Apa itu bioteknologi — sejarah dan metode

Bioteknologi adalah sektor industri yang digerakkan oleh sains yang memanfaatkan organisme hidup dan biologi molekuler untuk menghasilkan produk dan terapi terkait kesehatan atau untuk menjalankan proses (seperti sidik jari DNA). Bioteknologi terkenal dengan perannya yang semakin penting dalam bidang kedokteran dan farmasi, dan juga diterapkan di bidang lain seperti genomik, produksi makanan, dan produksi biofuel.

Pengambilan Kunci

  • Bioteknologi adalah cabang ilmu terapan yang memanfaatkan organisme hidup dan turunannya untuk menghasilkan produk dan proses.
  • Produk dan proses ini dapat diterapkan pada beberapa aspek ekonomi mulai dari perawatan kesehatan dan obat-obatan hingga biofuel dan keamanan lingkungan.
  • Perusahaan bioteknologi (biotek) memperoleh produk mereka dari ekstraksi atau manipulasi organisme hidup, dan terdiri dari sektor industri penting dalam perekonomian.
  • Stok biotek dipandang sebagai investasi yang cukup berisiko karena sering tidak menguntungkan sampai obat atau terapi memiliki investasi R&D yang sangat besar, yang mungkin atau mungkin tidak membuahkan hasil.

Memahami Bioteknologi

Bioteknologi melibatkan pemahaman bagaimana fungsi organisme hidup pada tingkat molekuler, sehingga menggabungkan sejumlah disiplin ilmu termasuk biologi, fisika, kimia, matematika, sains dan teknologi. Bioteknologi modern terus memberikan kontribusi yang sangat signifikan untuk memperpanjang umur manusia dan meningkatkan kualitas hidup melalui berbagai cara, termasuk menyediakan produk dan terapi untuk memerangi penyakit, menghasilkan hasil panen yang lebih tinggi, dan menggunakan biofuel untuk mengurangi emisi gas rumah kaca. Insinyur Hongaria Karl Ereky dilaporkan menciptakan istilah “bioteknologi,” yang sering disebut sebagai “biotek,” pada tahun 1919.

Bioteknologi adalah penggunaan teknologi untuk mengubah susunan genetik makhluk hidup. Kloning gen adalah proses mengisolasi dan membuat salinan segmen DNA Jadi bagaimana cara kerja ilmuwan dengan DNA? Itu selalu dimulai dengan urutan. Setelah urutan diketahui, begitu banyak lagi yang bisa dilakukan. Daerah tertentu dapat diisolasi, kloning, diperkuat, dan kemudian digunakan untuk membantu kita.

Perusahaan dalam ruang biotek cenderung menghadapi hambatan signifikan untuk sukses. Salah satu alasan penting untuk ini adalah bahwa biaya penelitian dan pengembangan untuk nama biotek cenderung sangat tinggi. Sementara sebuah perusahaan memfokuskan waktu dan uangnya di bidang-bidang ini, biasanya hanya ada sedikit pendapatan. Karena itu, tidak jarang bagi perusahaan biotek untuk bekerja sama dengan perusahaan yang lebih besar dan lebih mapan untuk mencapai tujuan penelitian dan pengembangan mereka. Sebelum tujuan ini tercapai, perusahaan biotek sangat rapuh. Mungkin inilah sebabnya ruang biotek, sementara selalu tumbuh dengan nama baru, semakin banyak didominasi oleh sekelompok kecil perusahaan besar dalam beberapa tahun terakhir. Perusahaan bioteknologi hampir selalu tidak menguntungkan (beberapa menyarankan bahwa perbedaan antara perusahaan “biotek” dan “farmasi” terletak pada profitabilitas), dan banyak yang tidak memiliki pendapatan nyata sama sekali.

Bioteknologi juga ditandai oleh waktu pengembangan yang panjang; diperlukan satu dekade untuk mendapatkan obat baru dari tabung reaksi ke rak farmasi. Terlebih lagi, ada kemungkinan besar kegagalan, karena 85% hingga 95% dari semua calon obat baru gagal mencapai persetujuan. Namun, bagi mereka yang berhasil, ganjarannya bisa luar biasa dan “dobel harian” tidak pernah terdengar.

Sejarah Bioteknologi

Bioteknologi dalam bentuk dasarnya telah ada selama ribuan tahun, sejak era ketika manusia pertama kali belajar memproduksi roti, bir, dan anggur menggunakan proses fermentasi alami. Selama berabad-abad, prinsip-prinsip bioteknologi terbatas pada pertanian, seperti memanen tanaman yang lebih baik dan meningkatkan hasil dengan menggunakan benih terbaik, dan membiakkan ternak.

Bidang bioteknologi mulai berkembang pesat dari abad ke-19, dengan penemuan mikroorganisme, studi Gregor Mendel tentang genetika, dan kerja terobosan pada fermentasi dan proses mikroba oleh para raksasa di bidang seperti Pasteur dan Lister. Awal bioteknologi abad ke-20 mengarah pada penemuan besar oleh Alexander Fleming dari penisilin, yang masuk ke produksi skala besar pada tahun 1940-an.

Bioteknologi lepas landas dari tahun 1950-an, didorong oleh pemahaman yang lebih baik pada periode pasca-perang fungsi sel dan biologi molekuler. Setiap dekade sejak itu menghasilkan terobosan besar dalam bioteknologi. Ini termasuk penemuan struktur 3D DNA di tahun 50-an; sintesis insulin dan pengembangan vaksin untuk campak, gondong dan rubella pada tahun 60-an; langkah besar dalam penelitian DNA di tahun 70-an; pengembangan obat dan vaksin turunan biotek pertama untuk mengobati penyakit seperti kanker dan hepatitis B di tahun 80-an; identifikasi banyak gen dan pengenalan pengobatan baru dalam beberapa dekade untuk mengelola multiple sclerosis dan cystic fibrosis di tahun 90-an; dan penyelesaian urutan genom manusia di tahun 90-an, yang memungkinkan para ilmuwan di seluruh dunia untuk meneliti pengobatan baru untuk penyakit dengan asal genetik seperti kanker, penyakit jantung, dan Alzheimer.

Bioteknologi Hari Ini

Sektor bioteknologi telah berkembang pesat sejak tahun 1990-an. Industri ini telah melahirkan perusahaan raksasa di bidang medis seperti Gilead Sciences, Amgen, Biogen Idec dan Celgene. Pada ekstrem yang lain adalah ribuan perusahaan bioteknologi kecil dan dinamis, banyak di antaranya terlibat dalam berbagai aspek industri medis seperti pengembangan obat, genomik, atau proteomik, sementara yang lain terlibat dalam bidang-bidang seperti bioremediasi, biofuel, dan produk makanan.

Ada juga pengenalan produk besar dalam obat biofarma. Beberapa produk medis bioteknologi yang paling sering digunakan baru-baru ini diperkenalkan meliputi:

  • Humira AbbVie digunakan untuk mengobati radang sendi, psoriasis, dan penyakit Crohn, di antara penyakit lainnya.
  • Roche’s Rituxan digunakan untuk memperlambat pertumbuhan tumor pada beberapa jenis kanker.
  • Amgen / Pfizer’s Enbrel digunakan untuk mengobati beberapa penyakit autoimun.

Perusahaan bioteknologi berbasis di A.S. dalam hal kapitalisasi pasar pada akhir tahun 2018 adalah Amgen Inc., Gilead Sciences, Celgene Corp, dan Biogen Inc.

Dalam beberapa tahun terakhir, startup bioteknologi telah tumbuh bersama perusahaan teknologi komputer di Silicon Valley dengan bidang bioinformatika yang muncul. Tujuan sebagian besar adalah menggunakan proses bioteknologi untuk membuat obat terobosan.

Metode bioteknologi

Bioteknologi adalah penggunaan teknologi untuk mengubah susunan genetik makhluk hidup untuk tujuan manusia. Umumnya, tujuan dari bioteknologi adalah untuk menciptakan organisme yang berguna bagi manusia atau untuk menyembuhkan gangguan genetik. Sebagai contoh, bioteknologi dapat digunakan untuk membuat tanaman yang tahan hama serangga atau menghasilkan lebih banyak makanan, atau untuk membuat pengobatan baru untuk penyakit manusia.

Bioteknologi menggunakan berbagai teknik untuk mencapai tujuan-tujuannya. Dua teknik yang umum digunakan adalah kloning gen dan reaksi berantai polimerase.

Kloning gen

Kloning Gen adalah proses mengisolasi dan membuat salinan gen. Hal ini berguna untuk berbagai tujuan. Misalnya, kloning gen dapat digunakan untuk mengisolasi dan membuat salinan gen normal untuk terapi gen. Gen kloning melibatkan empat langkah: isolasi, ligasi, transformasi, dan seleksi.

  1. Dalam isolasi, enzim (disebut enzim restriksi) digunakan untuk memecah DNA pada urutan basa spesifik. Hal ini dilakukan untuk mengisolasi gen.
  2. Selama ligasi, dengan enzim ligase DNA menggabungkan gen terisolasi dengan plasmid DNA dari bakteri. (plasmid adalah DNA melingkar yang bukan merupakan bagian dari kromosom dan dapat bereplikasi secara independen.) Ligasi diilustrasikan pada Gambar di bawah ini. DNA yang dihasilkan disebut DNA rekombinan.
  3. Dalam transformasi, DNA rekombinan dimasukkan ke dalam sel hidup, biasanya sel bakteri. Mengubah suatu organisme dengan cara ini juga disebut rekayasa genetika.
  4. Seleksi melibatkan pertumbuhan bakteri yang diubah untuk memastikan mereka memiliki DNA rekombinan. Ini merupakan langkah penting karena transformasi tidak selalu berhasil. Hanya bakteri yang mengandung DNA rekombinan yang dipilih untuk digunakan lebih lanjut.

Reaksi Rantai Polimerase

Reaksi Rantai Polimerase membuat banyak salinan gen atau segmen DNA lainnya. Hal ini dapat dilakukan dalam rangka untuk membuat jumlah besar gen untuk pengujian genetik. Reaksi Rantai Polimerase melibatkan tiga langkah: denaturasi, annealing dan ekstensi. Tiga langkah diilustrasikan pada Gambar di bawah ini. Mereka berulang kali dalam siklus untuk membuat jumlah besar gen.

  1. Denaturasi melibatkan pemanasan DNA untuk memecahkan ikatan yang memegang bersama dua untai DNA. Hal ini menghasilkan dua untai tunggal DNA.
  2. Annealing melibatkan pendinginan untai tunggal DNA dan mencampurnya dengan segmen DNA pendek yang disebut primer. Primer memiliki urutan basa yang melengkapi segmen untai DNA tunggal. Akibatnya, ikatan terbentuk antara untai DNA dan primer.
  3. Perpanjangan terjadi ketika enzim (Taq polymerase atau Taq polimerase DNA) menambahkan nukleotida ke primer. Hal ini menghasilkan molekul DNA baru, masing-masing menggabungkan salah satu untai DNA asli.

Ringkasan

Bioteknologi adalah penggunaan teknologi untuk mengubah susunan genetik makhluk hidup untuk tujuan manusia. Kloning gen adalah proses mengisolasi dan membuat salinan segmen DNA seperti gen. Reaksi berantai polimerase membuat banyak salinan gen atau segmen DNA lainnya.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *