Bioteknologi

I. PENDAHULUAN

Bioteknologi, manipulasi organisme biologis untuk membuat produk yang bermanfaat bagi manusia. Bioteknologi memberikan kontribusi untuk berbagai bidang seperti produksi pangan, pembuangan limbah, pertambangan, dan obat-obatan.

Meskipun bioteknologi telah ada sejak zaman kuno, beberapa kemajuan yang paling dramatis telah datang dalam beberapa tahun terakhir lebih. Prestasi modern termasuk kepindahan dari gen tertentu dari satu organisme ke organisme lain (dengan cara satu set teknik rekayasa genetik yang dikenal sebagai transgenik), pemeliharaan dan pertumbuhan tanaman-dan genetik seragam hewan-sel budaya, yang disebut klon, dan sekering dari berbagai jenis sel untuk menghasilkan produk medis bermanfaat seperti antibodi monoklonal, yang dirancang untuk menyerang jenis tertentu zat asing.

II. SEJARAH

Francis Crick dan James Watson
Asam deoksiribonukleat (DNA) molekul adalah cetak biru genetik untuk setiap sel dan akhirnya cetak biru yang menentukan setiap karakteristik dari organisme hidup. Pada tahun 1953 ahli biokimia James Watson Amerika, kiri, dan Inggris biofisika Francis Crick, kanan, menggambarkan struktur molekul DNA sebagai double helix, agak seperti tangga spiral dengan langkah banyak individu. Pekerjaan mereka dibantu oleh X-ray gambar difraksi dari molekul DNA yang diambil oleh biofisika British Maurice Wilkins dan Inggris fisik kimia Rosalind Franklin. Pada tahun 1962 Crick, Watson, dan Wilkins menerima Hadiah Nobel untuk kepeloporannya pada struktur molekul DNA.

Pencapaian pertama di bidang bioteknologi berada dalam produksi pangan, terjadi sekitar 5000 bc. Beragam jenis tanaman atau hewan hibridisasi (melintasi) untuk memproduksi berbagai genetik yang lebih besar. Keturunan dari persilangan tersebut kemudian selektif dibiakkan untuk menghasilkan jumlah terbesar dari sifat yang diinginkan (lihat Genetics). Siklus berulang pembiakan selektif menghasilkan banyak kini makanan pokok. Metode ini terus digunakan dalam makanan-produksi program.

Jagung (maizena) adalah salah satu tanaman pangan pertama yang diketahui telah dibudidayakan oleh manusia. Meskipun digunakan sebagai makanan sejak 5000 bc di Meksiko, tidak ada bentuk-bentuk liar tanaman yang pernah ditemukan, menunjukkan jagung yang kemungkinan besar hasil dari beberapa eksperimen pertanian beruntung di zaman kuno.

Era modern bioteknologi memiliki asal-usulnya pada 1953 ketika Amerika biokimia James Watson dan Francis Crick Inggris biofisika disajikan double-helix model mereka DNA. Pada tahun 1960 ahli mikrobiologi Swiss Werner Arber menemukan enzim khusus, yang disebut enzim restriksi, pada bakteri. Enzim ini memotong untai DNA dari setiap organisme pada titik-titik yang tepat. Pada tahun 1973 genetikawan Amerika Stanley Cohen dan Herbert Boyer Amerika biokimia dihapus gen tertentu dari satu bakteri dan dimasukkan ke lain menggunakan enzim restriksi. Acara ini menandai awal dari teknologi DNA rekombinan, biasa disebut rekayasa genetika. Pada tahun 1977 gen dari organisme lain dipindahkan ke bakteri. Pencapaian ini akhirnya menyebabkan transfer pertama dari gen manusia, yang kode untuk hormon, bakteri Escherichia coli. Meskipun bakteri transgenik (bakteri yang gen dari spesies yang berbeda telah ditransfer) tidak bisa menggunakan hormon manusia, mereka memproduksi bersama dengan senyawa kimia mereka sendiri normal.

Pada tahun 1960 sebuah proyek penting yang digunakan hibridisasi diikuti dengan pembiakan selektif untuk meningkatkan produksi pangan dan kualitas gandum dan tanaman padi. Amerika ahli ilmu Norman Borlaug, yang memimpin program tersebut, dianugerahi Hadiah Nobel Perdamaian pada tahun 1970 sebagai pengakuan atas kontribusi penting yang meningkatkan pasokan pangan dunia membuat untuk penyebab perdamaian.

   III. APLIKASI

Bioteknologi telah diterapkan di berbagai bidang. Dalam pengelolaan sampah, misalnya, bioteknologi telah digunakan untuk membuat bahan biodegradable baru. Salah satu bahan tersebut terbuat dari asam laktat yang dihasilkan selama fermentasi bakteri batang jagung dibuang. Ketika individu molekul asam laktat yang bergabung secara kimiawi, mereka membentuk bahan yang memiliki sifat-sifat plastik tetapi biodegradable. Produksi luas dari plastik dari bahan ini diharapkan dapat menjadi lebih ekonomis di masa depan.

Bioteknologi juga memiliki aplikasi di industri pertambangan. Dalam keadaan aslinya, tembaga ditemukan dikombinasikan dengan unsur-unsur lain dalam kalkopirit mineral. Bakteri Thiobacillus ferrooxidans dapat menggunakan molekul tembaga ditemukan di kalkopirit untuk membentuk senyawa tembaga sulfat (CuSO4), yang, pada gilirannya, dapat diperlakukan kimia untuk memperoleh tembaga murni. Ini proses penambangan mikrobiologi digunakan hanya dengan tingkat rendah bijih. Seperti konvensional ditambang bermutu tinggi deposito habis, jumlah tembaga diproduksi menggunakan proses ini kemungkinan akan meningkat. Prosedur juga telah dikembangkan untuk penggunaan bakteri dalam tambang seng, timah, dan logam lainnya.

Bidang kedokteran mempekerjakan beberapa aplikasi yang paling dramatis dalam bioteknologi. Satu muka datang pada tahun 1986 dengan produksi laboratorium pertama yang signifikan dari faktor VIII, protein pembekuan darah yang tidak diproduksi, atau telah sangat mengurangi aktivitas, pada orang yang memiliki hemofilia. Sebagai akibat dari kondisi ini, penderita hemofilia beresiko pendarahan sampai mati setelah menderita luka kecil atau memar. Dalam prosedur ini bioteknologi, gen manusia yang mengkode protein pembekuan darah dipindahkan ke sel-sel hamster tumbuh dalam kultur jaringan, yang kemudian menghasilkan faktor VIII untuk digunakan oleh penderita hemofilia. Faktor VIII telah disetujui untuk produksi komersial pada tahun 1992.

Pencarian untuk Pengganti Darah

Ancaman kekurangan darah global dan ketakutan akan kontaminasi telah mempercepat usaha untuk menemukan alternatif yang mendukung kehidupan. Beberapa senyawa ini terlihat menjanjikan

Karena jumlah orang yang menyumbangkan darah telah menurun dan jumlah orang yang membutuhkan transfusi darah telah meningkat, para peneliti bioteknologi telah bekerja keras untuk mencari zat yang dapat dengan cepat mereproduksi beberapa fungsi darah. Penelitian paling maju berfokus pada sifat pembawa oksigen darah.

Pada pertengahan 1980-an darah menjadi kata yang buruk. Laporan bahwa HIV - virus human immunodeficiency, yang menyebabkan AIDS - ditularkan melalui transfusi menyebabkan kepanikan umum di kalangan masyarakat dan institusi prosedur skrining masif yang baru untuk bank darah A.S. Di beberapa tempat, termasuk Prancis, beberapa dokter yakin bahwa persediaan darahnya aman-padahal tragisnya tidak. Akibatnya, rasa takut belum mereda. Meskipun kemungkinan tertular HIV melalui transfusi adalah antara satu di 450.000 dan satu dalam satu juta, persepsi tetap bahwa kebanyakan darah tercemar.

Reputasi ini, yang memang pantas memang ada, adalah salah satu dari dua masalah utama yang dihadapi bank darah saat ini. Dilema kedua menyangkut pasokan. Di A.S., sebuah negara di mana seseorang memerlukan transfusi setiap tiga detik atau lebih, jumlah donor darah terus turun: tidak lebih dari 5 persen populasi sekarang memberikan darah. Pada saat bersamaan, kelompok orang yang paling sering membutuhkan transfusi, lanjut usia, semakin bertambah. Meskipun perkiraan bervariasi, nampaknya setiap tahun dunia membutuhkan 7,5 juta liter darah; Pada tahun 2030, para ahli mengantisipasi akan ada kekurangan tahunan sebesar empat juta unit (satu unit adalah 500 mililiter) di A.S.

Untuk alasan ini dan lainnya, perlombaan akan menemukan pengganti darah. Meskipun para periset telah menyelidiki kemungkinan sejak tahun 1950an, upaya-upaya yang dilakukan berulang kali setelah Administrasi Makanan dan Obat-obatan, National Institutes of Health dan Department of Defense menyelenggarakan konferensi besar pada tahun 1980an mengenai kebutuhan untuk mengembangkan senyawa tersebut. Para ilmuwan di beberapa institusi dan enam perusahaan telah mengembangkan substitusi. Tapi meski ada kemajuan besar dan harapan, tantangannya tetap besar. Satu dekade ke dalam kampanye, tidak ada solusi sempurna yang bisa dilihat di cakrawala. Bagaimanapun, esensi kehidupan yang diselidiki para peneliti ini, antara kita, berusaha memahami dan memproduksi.

Hati Materi

Darah serumit tantangan untuk menemukan pengganti. Ini terdiri dari sel darah, garam dan zat lainnya, seperti protein dan vitamin, yang tersuspensi dalam plasma. Tiga jenis sel darah - sel darah merah, sel darah putih dan trombosit - terdiri dari sekitar 45 persen volume darah: biasanya, sentimeter kubik darah manusia mengandung antara 4,5 juta dan 5,5 juta sel darah merah, antara 7.000 sampai 12.000 sel putih, dan antara 150.000 dan 400.000 trombosit.

Komplek sel dan senyawa ini melakukan banyak tugas: darah mengangkut nutrisi, hormon dan produk limbah; Ini membela tubuh terhadap infeksi; dan kemampuannya untuk menggumpal mencegah kehilangan darah. Namun sejauh ini fungsi darah yang paling dikenal adalah perannya dalam respirasi dan penangkapan serta pelepasan oksigen dan karbon dioksida. Molekul protein hemoglobin-250 juta yang dapat ditemukan di dalam setiap sel darah merah-adalah kunci proses ini.

Protein yang paling umum dalam darah, hemoglobin ditemukan pada kebanyakan vertebrata dan telah dilestarikan melalui evolusi - yaitu, terlihat sangat mirip pada spesies yang berbeda dan selalu terdiri dari empat rantai polipeptida. Pada manusia, hemoglobin terdiri dari dua alfa identik dan dua rantai beta identik, masing-masing sekitar 140 asam amino. Alfa mengikat kuat ke beta, menciptakan dimer; Dua dimer alfa-beta kemudian saling mengikat satu sama lain, menciptakan tetramer.

Masing-masing rantai polipeptida ini mengandung unit heme, yang pada gilirannya mengandung molekul zat besi. Atom besi ini adalah tempat pengikatan oksigen; Dengan demikian, setiap molekul hemoglobin bisa mengikat empat molekul oksigen. Hemoglobin mengambil oksigen di paru-paru dan mengangkutnya ke seluruh tubuh. Semakin banyak oksigen, molekul hemoglobin berikatan, semakin mahir menyerap gas. Ini karena menyambar molekul oksigen yang mengubah bentuk molekul hemoglobin; Perubahan konfigurasi ini secara harfiah membuka hemoglobin menjadi lebih banyak oksigen, sampai keempat molekul besi terisi. Begitu oksigen dilepaskan dari hemoglobin di berbagai bagian tubuh, sel darah merah mengambil karbon dioksida - produk limbah respirasi seluler - yang bergerak melalui darah ke paru-paru, di mana ia dilepaskan dan, akhirnya, dihembuskan.

Hemoglobin juga bisa mengambil gas lain. Misalnya, peneliti baru-baru ini menemukan bahwa hemoglobin dapat mengangkut oksida nitrat. Nitrat oksida memiliki peran penting dalam, di antara banyak fungsi lainnya, menjaga tekanan darah. Hemoglobin berfungsi sebagai perpindahan vital, membawa gas yang penting bagi tubuh dan fungsinya yang halus.

Sumber hidup

Jelas, kehilangan darah yang parah mengancam banyak proses penting. Jika orang kehilangan 30 sampai 40 persen darah mereka, tubuh mereka dapat mengimbanginya dengan cepat memproduksi sel darah merah, dengan memindahkan darah dari organ yang tidak penting dan dengan mengurangi cairan ke dalam sirkulasi untuk mengembalikan volume darah. Tapi, tergantung pada usia dan kesehatan individu, sekali seseorang kehilangan lebih dari 40 persen darahnya, transfusi pada umumnya dibutuhkan.

Transfusi memiliki sejarah yang panjang dan agak suram. Berbagai cairan telah dicoba selama berabad-abad, termasuk ale, urine, opium, resin tanaman, susu dan darah domba. Pada tahun 1667 Jean-Baptiste Denis, seorang dokter Louis XIV, melakukan transfusi darah manusia-ke-manusia yang terdokumentasi dengan baik. Prosedur itu dilarang di Prancis-juga di Roma dan Inggris tak lama kemudian-saat istri salah satu pasien transfusi Denis menggugatnya. Ternyata pria itu meninggal bukan akibat transfusi melainkan karena istrinya telah meracuninya dengan arsenik. Meski begitu, reputasi transfusi telah ternoda. Mungkin karena alasan yang bagus, karena hal-hal yang dilakukan sering terjadi dalam kematian seperti yang mereka lakukan dalam kehidupan yang berkepanjangan.

Kepentingan medis dalam prosedur tersebut tidak benar-benar terbangun sampai awal 1900-an, ketika ahli patologi Austria-Amerika Karl Landsteiner menemukan sistem kelompok darah ABO dan sangat meningkatkan keberhasilan transfusi. Landsteiner menemukan bahwa dua gula-dia memanggil mereka A dan B-bisa menghiasi permukaan sel darah merah dan setiap individu memiliki beberapa kombinasi atau kekurangan keduanya. Saat ini dokter mengetahui bahwa ada empat kombinasi tersebut dan, karenanya, golongan darah. Jika jenis ini dicampur selama transfusi, antibodi yang ditemukan di aliran darah pasien bereaksi terhadap gula, yang disebut antigen, pada permukaan sel darah merah donor. Reaksi ini menyebabkan gumpalan kecil, hemolisis (ketika hemoglobin bocor keluar dari sel darah merah) dan, kemudian, kematian.

Pencocokan harus tepat. Tipe A dapat diberikan kepada seseorang dengan darah A atau AB; tipe B untuk seseorang dengan darah B atau AB; dan AB hanya bisa diberikan pada tipe AB lainnya. Tipe O, yang tidak memiliki antigen A maupun B, dapat diberikan kepada siapa saja - membuat mereka dengan O donor universal - tetapi tipe O hanya dapat menerima O. Akhirnya, tipe AB adalah akseptor universal: mereka dapat menerima A, B, AB atau HAI.

Pengetikan darah juga harus memperhitungkan kelompok Rh. Bekerja dengan monyet rhesus pada tahun 1940an, para peneliti menemukan bahwa darah dapat memiliki antigen Rh, dalam hal ini disebut Rh +. Tidak ada antigen itu, darahnya diberi label Rh-. Transfusi harus memberi Rh + darah hanya untuk pasien Rh +; Rh- darah, bagaimanapun, dapat diberikan kepada Rh + dan Rh-individu.

Lebih dari 23 juta unit darah ditransfusikan setiap tahun, laporan American Association of Blood Banks. Risiko kematian akibat transfusi darah adalah sekitar satu dari 100.000 - dibandingkan dengan kemungkinan kematian dua kali 100.000 karena kecelakaan mobil atau satu dari 10.000 kematian akibat influenza. Risiko ini mencakup kemungkinan kesalahan pengetikan darah serta infeksi bakteri dan virus. Seperti telah disebutkan sebelumnya, transfusi telah mengandung HIV. Pada bulan Juni 1997, 8.450 orang telah mengembangkan AIDS sebagai hasil dari darah yang terkontaminasi, menurut Centers for Disease Control and Prevention; Jumlah ini tidak mencerminkan infeksi yang sebenarnya, karena gejala AIDS memerlukan waktu bertahun-tahun untuk berkembang. Transfusi juga bisa mengenalkan berbagai bentuk virus hepatitis. Sebuah studi baru-baru ini di New England Journal of Medicine menyatakan bahwa seseorang memiliki peluang terkena virus hepatitis B satu kali dalam 63.000 kemungkinan dan kemungkinan hepatitis C satu kali dalam 103.000 orang.

Dua Jalan

Pengganti darah yang berhasil harus memenuhi persyaratan minimum, namun lumayan,. Ini harus tidak beracun, bebas dari penyakit dan mudah diangkut; itu tidak bisa menimbulkan respon kekebalan; dan itu harus bekerja untuk semua jenis darah. Senyawa ini juga harus tetap beredar sampai tubuh mampu mengembalikan darahnya sendiri, dan kemudian harus diekskresikan tanpa efek samping. Karena penyimpanannya sangat sulit dan mahal-darah harus dijaga pada suhu empat derajat celcius, dan, pada saat itu, tetap segar maksimal 42 hari - pengganti yang baik harus memiliki umur simpan yang panjang. Dan, jika itu ideal, yang meniru akan melakukan banyak tugas darah.

Pengganti darah pada atau datang di pasar berusaha untuk memenuhi semua persyaratan ini kecuali yang terakhir; Mereka hanya berfokus pada reproduksi tugas paling mendasar - yaitu mengangkut oksigen. (Mereka berbeda dari apa yang disebut ekspeditur volume - seperti larutan garam, plasma atau dekstrosa - yang telah dikembangkan hanya untuk meningkatkan volume darah, bukan untuk mengembalikan fungsi lainnya.) Selama bertahun-tahun, dua pendekatan utama untuk mengembangkan pengganti darah telah muncul: satu didasarkan pada bahan kimia; yang lain bergantung pada hemoglobin.

Pendukung larutan berbasis kimia bergantung pada senyawa pengangkut oksigen sintetis, yang dikenal sebagai perfluorocarbons (PFC) -komposisi serupa dengan Teflon. Advokat strategi berbasis hemoglobin berpendapat bahwa kemampuan darah untuk menangkap dan mengangkut gas dapat diproduksi ulang hanya dengan menggunakan hal yang sebenarnya. (Penelitian lain sedang berlangsung namun belum menghasilkan produk yang dalam uji klinis, termasuk produksi hemoglobin pada hewan transgenik, perubahan permukaan sel darah merah untuk menghasilkan donor universal sel darah merah, pengeringan beku darah merah sel dan enkapsulasi hemoglobin menjadi liposom - atau disebut sel neo merah.)

PFC dapat melarutkan sejumlah besar gas seperti oksigen dan karbon dioksida. Mereka terkenal di tahun 1960an, ketika Leland Clark dari University of Alabama menunjukkan bahwa tikus yang direndam dalam cairan PFC dapat bernafas dengan normal. Contoh yang lebih baru dipikirkan dalam film 1989 The Abyss, di mana sebuah karakter bertahan dalam menyelam laut dengan 'menghirup' cairan pembawa oksigen. Karena mereka inert dan tidak akan larut dalam plasma, PFC yang dikembangkan saat ini harus diemulsi dengan agen yang memungkinkannya membentuk partikel yang kemudian dapat menyebar dalam darah.

Tidak seperti hemoglobin-yang secara aktif mengambil dan membebaskan oksigen-perfluorokarbon memberikan gas secara pasif. Oksigen dari paru-paru bergerak langsung ke PFC yang mengambang di plasma, melewati sel darah merah; PFC kemudian pergi ke bagian tubuh lainnya, di mana mereka berdifusi di kapiler, bertukar oksigen dengan karbon dioksida.

Salah satu manfaat PFC adalah bahwa jumlah oksigen yang dapat mereka ambil berbanding lurus dengan jumlah oksigen yang dihembuskan. Jadi, pasien dapat diberi gas dengan tekanan oksigen parsial lebih tinggi daripada yang ditemukan di udara ruangan, dan PFC dapat menyerap dan mengangkut lebih dari itu. PFC juga dapat mentransfer gas dengan cepat, karena gas tidak harus berdifusi melintasi selaput sel darah merah. Molekul hemoglobin, di sisi lain, hanya bisa membawa empat molekul oksigen pada satu waktu - terlepas dari jumlah oksigen yang tersedia - dan gas harus bergerak melintasi selaput darah.

PFC dibersihkan dari sirkulasi oleh sistem retikuloendotelial, yang menyimpan tetesan di limpa dan hati sampai mereka dihembuskan sebagai uap oleh paru-paru. Tetesan dibersihkan dalam waktu empat sampai 12 jam injeksi PFC ke dalam tubuh, namun sedikit yang diketahui tentang efek jangka panjang retensi PFC.

Ketika PFC pertama kali digunakan sebagai pengganti darah pada tikus pada tahun 1960an, mereka memiliki kekurangan yang serius: mereka tidak diekskresikan dengan baik dan akan terakumulasi dalam jaringan tubuh. Pada tahun 1980an, bagaimanapun, versi baru PFC memasuki perkembangan klinis. Senyawa ini, Fluosol-DA (dibuat oleh Green Cross Corporation di Osaka, Jepang), telah disetujui di A.S. untuk digunakan pada pasien tertentu, termasuk beberapa yang menolak transfusi darah karena keyakinan agama. Tapi komplikasi penyimpanan, efek samping dan efikasi yang rendah mencegahnya untuk tidak digunakan secara luas.

Set berikutnya pengganti berbasis PFC, yang dirancang untuk mengatasi masalah ini, saat ini dalam pengembangan klinis. Salah satu yang disebut Oxygent (dibuat oleh Alliance Pharmaceutical Corporation di San Diego) memiliki umur simpan dua tahun jika didinginkan. Lain, PFC yang lebih baru menghasilkan oksigen sebanyak empat kali lebih banyak dari versi sebelumnya. Namun, meningkatkan kapasitas pembawa oksigen darah dapat menyebabkan akumulasi oksigen di jaringan, yang, pada gilirannya, dapat menyebabkan kerusakan. Studi klinis tentang substitusi berbasis PFC sedang berlangsung, dan para periset mencoba menemukan cara untuk mengurangi efek samping.

Sejauh ini, jumlah peneliti terbesar yang bekerja pada substitusi darah telah berfokus pada manipulasi struktur hemoglobin. Ternyata, senyawa tersebut diuji sebagai pengganti darah sejak tahun 1868, saat sebuah eksperimen menginjeksi anjing dengan hemoglobin. Hasilnya pun tidak menjanjikan. Anjing-anjing menjadi sakit dan menderita kerusakan ginjal parah, dan kemampuan darah mereka untuk mengangkut oksigen menurun. Menjadi jelas bahwa ketika hemoglobin anjing itu telanjang - artinya, ia kekurangan selubung sel darah merah - menjadi tidak stabil. Ini memecah ke dalam dimer nya, masuk ke dalam ginjal, di mana itu menyebabkan kerusakan, dan akhirnya diekskresikan hanya dalam beberapa jam. Subunitnya sangat kecil sehingga tidak bisa disaring oleh sistem ginjal atau dikembalikan ke tubuh.

Mencari Hemoglobin

Masalah yang sama bisa timbul dengan hemoglobin manusia. Agar efektif, hemoglobin harus mengandung senyawa yang dikenal sebagai 2,3-diphosphoglycerate (2,3-DPG), yang hadir hanya di sel darah merah. Tanpa 2,3-DPG, hemoglobin mengikat oksigen di paru-paru tapi tidak akan melepaskannya di tempat lain di tubuh. Tanpa 2,3-DPG dan unsur-unsur lain dari sel darah merah, hemoglobin juga rentan terhadap auto-oksidasi - selama atom besi berubah keadaan dan secara ireversibel kehilangan kemampuan mereka untuk mengikat molekul gas.

Pada tahun 1969 ilmuwan menemukan bahwa mereka dapat membalikkan proses ini dengan memodifikasi hemoglobin tak terikat secara kimiawi. Pada titik ini, sekali lagi mempertimbangkan menggunakan senyawa ini sebagai pengganti darah. Periset kemudian menemukan beberapa modifikasi yang efektif: rantai alpha-alpha, beta-beta atau alpha-beta cross-linking; polimerisasi molekul hemoglobin; atau konjugasi dengan polimer yang disebut polyethylene glycol (PEG), senyawa yang ditemukan pada beberapa makanan dan kosmetik. Karena modifikasi biasanya meningkatkan ukuran molekul hemoglobin, kerusakan ginjal bisa dihindari, dan zat pengganti tidak membuat tubuh begitu cepat.

Sejauh ini, lima produk sedang diuji pada orang-orang di A.S. Beberapa di antaranya terbuat dari darah yang disumbangkan yang terlalu tua untuk digunakan. PolyHeme, diproduksi oleh Northfield Laboratories di Evanston, Illinois, adalah hemoglobin manusia terpolimerisasi yang sedang dievaluasi sebagai pengganti darah selama operasi. Senyawa ini dibuat dengan piridoksilasi, yang melibatkan pembentukan kembali molekul hemoglobin untuk memperbaiki kemampuan pembawa oksigennya, dan kemudian polimerisasi untuk meningkatkan ukurannya. HemAssist, yang dibuat oleh Baxter International di Deerfield, Illinois, juga dipersiapkan dari darah manusia yang ketinggalan jaman. Bentuk hemoglobin cross-linked ini sedang diuji selama operasi jantung dan juga pada orang-orang yang menderita syok hemoragik dan pada pasien trauma.

Produk lain menggunakan pendekatan yang berbeda. Optro, oleh Somatogen di Boulder, Colorado, cross-link subunit hemoglobin manusia dan diproduksi secara rekombinan [melalui penyambungan gen] di Escherichia coli [bakteri yang sering digunakan bioteknologi untuk memproduksi protein]. Dan Hemopure, oleh Biopure di Cambridge, Mass, terbuat dari hemoglobin terpolimerisasi dari darah sapi. Pengganti ini sedang dipelajari untuk digunakan dalam trauma, operasi dan anemia sel sabit.

Penelitian kami, yang dilakukan di Enzon di Piscataway, N.J., juga berpusat pada hemoglobin sapi. Hemoglobin semacam itu murah, mudah didapat dan, tidak seperti hemoglobin manusia, tidak memerlukan kehadiran 2,3-DPG untuk mengantarkan oksigen. Dengan menggabungkan hemoglobin sapi dengan PEG, kita telah mampu menstabilkan molekul, membuatnya lebih besar dan meningkatkan waktu yang bisa dihabiskan di dalam tubuh.

PEG-hemoglobin saat ini sedang dievaluasi sebagai cara untuk meningkatkan pengobatan radiasi tumor padat tertentu. Banyak tumor semacam itu memiliki tingkat oksigen rendah pada intinya, dan karena terapi radiasi membutuhkan oksigen agar efektif, mereka melawan radiasi. Dengan menggunakan PEG-hemoglobin, beberapa dokter telah berhasil mendapatkan oksigen ke tumor. Pengganti ini juga digunakan untuk pengobatan stroke dan iskemia (pembatasan lokal dalam suplai darah ke jaringan tubuh]: karena hemoglobin bebas lebih kecil dari sel darah merah, ia dapat melakukan perjalanan ke pembuluh darah tersumbat, mengantarkan oksigen ke oksigen- sel kelaparan.

Keselamatan di Pengganti

Meski terbukti kemajuannya, usaha mencari pengganti darah terus diganggu oleh kurang sukses. Untuk setiap kemajuan, ada retret. Karena volume yang akan diberikan kepada setiap pasien, periset harus mengatasi masalah keamanan yang tidak timbul karena terapi yang diberikan dalam jumlah yang lebih sedikit. Sebagian besar obat dikeluarkan dalam miligram; pengganti berbasis hemoglobin akan diberikan dalam jumlah yang sama dengan 50 sampai 100 gram. Ini karena pengganti darah juga digunakan untuk tujuan memulihkan volume darah selain kapasitas pembawa oksigen.

Selanjutnya, efek jangka panjang dari pengganti ini tidak diketahui. Semua yang diuji menunjukkan beberapa toksisitas jangka pendek-termasuk hipertensi, penutupan ginjal dan kerusakan, peningkatan detak jantung, dan nyeri gastrointestinal. Karena sebagian besar pengganti darah akan diberikan dalam situasi yang mengancam jiwa, periset harus membuktikan bahwa manfaat jangka pendek lebih besar daripada risiko jangka panjang - dan juga risiko yang timbul dari penggunaan kronis.

Setiap bentuk pengganti darah juga menghadapi rintangan tersendiri. Senyawa berbasis PFC harus mengatasi masalah retensi, toksisitas, kehidupan bersirkulasi pendek dan bahaya pemberian oksigen terlalu banyak. Pengganti darah yang menggunakan darah manusia ketinggalan zaman dihadapkan pada masalah untuk menemukan bahan sumber yang cukup. Genetically engineered, rekombinan hemoglobin harus diproduksi dalam jumlah yang mengejutkan - 53.000 kilogram per tahun - untuk memenuhi hanya 10 persen dari permintaan A.S.; Produksi semacam itu membutuhkan fasilitas mahal dan mahal. Akhirnya, pengganti berbasis sapi harus mengatasi bahaya penularan ensefalopati spongiform sapi dan mungkin penyakit lain yang belum teridentifikasi. Produsen dapat menghindari penggunaan sapi yang diberi makan produk sampingan hewan yang dipersalahkan atas penyebaran penyakit sapi gila, tetapi mereka harus memastikan bahwa tidak ada agen penyebab penyakit lain yang hadir dan bahwa tidak ada tanggapan kekebalan yang merugikan bagi manusia yang menerima seekor sapi produk berbasis

Terlepas dari tantangan ini, pengganti darah dalam uji klinis akan tersedia dalam waktu dekat. Setelah disetujui oleh Food and Drug Administration, produk akan menghadapi ujian akhir: konsumen. Apa yang akan konsumen mau bayar untuk produk semacam itu? Atau, yang lebih penting, apa yang akan dibayar oleh penyedia layanan kesehatan? Mengingat besarnya biaya pembangunan, produk ini niscaya akan memakan biaya dua sampai lima kali lebih banyak daripada darah; rumah sakit saat ini membayar antara $ 60 dan $ 85 untuk satu unit darah, dan biaya penanganan sering menaikkannya menjadi sebanyak $ 240 per unit. Pasar pengganti darah diperkirakan mencapai $ 5 miliar per tahun-dan hanya di A.S. saja.

Masalah biaya samping, bagaimanapun, pengganti darah secara signifikan dapat memperbaiki perawatan kesehatan. Menghambat kekurangan darah dan mengurangi kekhawatiran akan kontaminasi hanya dua manfaatnya. Dokter dapat menggunakan pengganti untuk pelestarian organ, dalam pengobatan anemia anemia dan anemia sel sabit dan selama angioplasti, serta prosedur lainnya. Kemungkinannya tidak ada habisnya.

   IV. KONTROVERSI

Beberapa orang, termasuk para ilmuwan, objek untuk setiap prosedur yang mengubah komposisi genetik dari suatu organisme. Kritikus khawatir bahwa beberapa bentuk diubah secara genetik akan menghilangkan spesies yang ada, sehingga mengganggu keseimbangan alami organisme. Ada juga kekhawatiran bahwa eksperimen DNA rekombinan dengan mikroorganisme patogen dapat mengakibatkan pembentukan bentuk-bentuk yang sangat virulen yang, jika tidak sengaja dilepaskan dari laboratorium, akan menyebabkan epidemi di seluruh dunia. Beberapa kritikus menyebutkan dilema etis yang terkait dengan produksi organisme transgenik.

Pada tahun 1976, sebagai tanggapan terhadap kekhawatiran akibat bencana yang tidak diatur prosedur rekayasa genetika, National Institutes of Health menciptakan tubuh aturan yang mengatur penanganan mikroorganisme dalam eksperimen DNA rekombinan. Meskipun banyak dari aturan telah rileks dari waktu ke waktu, pembatasan tertentu masih dikenakan pada mereka yang bekerja dengan mikroorganisme patogen.

V. KESIMPULAN

Jadi, Apakah Rekayasa Genetika menguntungkan Masyarakat?
Ada dua pendapat yang bertentangan mengenai hal ini:

A. PENDAPAT ke-1 : Studi Teknik Genetika memberi manfaat bagi Masyarakat

Rekayasa genetika, perubahan bahan herediter organisme, biasanya digunakan untuk meningkatkan produksi tanaman pangan dan hewan, mendiagnosis penyakit, dan memperbaiki perawatan medis. Rekayasa genetika memang kontroversial, karena banyak orang percaya hal itu dapat menyebabkan kerusakan pada manusia, hewan, dan lingkungan. 

Genetika akan menjadi teknologi yang memungkinkan kunci abad kedua puluh satu, teknologi informasi, teknologi bahan, dan teknologi energi yang menyaingi.

Efek dari semua teknologi yang memungkinkan ini akan menjangkau bisnis dan masyarakat secara luas, namun kemajuan genetika pada khususnya akan sangat penting bagi banyak bidang sains dan teknologi dan fungsi masyarakat, termasuk kesehatan dan kedokteran, makanan dan pertanian, nanoteknologi, dan manufaktur. .

Salah satu manfaat genetika yang sudah sangat terlihat adalah forensik. Identifikasi DNA secara signifikan akan meningkatkan kriminologi. Ini dapat menyebabkan penurunan kejahatan kekerasan, identifikasi orang tua yang meninggal, dan pencegahan kecurangan. Bahkan mungkin menghalangi pemerkosaan dan pembunuhan, karena pelaku potensial takut meninggalkan sidik jari DNA mereka di tempat kejadian.

Meningkatnya minat masyarakat terhadap genetika terkait dengan kesadaran bahwa manusia mampu membentuk evolusi sendiri dan spesiesnya sendiri. Kita tidak lagi harus menunggu seleksi alam yang relatif lambat. Genetika akan membawa kemampuan mempercepat dan mengarahkan evolusi di sepanjang jalur pilihan kita. Menghilangkan penyakit genetik, misalnya, mungkin memakan waktu berabad-abad melalui seleksi alam namun bisa dilakukan dalam beberapa dekade melalui manipulasi genetik.

Kekuatan ini pasti akan mengilhami perdebatan global yang mendalam tentang bagaimana genetika seharusnya dan tidak boleh digunakan.

Ekonomi Genetik

Di bidang ekonomi, genetika bisa memberi penghargaan kepada orang-orang yang berinvestasi di dalamnya untuk jangka panjang. Ini adalah industri untuk modal pasien. Penyebarannya di banyak industri akan menjadikannya faktor yang semakin penting dalam ekonomi global.

Genetika bukanlah industri tipikal, karena tidak diukur sebagai entitas yang terpisah. Ini akan menjadi bagian dari, atau tertanam dalam, begitu banyak industri sehingga statistik pemerintah tidak akan berusaha seperti itu. Sebuah tebakan yang bagus adalah bahwa genetika akan mencakup sekitar 20% produk domestik bruto, atau kira-kira $ 2 triliun pada tahun 2025.

Penekanan awal penggunaan genetika untuk memperbaiki kesehatan manusia dan penyakit peperangan akan ditambah dengan aplikasi yang lebih eksotis, seperti manufaktur dan bahan, peningkatan manusia, energi, rekayasa lingkungan, dan restorasi dan pengelolaan spesies. Industri makanan dan pertanian, misalnya, terus mengembangkan penggunaan genetika mereka. Uang muka akan datang dari penerapan apa yang tampak seperti terobosan terisolasi ke dalam kerangka sistem. Sebagai contoh, peneliti yang bekerja untuk memberantas suatu spesies belalang dapat mengembangkan mikroorganisme yang berguna dalam mengubah limbah tanaman menjadi energi biomassa.

Pengelolaan Genetika dan Spesies

Genom dari banyak hewan, ikan, serangga, dan mikroorganisme akan berhasil, yang mengarah pada pengelolaan, kontrol, dan manipulasi kesehatan dan propaganda mereka yang lebih halus - atau eliminasi mereka.

* Hewan perancang. Program genetik rutin akan digunakan untuk meningkatkan hewan yang digunakan untuk produksi makanan, rekreasi, dan bahkan hewan peliharaan. Kambing, misalnya, sangat sesuai dengan manipulasi genetik. Di negara-negara makmur, kambing akan digunakan untuk memproduksi senyawa farmasi; Di negara-negara yang kurang berkembang, kambing akan menghasilkan susu protein tinggi.

Ternak akan disesuaikan untuk meningkatkan pertumbuhan, mempersingkat masa gestasi, dan meningkatkan nilai gizi. Petani akan dapat memesan gen yang mereka inginkan dari gen bank untuk ditransmisikan ke biofaktori lokal, di mana hewan dengan karakteristik yang diinginkan kemudian akan diproduksi dan dikirim.

Hewan transgenik, yang berbagi gen dari dua atau lebih spesies, dapat diciptakan untuk menahan lingkungan yang kasar. Gen dari llama yang keras di Amerika Selatan, misalnya, dapat diperkenalkan ke unta di Timur Tengah - dan sebaliknya - untuk memperluas jangkauan masing-masing. Beberapa spesies akan diperkenalkan ke daerah yang sama sekali baru. Burung beo dapat dimodifikasi untuk menahan suhu dingin di Amerika Utara, menjadi anugerah bagi pengamat burung di Amerika Serikat.

Hewan piaraan transgenik bisa menjadi populer: Gen dari pelari Labrador ringan dapat dimasukkan ke dalam genom terrier pit bull.

* Pengendalian hama. Genetika akan memainkan peran sentral dalam pengelolaan hama. Perlombaan senjata antara serangga dan pestisida telah ditandai oleh manusia yang memenangkan pertempuran, namun serangga memenangkan perang. Genetika akan mengubah air pasang.

Salah satu caranya adalah dengan membiakkan feromon ke tanaman sekitarnya untuk memancing hama menjauh dari mangsa yang mereka inginkan. Hama juga akan disterilkan melalui rekayasa genetik untuk mengganggu populasi mereka. Resistensi rekayasa genetika terhadap hama akan umum dilakukan melalui teknik seperti yang mendorong tanaman menghasilkan senyawa pelindung atau repellant mereka sendiri.

Serangga yang membawa penyakit juga akan ditargetkan melalui rekayasa genetik untuk mengendalikan populasi mereka. Diharapkan malaria akan segera dieliminasi dengan cara ini.

* Meningkatkan tanaman. Petani masa depan mungkin sudah mendekati kontrol total genetika tanaman. Tanaman akan memberi hasil lebih tinggi dan lebih tahan terhadap penyakit, embun beku, kekeringan, dan stres. Mereka akan memiliki protein yang lebih tinggi, minyak yang lebih rendah, dan tingkat fotosintesis yang lebih efisien daripada sebelumnya. Proses alami seperti pematangan akan ditingkatkan dan dikendalikan.

Genetika akan memungkinkan petani untuk menyesuaikan dan menyempurnakan panen, membangun rasa, pemanis, dan pengawet, sambil meningkatkan nilai gizi ....

Langkah pertama dalam agrogenetika adalah mengidentifikasi gen yang resistan terhadap penyakit; Langkah kedua adalah memasukkannya ke dalam tanaman. Akhirnya, tanaman akan direkayasa secara genetis untuk menghasilkan faktor pencegahan spesifik terhadap kemungkinan penyerbu penyakit.

Kehutanan juga akan mendapatkan keuntungan dari genetika. Manipulasi genetik akan menghasilkan strain pohon unggul dengan ketahanan terhadap penyakit dan peningkatan produktivitas. Pohon akan direkayasa secara rutin untuk memungkinkan pulping non-kimia untuk digunakan dalam pembuatan kertas. Hutan genetika juga akan membantu pemulihan global banyak daerah yang tergundul.

* Rekayasa mikroorganisme. Pabrikan akan menggunakan mikroorganisme rekayasa untuk memproduksi komoditas dan bahan kimia khusus, serta obat-obatan, vaksin, dan obat-obatan. Kelompok mikroorganisme, yang sering bekerja berurutan sebagai pabrik hidup, akan menghasilkan senyawa yang bermanfaat. Mereka juga akan banyak digunakan di bidang pertanian, pertambangan, peningkatan sumber daya, pengelolaan limbah, dan pembersihan lingkungan. Pembersih tumpahan minyak dan kimia adalah aplikasi profil tinggi.

Perkembangan yang disebut mikroorganisme bunuh diri akan menjadi faktor penting. Mikroorganisme yang direkayasa akan menghancurkan diri sendiri dengan mengekspresikan gen bunuh diri setelah tugas mereka selesai. Ini akan dikembangkan sebagai respons terhadap kekhawatiran pelarian-yaitu, mikroorganisme rekayasa genetika yang berbahaya yang dengan cepat menyebarkan kekuatan destruktif. Mereka akan sangat berguna dalam bioremediasi tempat limbah padat dan berbahaya dan dalam aplikasi pertanian seperti pupuk.

Genetika di Industri

Genetika pertama-tama akan menjadi kekuatan dalam memperbaiki kesehatan manusia, makanan, dan pertanian. Namun dalam beberapa dekade ke depan, akan memiliki dampak yang lebih besar di banyak industri, seperti teknik kimia, teknik lingkungan, manufaktur, energi, dan teknologi informasi. Ini bahkan akan berkontribusi pada bidang kehidupan buatan yang sedang berkembang.

Teknik kimia, misalnya, telah memulai 'biologizing'-i.e., Menggabungkan pemahaman tentang interaksi biologis kompleks. Genetika akan membantu industri kimia beralih dari bahan kimia massal ke produk bernilai tambah yang lebih tinggi, seperti aditif makanan atau enzim industri yang digunakan sebagai biokatalis.

Rekayasa genetika juga akan membantu membersihkan lingkungan dan dapat digunakan untuk menciptakan lingkungan buatan sepenuhnya, seperti di ruang angkasa dan stasiun dasar laut atau bahkan untuk Mars terra-forming.

Manufaktur juga akan menjadi 'biologis' dan lebih mirip dengan berkembang biak. Aplikasi manufaktur genetika akan mencakup teknik molekuler untuk obat-obatan dan senyawa lainnya, chip DNA yang belum sempurna, biosensor, dan nanoteknologi berdasarkan prinsip-prinsip biologis seperti perakitan sendiri.

Pertimbangan utama dalam biologisisasi adalah komitmen masyarakat terhadap keberlanjutan, yang dapat mendorong pencarian strategi produksi ramah lingkungan. Pendekatan biologis, meski lebih lambat dari pada mekanistik, bisa terbukti lebih berkelanjutan. Ke depan, semua enzim industri dapat diproduksi dengan rekayasa genetika. DNA rekombinan sudah digunakan dalam pembuatan keju, pembuatan anggur, tekstil, dan produksi kertas. Bioreaktor, di mana sel hidup rekayasa digunakan sebagai biokatalis, akan digunakan untuk jenis manufaktur baru, seperti membuat jenis pohon baru.

Genetika dan Teknologi Informasi

Kaitan dapat ditemukan antara genetika dan teknologi informasi: Periset berusaha mendapatkan cara untuk memanfaatkan fakta bahwa gen adalah informasi murni. Disiplin baru berkembang: 'bioinformatika' untuk mengelola dan menafsirkan banjir data biologis dan genom baru. Ilmu komputasi biologis juga cenderung berkembang dan berkompetisi dengan sukses dengan komputasi berbasis silikon.

Genetika dan teknologi informasi akan bekerja sama di komputer tingkat lanjut. Komputer biophotonic yang menggunakan biomolekul dan prosesor fotonik bisa menjadi sistem switching tercepat yang pernah ada.


Pembangunan Global

Genetika bisa menjadi alat untuk menyalakan Revolusi Hijau kedua di bidang pertanian. Suplemen tanah sintetis, strain tanaman yang mengakomodasi kondisi lahan yang ada, dan teknik pengelolaan hama terpadu dapat menjadi anugerah bagi negara-negara berkembang, seperti India, yang menghadapi pertumbuhan populasi yang berkembang di lahan pertanian yang semakin lelah dan terlalu banyak bekerja.

Manfaat ekonomi potensial lain dari genetika mungkin ada di bidang pariwisata. Kenya, misalnya, dapat mempromosikan pariwisata yang terkait dengan satwa liar dengan memperkuat spesies pribumi. Genetika dapat digunakan untuk menyelamatkan singa dan gajah dari kepunahan dengan meningkatkan persediaan makanan mereka atau mengembangkan vaksin untuk mencegah serangan virus.

Seperti Kenya, Brasil memiliki peluang ekonomi dalam melindungi dan meningkatkan keanekaragaman hayati. Ceruk Brasil adalah obat-obatan dan bahan kimia lainnya, dan dapat menyentuh gudang-gudang hutan tropis yang rimbun dari lebih setengah spesies tumbuhan dan hewan dunia. Gen yang mendorong pertumbuhan cepat dapat direkayasa menjadi spesies pohon hutan hujan asli, sehingga membantu menyelamatkan hutan yang pernah dianggap hilang selamanya.

Genetika dan Kesehatan Manusia

Genetika akan semakin memungkinkan profesional kesehatan untuk mengidentifikasi, mengobati, dan mencegah 4.000 atau lebih penyakit genetik dan kelainan yang spesies kita pewaris. Genetika akan menjadi pusat diagnosis dan pengobatan, terutama dalam pengujian untuk predisposisi dan terapi. Pada tahun 2025, kemungkinan akan ada ribuan prosedur diagnostik dan perawatan untuk kondisi genetik.

Diagnosis genetik dapat mendeteksi penyakit tertentu, seperti sindrom Down, dan kecenderungan perilaku, seperti depresi. Pengobatan meliputi obat-obatan berbasis gen, seperti yang menggunakan DNA anti-rasa untuk menghalangi proses pengiriman instruksi genetik untuk proses penyakit. Di masa depan terapi pencegahan, gen berbahaya akan dihapus, dimatikan, atau diblokir. Dalam beberapa kasus, gen pengganti yang sehat akan langsung dimasukkan ke dalam janin atau akan diberikan kepada orang-orang melalui suntikan, inhalasi, retrovirus, atau pil. Terapi ini akan mengubah sifat dan mencegah penyakit.

Meskipun genetika akan menjadi pendorong kemajuan kemajuan kesehatan manusia di abad kedua puluh satu, namun tidak akan menjadi obat mujarab untuk semua masalah kesehatan manusia. Kesehatan adalah kompleks sistem yang berinteraksi. Manfaat genetika juga akan tertimbang lebih berat bagi generasi mendatang, karena pencegahan akan menjadi komponen penting. Terapi genetika akan memperbaiki kondisi pada orang paruh baya dan lebih tua, namun kondisi tersebut bahkan tidak akan ada pada generasi mendatang. Sebagai contoh, psoriasis dapat dikendalikan banyak orang melalui terapi gen; Jika diagnosis pralahir yang efektif dapat dikembangkan, maka tidak ada anak masa depan yang akan membutuhkan dilahirkan dengan kondisinya.

Takdir Manusia

Tantangan genetik terbesar abad kedua puluh satu adalah peningkatan manusia. Spesies manusia adalah yang pertama yang mempengaruhi evolusinya sendiri. Sudah, kita telah melihat penggunaan hormon pertumbuhan manusia lebih dari sekadar niat aslinya sebagai pengobatan untuk dwarfisme. Dalam banyak kasus, penggunaan HGH bersifat kosmetik dan bukan indikasi medis.

Di masa depan, genetika juga dapat digunakan untuk peningkatan mental. Orang tua yang kekurangan keterampilan matematika, misalnya, mungkin berbelanja gen yang menjadi predisposisi pembawa mereka terhadap keunggulan matematis dan membiarkan gen ini dimasukkan secara prenatal atau pascakelahiran ke anak-anak mereka. Orang tua lain mungkin memilih ciri-ciri seperti kemampuan artistik, bakat musik, pesona, kejujuran, atau kehebatan atletik untuk anak-anak mereka.

Tentu saja, beberapa pertanyaan sosial yang menantang pasti akan muncul karena genetika mengarah pada anak-anak yang semakin berbakat dan cerdas yang tumbuh dalam masyarakat di mana mereka memiliki banyak hal lebih unggul dari orang tua, guru, dan otoritas pemerintah mereka. Orang yang optimis dapat mengantisipasi masyarakat yang lebih terinformasi dan tercerahkan. Orang-orang pesimis akan khawatir orang-orang tua diarsipkan di komunitas atau rumah untuk gangguan genetik.

B. PENDAPAT ke-2: Teknik Genetika Bisa Berbahaya

Pada awal 1970-an, teknik rekayasa genetika yang agak kikuk segera dikenali karena ditujukan pada dasar molekuler kehidupan. Umat ​​manusia telah memperoleh kemampuan untuk mengubah perubahan pada 'interior' dan juga 'eksterior' ekosistem bumi. Pintu mulai terbuka untuk bug desainer yang mampu membuat sejumlah besar protein untuk industri farmasi dan kimia, dan, selanjutnya menyusuri jalan, teknik genetik yang mampu merevolusi industri tanaman dan peternakan yang lamban dan pengobatan penyakit genetik. . Modal pemerintah, agribisnis, farmasi dan kimia telah bergerak melalui pintu-pintu tersebut sejak saat itu.

Seperempat abad, dunia rekayasa genetika baru yang berani dihuni oleh beberapa ciptaan yang luar biasa dan mengganggu. Norma-norma utilitarian yang sangat mendasar yang membimbing inovasi sejauh ini telah menghasilkan hewan untuk digunakan sebagai pabrik untuk memproduksi obat-obatan; sapi diisi dengan hormon pertumbuhan sapi; tanaman yang dibangun untuk tumbuh di tanah yang basah kuyup dengan herbisida yang biasanya membunuh mereka, dan juga setiap benda hijau lainnya yang terlihat; bakteri yang mengunyah bahan yang digunakan dalam sistem persenjataan; dan babi bermata silang, arthritis yang menghasilkan lebih banyak daging. Yang paling mengganggu adalah bahwa rekonstruksi genetik kehidupan maju dalam skala global dengan hampir tidak ada diskusi publik atau pengawasan yang efektif, dan dalam kasus penggunaan militer tertentu, bahkan tanpa pengetahuan umum.

Pada awalnya, diketahui bahwa gen-splicing memiliki sisi negatifnya. Peringatan kuburan dikeluarkan tentang penyalahgunaan sosialnya, tentang bahaya kesehatan dan lingkungan dari organisme hasil modifikasi, tentang masalah etika penggunaan kecerdikan teknis kita pada diri kita dan bentuk kehidupan lainnya. Dalam perdebatan yang diikuti, jutaan halaman mengalir keluar dari komite, sidang, badan internasional dan pengadilan. Dan karena semua ini terjadi pada masa kejayaan mesin fotokopi dan hukum 'sinar matahari A.S.', baik kontroversi maupun perhitungan di balik layar oleh para pemimpin sains dan industri ditangkap dalam bentuk cetak keras. Rekayasa genetika mungkin adalah teknologi terdokumentasi terbaik yang pernah muncul dari laboratorium.

Pada awal 1970-an, para pemimpin penelitian biomedis dengan cepat bergerak untuk memasukkan isu etika dan sosial yang muncul. Sebuah moratorium parsial penelitian pada tahun 1974 diikuti oleh konferensi internasional yang terkenal di Asilomar, California, di mana para ilmuwan membahas bahaya rekayasa genetika dan setuju untuk menerapkan kontrol pada penelitian mereka sendiri. Peristiwa ini dirayakan sebagai tindakan tanggung jawab ilmiah. Tapi mereka juga melakukan serangan pre-emptive, menunjukkan bahwa pengendalian rekayasa genetika paling baik diserahkan ke tangan para ahli, dan menentukan masalahnya sebagai satu-satunya yang bisa ditangani oleh pakar - yaitu 'mengandung' biohazards yang mungkin. Dengan definisi tersebut, insinyur genetika segera kembali bekerja dengan kontrol sukarela yang dikeluarkan oleh National Institutes of Health pada tahun 1976.

Ketika kontroversi intens atas kontrol ini meletus tak lama setelah awal mereka, bagaimanapun, peneliti biomedis menutup barisan, meluncurkan kampanye yang canggih melawan undang-undang yang dirancang untuk mengatur rekayasa genetika dan menyelidiki dampak jangka panjangnya. Bukti baru yang tidak tersedia untuk umum pada saat pergumulan ini menunjukkan bahwa periset tertanggal di N.I.H. Pada tahun 1976 memutuskan untuk melakukan kampanye P.R yang ditujukan untuk meyakinkan masyarakat bahwa bahaya dibesar-besarkan.

Mengklaim bahwa sains diserang, mereka sepakat untuk mengarahkan perhatian publik terhadap ketidakmampuan bakteri yang digunakan untuk eksperimen yang menyebabkan epidemi - sebuah argumen yang mereka ketahui sangat sederhana dan menyesatkan. Dalam kata-kata salah satu ilmuwan: 'Dalam hal PR Anda harus mengalami epidemi, karena itulah yang ditakuti orang, dan jika kita dapat membuat argumen yang kuat tentang epidemi dan membuatnya tetap bertahan, maka banyak hal yang akan dilakukan publik ini Pergilah ... Ini adalah politik molekuler, bukan biologi molekular. '

Kelompok yang sama juga sepakat untuk tidak mengejar eksperimen untuk menguji skenario terburuk. Sebagai gantinya, mereka akan melakukan 'percobaan tipe New York Times yang apik' - orang cenderung menghasilkan hasil negatif yang bisa meyakinkan wartawan bahwa lapangan itu tidak berbahaya.

Argumen untuk keamanan rekayasa genetika menciptakan banyak petobat, sama seperti aplikasi komersial di lapangan mulai tampak di cakrawala. Pada tahun 1977 para ilmuwan menunjukkan bahwa bakteri dapat dibujuk untuk membuat protein manusia. Jika ini mungkin, mengapa tidak insulin, hormon pertumbuhan dan supercows membuat lebih banyak susu? Pada titik ini, presiden Asosiasi Produsen Farmasi mempertimbangkan peraturan: 'Sangat mungkin undang-undang itu bisa begitu ketat, sangat disinsentif, sehingga rakyat kita tidak akan kehilangan minat ... mereka akan pergi ke luar negeri.'

Tertegun oleh keganasan upaya lobi para ilmuwan, ditenangkan oleh kampanye hubungan masyarakat yang mengeluarkan dari N.I.H. dan terintimidasi oleh ancaman P.M.A. untuk pindah ke tempat lain, Kongres mundur. Perhatian bahwa Amerika Serikat akan kalah dalam 'rekayasa genetika ras' menjadi mantra baru. Deregulasi cepat diikuti.

Sekarang kita menghadapi warisan kegagalan kita untuk menghadapi isu-isu yang ditimbulkan oleh rekayasa genetika. Sementara teknik telah tumbuh dalam kekuatan, presisi dan jangkauan penerapan, bahkan peraturan terbatas yang dipasang hampir dibongkar. Dengan satu atau dua pengecualian untuk gen yang mengkodekan beberapa racun paling berbahaya, hampir semua gen dapat diklon dalam organisme apa pun. Sebagian besar eksperimen dan proses industri yang melibatkan rekayasa genetika hanya diawasi oleh komite lokal yang ditunjuk oleh institusi yang melakukan kloning.

Selanjutnya, tujuan mendasar dari kontrol-penahanan asli-telah dibatalkan. Pada tahun-tahun Reagan, larangan N.I.H. tentang pelepasan organisme rekayasa genetika ke lingkungan digantikan oleh tambal sulam hukum peraturan yang ada dengan banyak celah. Secara teori, Departemen Pertanian dan Badan Perlindungan Lingkungan mengatur rilis tanaman baru dan mikroba. Dalam praktiknya, badan-badan ini telah mengizinkan lebih dari 2.000 eksperimen rilis, menunjukkan seberapa kuat 'kontrol' mereka dilaksanakan.

Selain itu, perubahan dalam undang-undang paten mendorong upaya agresif untuk memonopoli kombinasi gen baru dan makhluk hidup di mana mereka diperkenalkan. Keputusan Mahkamah Agung 1980 di Diamond v. Chakrabarty menetapkan hak paten atas segala makhluk hidup 'di bawah matahari yang dibuat oleh manusia.' Selama lima belas tahun terakhir, Kantor Paten telah mengambil keputusan ini untuk menutupi sel, mikroba, tumbuhan, hewan-semua makhluk hidup kecuali, mungkin, diri kita sendiri. Tapi siapa yang tahu? Pengacara George Annas berpendapat bahwa tidak ada yang mencegah penggila kloning untuk mengejar hak paten embrio manusia yang dimodifikasi secara genetik.

Gagasan yang tak terpikirkan bahwa mikroba, varietas tanaman atau jenis hewan dapat dimiliki telah menjadi praktik yang diterima berdasarkan undang-undang paten di banyak negara industri. Selama negosiasi GATT [Perjanjian Umum tentang Tarif dan Perdagangan], Amerika Serikat menekankan praktik serupa di Dunia Ketiga. Semua gen sekarang dilihat sebagai kunci produk baru. Tidak hanya ekosistem kaya gen dari negara-negara Dunia Ketiga tetapi juga sel dan gen masyarakat adat sekarang dibayangkan sebagai target yang menguntungkan. Dengan terburu-buru mengajukan klaim pada jalur sel dan sampel DNA, perusahaan dan ilmuwan melakukan apa yang disebut Dana Kemajuan Pedesaan Internasional sebagai 'tindakan biopiracy', yang melanggar hak orang dan negara tempat pengambilan sampel tersebut. RAFI telah meluncurkan sebuah kampanye untuk membawa masalah ini ke Pengadilan Internasional di Den Haag.

Sejumlah makhluk transgenik muncul dari laboratorium rekayasa genetika. Biasanya, makhluk-makhluk ini digambarkan sebagai tambahan jinak pada dunia alami membawa 'kehidupan yang lebih baik dan lebih sehat kepada orang-orang', sebagaimana Amgen secara teratur memberi tahu pendengar National Public Radio. Beberapa kritik bioteknologi akan menyangkal bahwa lapangan akan menghasilkan beberapa produk yang bermanfaat; Hormon manusia Eli Lilly dan vaksin hepatitis B Merck telah membantu jutaan orang. Tanaman yang bisa tumbuh di padang pasir atau menahan hama utama, dan vaksin untuk penyakit seperti AIDS dan malaria, akan bermanfaat. Meskipun demikian, banyak aplikasi yang menonjol dalam agenda perusahaan dan militer menimbulkan masalah sosial, etika dan lingkungan yang eksplosif. Berikut ini adalah contoh kecil:

* Tanaman transgenik. Perusahaan agrikultur dan benih berhasil mengembangkan berbagai tanaman transgenik dan biopestisida. Yang paling terlihat adalah mereka yang akan mencapai supermarket. Calgene's Flavr Savr tomat, yang bisa duduk di rak-rak toko untuk waktu yang lama tanpa berubah menjadi bubur kertas, menjadi berita utama pada tahun 1994. Namun, produk yang paling menguntungkan muncul dengan sedikit gembar-gembor. Selama dekade terakhir, perusahaan dan pemerintah telah menuangkan jutaan dolar untuk mengembangkan tanaman dan pohon yang mentolerir efek toksik herbisida. Menurut Union of Concerned Scientists, Departemen Pertanian telah menerima ratusan aplikasi untuk uji coba lapangan tanaman ini. Dua dari mereka-kapas tahan terhadap bromoxynil dan kedelai tahan terhadap herbisida gliserida Monsanto, yang lebih dikenal dengan Roundup-sudah disetujui. E.P.A. juga harus menyetujui penggunaan herbisida baru. Tahun lalu agensi tersebut membuka jalan untuk komersialisasi skala penuh dengan menyetujui penjualan bromoxynil untuk kapas tahan karat bromoxynil seperempat juta ekar. Dalam pipa di Departemen Pertanian adalah tindakan yang akan melemahkan pengawasan agensi percobaan tanaman transgenik dan mempercepat persetujuan skala penuh.

Industri agrikimia mengklaim bahwa toleransi herbisida rekayasa akan mendorong penggunaan herbisida 'ramah lingkungan' generasi baru. Kelompok Kerja Bioteknologi, sebuah koalisi organisasi lingkungan, buruh dan lainnya, mengatakan bahwa tidak ada yang namanya: Herbisida memiliki efek toksik pada tumbuhan dan hewan; Semakin banyak mereka digunakan, semakin besar kemungkinan menghasilkan gulma tahan herbisida, kontaminasi persediaan air dan penghancuran habitat satwa liar. Sementara produsen mengklaim bahwa upaya mereka saat ini terbatas pada perlawanan terhadap herbisida yang tidak beracun, namun tidak ada jaminan bahwa mereka akan menerima batasan ini di masa depan. Memang, banyak upaya penelitian dan pengembangan berfokus pada ketahanan tanaman terhadap herbisida beracun tinggi seperti 2,4-D dan atrazin.

Para ahli lingkungan menyebutkan skenario lain yang mengkhawatirkan untuk tanaman transgenik; Sebenarnya, tidak ada yang bisa memprediksi apa yang mungkin terjadi dalam jangka panjang. Tetapi jika perilaku masa lalu National Institutes of Health adalah panduan, program penilaian risiko Departemen Pertanian tidak mungkin untuk menyelidiki skenario terburuk atau menunggu bertahun-tahun untuk mendapatkan hasil sebelum memberikan persetujuan.

* Hewan pharms. Sementara itu, di gudang, insinyur bio mengubah hewan menjadi pabrik untuk membuat obat dalam susu atau darah mereka. Mereka juga membuat babi dan ayam dengan daging yang dapat dengan mudah microwave dan hormon pertumbuhan sapi (BGH) untuk meningkatkan produksi susu pada sapi perah. Produk yang terakhir terbukti sangat kontroversial. Organisasi konsumen di Amerika Serikat dan di tempat lain berpendapat bahwa suntikan hormon menyebabkan masalah kesehatan pada ternak, sehingga meningkatkan penggunaan antibiotik dan pada gilirannya meninggalkan residu antibiotik dalam susu. Mereka juga menunjukkan risiko peningkatan kehadiran susu dari faktor pertumbuhan insulin, yang menghambat pertumbuhan. Dan bukan seolah-olah ada kebutuhan mendesak untuk susu. Michael Hansen dari Serikat Konsumen menunjukkan bahwa, karena surplus susu yang ada, pembayar pajak telah menghabiskan miliaran dolar selama dekade terakhir untuk menjaga agar susu tetap di pasar. Orang mungkin bertanya, Siapa yang butuh hormon pertumbuhan sapi? Jawabannya tampaknya adalah empat perusahaan terkemuka - American Cyanamid, Eli Lilly, Monsanto dan Upjohn - yang mempromosikan BGH di seluruh dunia.

* Manusia yang diubah secara genetis. Menerapkan rekayasa genetika ke manusia menghadapi rintangan teknis utama. 'Manusia bukan hanya tikus besar,' sebuah tinjauan ilmiah baru-baru ini menyatakan, dan pengenalan gen baru untuk memperbaiki penyakit genetik atau kanker bukanlah masalah mekanis sederhana. Tubuh manusia cenderung menolak sesuatu yang asing, seperti virus yang membawa gen korektif ke dalam sel yang sakit. Meskipun demikian, perusahaan secara agresif mempromosikan terapi gen manusia meskipun tidak ada penyembuhan genetik yang belum terlihat. Periset bergerak cepat ke uji klinis, 62 persen di antaranya didanai oleh sektor swasta. Gen yang disisipkan, protein yang dikodekan dan obat-obatan yang membuat fungsi gen semuanya terlihat sebagai kemungkinan prospek komersial. 'Tiga untuk harga satu,' adalah cara editor sebuah buletin industri baru-baru ini mendapatkan pendekatannya.

Sejauh ini, pengobatan gen manusia eksperimental telah terbatas untuk mengobati penyakit yang mengancam jiwa. Mereka juga terbatas pada mengubah sel somatik, berlawanan dengan jenis kelamin, atau germline, sel-sel yang meneruskan gen yang berubah ke generasi berikutnya. Tapi perluasan cakrawala ini sudah diramalkan. Pada tahun 1994, keberhasilan penggantian sel pembentuk sperma tikus dengan sel serupa dari tikus lain di University of Pennsylvania dipuji karena berpotensi mampu 'membentuk generasi mendatang'. Periset sudah berbicara tentang mengobati kondisi yang tidak mengancam jiwa seperti dwarfisme atau ketidaksuburan.

Kita mendekati waktu, mungkin sepuluh atau dua puluh tahun lagi, ketika perubahan gen akan ditawarkan sebagai layanan. Pada siapa yang harus itu digunakan? Untuk tujuan apa? Di mana seharusnya intervensi genetika manusia digambar? Tidak ada komite di luar N.I.H. telah dibentuk untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan ini. Penelitian yang didominasi N.I.H., yang menilai dari sejarahnya, akan memastikan bahwa batas-batas tersebut berubah seiring dengan tujuan peralihan peneliti. Tetapi dengan begitu banyak dari mereka yang melakukan penelitian secara langsung dalam membayar perusahaan obat terlarang, siapa yang akan memastikan bahwa kebutuhan manusia, bukan keuntungan, terutama di benak orang-orang yang memutuskan prioritas untuk perubahan gen manusia?

* Aplikasi militer Setelah mempertahankan profil rendah untuk penggunaan ilmu biologi sepanjang tahun 1970an yang penuh gejolak, Departemen Pertahanan secara diam-diam memprakarsai aplikasi bioteknologi militer pada tahun 1980an. Mengutip ancaman perang biologis Soviet yang mengancam, departemen tersebut memulai upaya untuk menggunakan bioteknologi baru untuk membuat agen terapeutik, perangkat deteksi dan vaksin untuk melindungi senjata biologis.

Vaksin mungkin terdengar seperti bentuk perlindungan yang layak, namun dalam praktiknya, mereka menghadirkan masalah besar. Ada sekitar tiga puluh agen senjata biologis yang dikenal, dan rekayasa genetika dapat memperluas jumlah itu hampir tanpa batas waktu. Periode latensi yang panjang antara vaksinasi dan respons kekebalan tubuh dan masalah logistik pembuatan dan penggelaran vaksin menimbulkan hambatan lebih lanjut. Tidak gentar dengan prospek beberapa suntikan untuk tentara A.S. di zona perang dan risiko prosedur semacam itu, Pentagon mengarahkan vaksin ke lebih dari empat puluh mikroba yang berbeda.

Baru-baru ini, militer telah meluncurkan skema menakutkan untuk bioteknologi. Di satu sisi, bakteri 'anti-materi' sedang diselidiki karena kemampuan mereka untuk menurunkan zat-zat penting secara militer seperti karet, pelumas mesin dan komponen penting lainnya dari sistem persenjataan. Di sisi lain, novel, zat mirip opium yang kehadirannya menitik menyebabkan tidur, euforia, kegelisahan, kepatuhan atau kebutaan sementara dikejar karena potensi mereka sebagai orang yang tidak mampu. Rekayasa genetika menawarkan cara untuk memperbaiki kedua aplikasi.

Pada prinsipnya, Konvensi Senjata Biologis dan Konvensi Senjata Kimia melarang penggunaan teknologi semacam itu. Perjanjian biologis melarang pengembangan, produksi dan penimbunan mikroba dan racun yang dibuat oleh makhluk hidup untuk tujuan senjata apapun. Mengejar bakteri 'anti-materiil' karenanya harus dianggap sebagai pelanggaran. Konvensi Senjata Kimia, bagaimanapun, memungkinkan pengembangan 'agen pengendali huru hara' untuk 'penegakan hukum'. Hal ini tampaknya melalui celah ini bahwa Pentagon sedang mengejar pekerjaan pada para incapacitants baru. Tahun ini, Kongres menyetujui $ 36 juta untuk program senjata 'non-mematikan' yang baru dan rahasia.

Kemewahan hadiah dari rekayasa genetika yang diproyeksikan pada tahun 1970 yang optimis dengan cepat menjadi sarang kreasi transgenik mare yang tidak kita inginkan atau inginkan. Bisakah kita membalikkan evolusi rekayasa genetika? Tidak mudah, dan bukan tanpa publik yang terdidik dan aktif. Tapi ada beberapa model untuk respons alternatif. Di Inggris pra-Thatcher, sebuah komite yang terdiri luas yang memberi saran kepada pemerintah mengenai kebijakan rekayasa genetika bergerak lebih hati-hati daripada mitra A.S., yang melibatkan serikat pekerja dalam pembuatan kebijakan di tingkat lokal dan nasional. Di India, sebuah debat publik yang berpengetahuan luas yang membahas dampak sosial dari monopoli bentuk kehidupan terus berlanjut. Terlepas dari kelemahan mereka, perjanjian yang melarang senjata biologis dan kimia menunjukkan bahwa teknologi berbahaya dapat dikendalikan saat orang-orang di seluruh dunia menekan pengekangan.

Sudah waktunya untuk konferensi Asilomar lainnya, kali ini dipimpin oleh orang-orang yang menerima teknologi genetika, untuk melihat kembali dunia yang dibangun secara genetis yang dirancang oleh perusahaan dan militer. Atau haruskah kita menunggu sebuah tragedi Chernobyl genetik?