ini boleh digunakan untuk tujuan mencegah atau merawat penyakit seperti kanser, cystic fibrosis, katarak dan Fanconi anaemia. Teknologi CRISPR ini masih baru dan sedang dikaji oleh ahli sains dan potensi masa depannya adalah besar.

Penggunaan terapi gene pertama ke atas manusia dilakukan keatas seorang kanak2 yang menghidap penyakit kulit epidermolysis bullosa pada tahun 2015.  Virus digunakan untuk memindahkan gene yang sihat ke dalam sel kulit dan menghasilkan kulit sihat yang kemudiannya dipindahkan kepada kanak2 tersebut.  

Terapi sel stem juga termasuk di dalam kategori kejuruteraan genetik untuk memperbaiki tisu yang rosak ataupun untuk menghasilkan tisu baru bagi merawat angin ahmar, sakit jantung dan lain-lain. Di dalam bidang reproduktif, teknologi ini boleh digunakan untuk mengesan penyakit dan melakukan terapi gene sebelum proses implantasi. Gene juga boleh diklonkan dengan teknologi kejuruteraan genetik. Satu hari nanti gene yang istimewa samada dari manusia atau organisma lain boleh dipindahkan kepada embrio manusia untuk menghasilkan manusia yang hebat. Walau bagaimanapun, aplikasi kejuruteraan genetik ke atas manusia khususnya dalam bidang reproduktif ini masih kontroversial dan mempunyai implikasi etika dan agama.

3.   PENGHASILAN TENAGA 

Teknologi kejuruteraan genetik dapat digunakan untuk menghasilkan tumbuhan yang digunakan sebagai sumber tenaga. Tumbuhan yang dihasilkan tentu tumbuh dengan lebih cepat dan mampu menghasilkan lebih banyak biomass digunakan sebagai bahan api. Biomass yang banyak ini juga dapat diproses menjadi minyak, alkohol, diesel dan lain-lain produk tenaga. Kejuruteraan genetik dapat digunakan keatas organisma tertentu yang dapat menghasilkan enzim cellulase. Enzim ini dapat menguraikan bahan buangan dan ditukarkan kepada gula serta alkohol. 

4.   INDUSTRI 

Bakteria yang telah melalui modifikasi genetik dapat digunakan untuk menghasilkan sebatian kimia industri. Glukosa dapat dihasilkan daripada sukrosa dengan enzim yang diperolehi daripada organisma yang sudah menjalani modifikasi gene. Teknologi ini juga dapat menghasilkan amonia daripada bakteria dan amonia adalah salah satu komponen baja. Recombinan DNA yang merupakan salah satu aplikasi dalam teknologi ini juga dapat digunakan untuk memantau penguraian sampah sarap, produk petroleum dan bahan buangan kilang. Bakteria yang telah diubahsuai secara genetik boleh digunakan untuk menghasilkan bahanapi, membersihkan tumpahan minyak, karbon serta bahan buangan toksik dan mengesan arsenik di dalam air minuman.





KONTROVERSI KEJURUTERAAN GENETIK

Bidang kejuruteraan genetik memang mempunyai potensi masa depan yang sangat luas di dalam banyak bidang. Walau bagaimanapun memang menjadi lumrah, apa2 yang baharu pasti akan wujud kerisauan tentang apakah kesan sampingan yang boleh dibawa oleh teknologi ini khususnya kesan jangkapanjang. Teknologi ini masih belum lagi sempurna di dalam beberapa bidang kerana masih dalam peringkat kajian dan kesilapan boleh berlaku. Memang sukar untuk mengukur apakah tahap kerosakan yang boleh dibawa oleh teknologi ini ke atas alam sekitar. Teknologi ini berpotensi menghasilkan bahan toksik ke atas alam sekitar jika tidak dikawal dengan betul. Ia boleh digunakan oleh pihak yang tidak bertanggungjawab untuk menghasilkan senjata biologi. Memanipulasi organisma seperti bakteria dan virus boleh menghasilkan organisma yang lebih ganas sehingga menyebabkan wabak penyakit. Untuk memastikan penyalahgunaan dan memantau keselamatan, NIH (National Institute of Health), USA telah meluluskan undang-undang mengawal penggunaan organisma penyebab penyakit di dalam teknologi kejuruteraan genetik. Penghasilan haiwan yang lebih kuat dan berkualiti juga berpotensi mengambil-aleh atau mendominasi haiwan-haiwan sedia ada yang lebih lemah contohnya di dalam perebutan makanan sehingga menyebabkan ancaman ke atas haiwan lain. Pemindahan gene kepada tumbuhan juga dikhuatiri akan memindahkan bahan alahan ataupun alergen yang mungkin menyebabkan  alahan kepada pengguna. Jadi adalah penting untuk semua produk yang terhasil daripada teknologi ini melalui proses penilaian yang teliti sebelum dipasarkan.

Di samping itu terdapat juga kebimbangan ke atas kemungkinan menghasilkan serangga perosak ataupun tumbuhan perosak yang lebih tahan lasak akibat adaptasi. Adakah gene yang telah dimodifikasi di dalam makanan itu akan dipindahkan kepada manusia. Kebimbangan tentang pemindahan gene ini sebenarnya wujud di dalam minda masyarakat, ahli-ahli sains telah memutuskan bahawa perkara ini tidak akan berlaku kerana teknologi ini hanya mempercepatkan proses ubahsuai gene yang memang akan berlaku secara semulajadi.

Walau bagaimanapun, umumnya kebimbangan dan kontroversi yang dinyatakan di atas hanyalah pendapat dan tidak disokong oleh bukti yang kukuh. Kajian-kajian besar menunjukkan bahawa produk hasil daripada teknologi ini juga tidak  lebih mudarat daripada produk sedia ada, malahan ada yang lebih baik dan bermutu tinggi. Tambahan pula ada kajian yang menunjukkan penggunaan teknologi ini ke atas tumbuh-tumbuhan dapat mengurangkan pencemaran alam sekitar kerana kurang menggunakan racun serangga. Melalui pemerhatian dan kajian yang besar, setakat ini Ahli Sains belum menemui bukti yang menunjukkan teknologi ini mencemar alam sekitar. Malahan teknologi ini dapat digunakan untuk mengekalkan alam semulajadi seperti mencegah kepupusan haiwan dan tumbuhan yang terancam dengan menghasilkan baka yang tahan lasak dan mekanisma menghapuskan penyakit serta serangan organisma lain. Keseluruhannya teknologi kejuruteraan genetik ini memberi banyak manfaat kepada manusia di dalam banyak aspek kehidupan. Ia boleh dianggap salah satu daripada pencapaian manusia di dalam menjadikan kehidupan ini lebih mudah, lebih selamat dan berkualiti sepertimana penciptaan alat2 teknologi moden yang lain.


Dato’ Dr.Mohd Rushdan Md Noor


 

RUJUKAN

https://www.yourgenome.org/facts/what-is-genetic-engineering

https://www.livescience.com/64662-genetic-modification.html

http://www.biologydiscussion.com/genetic-engineering/applications-genetic-engineering/top-4-applications-of-genetic-engineering/37350

http://www.biologydiscussion.com/genetic-engineering/controversies-and-hazards-of-genetic-engineering/37346

http://www.biologydiscussion.com/genetic-engineering/controversies-and-hazards-of-genetic-engineering/37346

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Genetic_engineering

 

 

 

 

No comments:

Post a Comment