Plant-made Pharmaceuticals

Sebenarnya aku telah lama ingin menulis tentang hal ini, berdasarkan latar belakang mata kuliah farmakognosi yang kadang (baca: sering) menjenuhkan (ups!), namun setiap kali mau menulis, imajinasiku liar kemana-mana. Benakku dipenuhi dengan ladang-ladang tanaman yang termodifikasi secara genetik (genetically modified plants), lantas mengingat juga perkembangan modifikasi genetik dipagari oleh batas-batas etika, lalu rumah kaca dengan modern farmers di dalamnya, kompleks industri berisi ladang, laboratorium dan pabrik; ladang-ladang berisi tanaman yang telah dimodifikasi untuk menghasilkan protein tertentu misalnya insulin, kemudian diekstrak sedemikian rupa sehingga diperoleh insulin dalam volume yang lebih besar dibandingkan volume insulin dari koloni koloni kultur bakteri, secara kultur insulinnya seluas ladang, yang didukung dengan potensi rentang waktu pertanian sepanjang tahun (tuh, bisa ngalahin Eropah ni!). Dan karena protein drugs ini berharga kira-kira $ 50.000 per gram (kalo 1 dolar sepuluh ribu rupiah, berarti sama dengan 500 juta per gram! Coba bandingkan dengan harga jamu? Haha, langit dan bumi), maka kekayaan pun melimpah! And modern farmers in Indonesia would live in wealth. Hehe, imajinasi. [Oalah fa..fa..Such a truly dreamer..]

Plant-Made Pharmaceuticals adalah teknologi dimana dunia tak mengizinkan lagi sebuah tanaman hanya diproses menjadi jamu. Pun konsekuensinya highly expensive fasilitas dan metode yang tak terbantahkan, yang artinya secara hitungan sederhana-tanpa keajaiban, teknologi ini hanya akan menjadi proyek-proyek kecil dan mungkin saking mahalnya, sangat sulit terimplementasi secara besar sebagai peningkat taraf hidup—sumbangsih ilmu pengetahuan, terhadap peradaban masyarakat Indonesia. [Halah..ngomong apa sih fa!,*ya intinya relatif mahal lah untuk Indonesia saat ini]

Btw, out of topic nih, aku pernah merasa agak ilfil pas melihat salah satu gambar kaos di Kokesma, gambarnya gajah ganesha—yang sok imut itu, sedang mengilustrasikan jurusan-jurusan yang ada di ITB kan..,Teknik Perminyakan diilustrasikan dengan si ganesha yang lagi mendorong gerobak berisi jerigen, jualan minyak! hehe; jurusan Teknik Sipil disimbolkan dengan si ganesha pake helm bangunan dan bawa palu, kuli bangunan!; nah giliran jurusan Farmasi gambarnya apa coba? Si ndut ganesha itu lagi gendong jamu! persis mbok bakul jamu, haha, gubrak!.. wis..jan..benar-benar.. pelanggaran HAP (Hak Asasi Pharmacist), yaelah.. emang gw tukang bakul jamu ya. Haha. Ya sudah lah ga papah, asal tukang jamu profesional, hehe. Seperti para tukang ‘jamu’ plant-made pharmaceuticals mungkin. Gitu-gitu kan jamu juga drugs, senyawa penyelamat bumi. [Sudahlah kembali ke jalan yang benar,fah..]

Jadi sebenarnya plant-made pharmaceuticals itu apa fakhria?

Iya, jadi begini, para researcher menempatkan gen pengkode protein—yang berfungsi medis ke dalam suatu tanaman, lantas ia menggunakan tanaman itu sebagai mesin pemroduksi protein tersebut. Protein yang mendasari drugs and vaccines ini dikenal dengan plant-made pharmaceuticals (PMPs). PMPs ini merupakan obat beneran, yang telah disahkan oleh FDA (Food and Drug Administration) Badan POM-nya Amerika. Ini bukan suatu nutraceuticals, yang merupakan komponen pangan fungsional yang dapat meningkatkan kualitas kesehatan, plant-made pharmaceuticals ini tidak dikonsumsi secara langsung dengan memakan mentah-mentah suatu tanaman, namun tanaman hanya digunakan sebagai mesin produksi saja.

Tanaman merupakan pabrik protein yang dapat diandalkan, para researcher ini menyadari bahwa genetika, pertumbuhan, dan perkembangan tanaman relatif sederhana sehingga berpotensi dalam pengembangbiakan genetically modified plant. Tanaman pun menjadi pabrik penghasil protein yang berprospek besar karena hanya membutuhkan modal yang sederhana seperti : cahaya matahari, tanah, air, mineral, dan tentu saja satu set gen yang tepat. Sebaliknya, produksi protein dengan bakteri dan sel mamalia merupakan metode yang sangat mahal dan terbatas pada kapasitas ruangan, lengkap dengan peralatan-peralatannya.

How to make it?

Surprisingly, peralatan yang dibutuhkan tidak terlalu sulit dicari (di Amerika mungkin), [eh tapi menurutku di ITB juga ada kok], sepertinya hampir mirip-mirip peralatan laboratorium genetika-bioteknologi standar seperti ketika memperlakukan bakteri, namun bedanya dibutuhkan ladang juga untuk menumbuhkan genetically modified plant ini.

Langkah pertama yang harus dilakukan adalahmengisolasi gen yang memproduksi protein yang kita inginkan. Setelah itu, proses selanjutnya adalah : pengontrolan DNA agar mengekspresikan protein yang diinginkan, mentransfer gen ke dalam sel tanaman yang ditumbuhkan dalam cawan petri, dan menanam sel tanaman tersebut menjadi tanaman seutuhnya di ladang, lalu panen dan isolasi proteinnya.

Controlling Gene. Gen adalah segmen DNA yang menjadi bagian dalam pembuatan protein tertentu. Gen ini membutuhkan sekuen DNA yang lain yang menentukan kapan dan dimana ia harus ditranskripsi. Sekuen tersebut adalah promoter, ini adalah tempat dimana DNA polimerase terikat dan memulai transkripsi. Jika kita menginginkan suatu gen antibodi diekspresikan di biji, maka kita bisa menambahkan promoter yang sama yang digunakan tanaman untuk memulai ekspresi (‘turn on’) gen pada bijinya.

Transferring Gene into the Plant. Ada dua metode yang bisa dilakukan, yang pertama adalah dengan ‘membungkus’ gen dengan emas kemudian menembakkannya ke dalam sel tumbuhan. Terdengar aneh ya? Memang, dan mahal pula, namun ini benar-benar bisa berhasil meskipun hasilnya kurang konsisten dikarenakan tembakan yang random. Metode kedua adalah menempattkan gen ke dalam plasmid bakteri, biasanya Agrobacterium tumefaciens dan menginfeksikan bakteri tersebut pada tumbuhan. Setelah bakteri itu menginfeksi sel tumbuhan, plasmidnya kemudian akan ditransfer ke dalam sel tumbuhan tersebut. Meskipun bakteri ini memungkinkan menginfeksi ‘tumbuhan utuh’, namun lebih mudah dilakukan pada kultur sel tumbuhan pada cawan petri, atau biasanya disebut kultur jaringan. Setelah tumbuhan tersebut ‘mengadopsi’ gen barunya, kita atur hormon dalam medium pertumbuhannya untuk merangsang perkembangan sel. Setelah beberapa bulan, tumbuhan ini siap dipindahkan ke dalam tanah dan ditumbuhkan dalam rumah kaca atau ladang.

Isolating the Protein. Tanaman rekayasa ini telah menghasilkan banyak protein, lantas tugas kita sekarang adalah ‘memanen’ proteinnya. Langkah pertama tentu saja memanen bagian tumbuhan yang mengandung protein tersebut. Biji, daun, atau akarnya. Bahan ini kemudian digerus dan diekstrasi. Ekstraksi protein ini harus dipastikan optimal tanpa mendegradasi protein itu sendiri. Protein yang diekstrak harus dijamin kemurnian dan kerja protein tersebut juga harus sama dengan protein yang diperoleh dari kultur bakteri. Dari keseluruhan proses, treatmen terhadap protein ini yang memakan biaya paling mahal dan ketelitian yang ekstra.

Penelitian tentang plant-made pharmaceuticals ini merupakan ide yang relatif baru dalam 10 tahun terakhir ini. Enam tahun lalu, penelitian ini baru dikembangkan oleh beberapa perusahaan dan sekitar 20-an universitas di seluruh dunia. FDA dan USDA (Badan POM dan Departemen Agrikultur Amerika) sangat gencar melakukan penelitian ini. Selain itu juga Kanada dan negara-negara Eropa dan beberapa di Asia.

Plant-made pharmaceuticals memungkinkan ekspansi produksi pharmaceuticals sehingga mampu meningkatkan akses masyarakat terhadap obat-obatan biopharmaceuticals dan vaksin. Beberapa plant-made pharmaceuticals telah diuji klinis pada manusia untuk pengobatan cystic fibrosis,penyakit genetik yang menyebabkan tubuh memproduksi mukosa berlebihan sehingga menyelimuti paru-paru dan pankreas, hal ini menghambat sekresi enzim-enzim pencernaan. Untuk menjaga kelangsungan hidupnya, maka diperlukanlah treatmen enzim pencernaan (misalnya lipase) yang diperoleh dari jagung yang telah dimodifikasi secara genetik.

Tanaman yang berpotensi untuk dikembangkan dengan metode ini adalah jagung, tembakau, beras, tebu, barley, tomat, kedelai, wortel, duckweed, alfalfa, safflower, kentang, bayam, dan pisang. Keren ya kalau suatu saat nanti petani-petani di Indonesia ini memproduksi plant-made pharmaceuticals.. pertanian dan perkebunan yang high tech. Membuat vaksin, hormon, dan enzim dari ladang-ladang tropis Indonesia. Membuat vaksin HIV dari ladang jagung mungkin.. atau vaksin flu burung dari ladang wortel.. Pabrik insulin dari persawahan.. Dilarang merokok sedunia dan ladang tembakau dijadikan ‘pabrik enzim’.. Ketika ladang-ladang palawija Indonesia bukan untuk obat bernama jamu lagi… [Makanya belajar yang rajin Fah..Kuliah yang bener! Jangan maen mulu..]. Anyway, hopefully the dreams will come true..

Reference:

BiopharmInternational Magazine

YOUR WORLD Biotechnology Magazine “Planting for the Future”

Lehninger “Principles of Biochemistry”

5 responses to “Plant-made Pharmaceuticals

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s