Bertani Protein

January 15, 2008 at 11:04 am

[Kompas, Senin, 14.4.2003; Oleh Arief B. Witarto] BERTANI protein bukanlah istilah yang lazim didengar karena umumnya orang bertani menghasilkan buah atau sayuran. Dengan kemajuan bioteknologi, saat ini, kita bisa pula menggunakan tanaman untuk menghasilkan protein yang memiliki potensi kedokteran, pangan, dan sebagainya.

Bertani protein adalah padanan kata (yang diusulkan penulis) dari molecular farming karena “molekul” yang ditunjuk dari usaha ini adalah protein.

Bioteknologi modern ditandai dengan inovasi Cohen dan Boyer dari Amerika Serikat (AS) yang pada tahun 1975 mengembangkan teknologi rekombinan DNA untuk memproduksi protein asing/rekombinan pada bakteri melalui manipulasi genetik.

Dalam kaitan ini, produksi protein dalam jumlah massal sangat diperlukan. Escherichia coli adalah bakteri yang digunakan pertama kali-dan masih digemari sampai saat ini- sebagai host/inang untuk memproduksi protein rekombinan. Saat ini telah tersedia berbagai macam inang mulai dari mikroba (bakteri, jamur, kapang) sampai kepada sel hewan, makhluk hidup tingkat tinggi (ulat sutra, domba), dan tanaman.

Kenapa tanaman? Keuntungan tanaman yang menonjol adalah biaya produksi yang rendah. Misalnya, untuk memproduksi protein antibodi dengan menggunakan tanaman, biayanya 500-600 USD per gram protein, sementara dengan sel hewan setidaknya perlu 10 kali lebih mahal.

Untuk membiakkan sel hewan diperlukan berbagai media dan reagen seperti vitamin, dan lain-lain yang sangat mahal, sementara dengan tanaman paling banter perlu pupuk saja. Selain itu, bila menggunakan tanaman kita tinggal menyediakan tanah kosong di mana saja dan menanaminya.

Di lain pihak, industri farmasi memerlukan pabrik dengan investasi besar yang kadang mengeluarkan limbah berbahaya. Keuntungan lain, di wilayah dengan iklim tropis seperti Indonesia, tanaman bisa tumbuh sepanjang tahun.

Apa saja yang telah dikembangkan saat ini dengan molecular farming? Berdasarkan aplikasinya bisa dikelompokkan menjadi tiga. Yang pertama adalah aplikasi pada pertanian untuk tanaman transgenik tahan hama.

Beberapa protein yang telah dijadikan target, misalnya, protein Bt-toxin, proteinase inhibitor, alfa-amylase, lectin, polyphenol oxidase dan chitinase. Dalam aplikasi ini, protein tersebut diekspresikan pada bagian tertentu tanaman seperti daun sehingga hama serangga yang memakan daun tersebut dapat mati karena teracuni protein toksin itu.

Sebagian masyarakat meyakini pentingnya aplikasi ini karena mengurangi penggunaan pestisida kimiawi yang berbahaya namun-seperti sudah sering menjadi pembahasan dalam media massa-tak sedikit pula yang mengkhawatirkan dampaknya terhadap lingkungan maupun kesehatan. Mungkin aplikasi ini juga tidak sepenuhnya cocok dengan definisi molecular farming karena produk proteinnya tidak dimanfaatkan secara langsung oleh manusia.

Aplikasi kedua adalah dalam bidang pangan. Protein bagi tubuh manusia menjadi sumber asam amino khususnya yang bersifat esensial seperti lysine, methionine, dan cysteine. Protein prolamin yang banyak terdapat pada tanaman biji-bijian/sereal seperti beras dan jagung, tidak memiliki lysine. Di lain pihak, tanaman polong/kacang-kacangan yang mayoritas mengandung protein globulin, kekurangan cysteine, dan methionine.

Kekurangan asam amino esensial itu biasanya dapat dikompensasi dengan memakan kedelai dan daging ikan. Para peneliti rekayasa protein pun kemudian menemukan “ide gila” untuk membuat pangan super yaitu dengan membuat protein artifisial yang terdiri hanya dari asam amino esensial dan mengekspresikannya pada tanaman.

Walaupun berhasil diujicobakan pada kentang dan tembakau sebagai model pada tahun 1998, tetapi tidak pernah terdengar hasil itu keluar dari laboratorium penelitian. Yang lebih realistis adalah aplikasi untuk pangan ternak. Protein yang berfungsi sebagai enzim seperti phytase, alfa-amylase, dan xylanase diekspresikan dalam tanaman dengan tujuan dapat merusak dinding sel tanaman tersebut sehingga zat-zat makanan yang ada di dalamnya lebih mudah dicerna oleh hewan ternak.

Aplikasi ketiga yaitu pada bidang kedokteran mungkin yang paling bermanfaat dan mendapat banyak perhatian dewasa ini. Sampai-sampai istilah molecular farming sering pula disebut dengan molecular pharming, dari kata pharmacy.

Beberapa sifat tanaman yang khas menjadikan aplikasi ini sangat potensial. Misalnya, virus dan bakteri yang menyerang tanaman tak ada yang menyerang pula manusia sehingga kekhawatiran kontaminasi patogen berbahaya ketika melakukan produksi dengan bakteri, sel hewan, serangga, dan sebagainya bisa dihilangkan.

Melihat kepada prosesnya, aplikasi kedokteran molecular farming ini dapat dibagi menjadi dua, yaitu yang memerlukan ekstraksi sampai mendapatkan protein murni, serta yang kedua dimana produk proteinnya bisa langsung dikonsumsi. Protein seperti epidermal growth factor, erythropoietin, interferon, human protein C, human glucocerebrosidase, dan sebagainya adalah contoh protein obat yang telah diproduksi dalam tanaman dan memerlukan tahapan ekstraksi sampai mendapatkan protein murni.

Sementara itu, beberapa jenis protein antibodi untuk terapi dan protein antigen yang berfungsi sebagai vaksin telah diekspresikan pada umbi ketela, biji jagung, pisang dan lain-lain yang langsung bisa dikonsumsi.

Keberhasilan yang telah dicapai antara lain dengan mengoleskan pada gigi “racikan” daun tembakau yang telah direkayasa untuk memproduksi antibodi tertentu dapat dicegah penempelan bakteri Streptococcus mutans yang menyebabkan kerusakan gigi. Kelak mungkin akan ada pasta gigi yang mengandung racikan tersebut.

Antibodi yang merupakan bagian penting dari sistem pertahanan tubuh kita merupakan salah satu target utama dalam molecular farming. Pengobatan kanker yang tidak membawa efek samping sedikit pun sudah berhasil dicapai untuk kanker jenis tertentu menggunakan antibodi karena protein ini bisa mengenali secara akurat dan tepat sel kanker.

Sayangnya antibodi adalah produk eksklusif yang sangat sulit dan mahal pembuatannya karena menggunakan sel hewan atau binatang langsung. “Plantibody” sebutan untuk antibodi yang diproduksi dalam tanaman merupakan harapan besar dunia kedokteran masa depan.

Edible vaccine atau vaksin yang dapat dimakan adalah aplikasi mole.

Sejarah pengembangan vaksin dimulai dari pembuatannya menggunakan patogen (virus atau bakteri) yang dimatikan atau dilemahkan. Sampai sekarang pun masih banyak vaksin dari jenis ini yang memang terbukti efektif menimbulkan kekebalan tubuh.

Kemajuan biologi molekuler membuat kita jadi mengerti bagaimana mekanisme kekebalan tubuh itu yang disebabkan adanya protein asing (antigen) dari patogen yang dikenali oleh sistem pertahanan tubuh kita. Dengan demikian, muncul kemungkinan membuat vaksin dari antigen yang lebih aman.

Beberapa protein antigen yang pernah dicoba antara lain subunit B cholera toxin, subunit B heat-labile toxin (LT-B) (keduanya penyakit perut), envelope surface protein dari virus Hepatitis B, protein VP dari penyakit kaki-mulut, diekspresikan pada beberapa bagian tanaman.

Uji coba pertama kali pada manusia yang berhasil dipublikasikan pada tahun 1998 oleh grup dari Texas A&M University menggunakan protein LT-B yang diproduksi pada kentang. [*]

Entry filed under: Molecular Farming. Tags: .

Membaca Genom Malaria dan Manfaatnya bagi Pengobatan Bermain dengan Protein


Categories

January 2008
M T W T F S S
     
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031  

Blog Stats

  • 117,955 hits

%d bloggers like this: