TINJAUAN PUSTAKA Virus Hepatitis B dan Antigen

TINJAUAN PUSTAKA
Virus Hepatitis B dan Antigen Permukaan
Menurut Dayal dan Maldonado (1998), Virus Hepatitis B masuk dalam
famili virus Hepadna dan mempunyai ukuran genome yang terkecil diantara
semua virus DNA hewan, yaitu dengan ukuran panjang 3,2 kb. Menurut Stannard
(1995), virus Hepatitis B menyebabkan infeksi kronis dan akut pada hati manusia.
Infeksi akut biasanya sampai beberapa bulan saja, sedangkan infeksi kronis bisa
mencapai bertahun-tahun bahkan bisa sampai selama hidupnya. Diameter total
dari virus Hepatitis B adalah 42 nm, sedangkan diameter core atau
nucleocapsidnya adalah 27 nm. Core dilapisi oleh mantel (outer coat) yang
tebalnya sekitar 4 nm. Protein yang terdapat pada mantel disebut surface antigen
atau HBsAg. HBsAg ini kadang-kadang berkembang memanjang membentuk
ekor (tubular) pada salah satu sisi dari partikel virus tersebut. Gambaran virus
Hepatitis B yang lebih jelas, diilustrasikan pada Gambar 1, Gambar 2, Gambar 3
dan Gambar 4.
Virus Hepatitis B (VHB) telah menginfeksi sampai ratusan juta orang di
seluruh dunia dan sekitar 20 juta orang terinfeksi setiap tahun, dan sekitar 78%
penderita berdomisili di Asia (Joshi dan Kumar 2001). Di Indonesia, jumlah
penderita penyakit tersebut mencapai sekitar 15 juta orang. VHB merupakan
penyebab utama sirosis (pengerasan hati) dan kanker hepatoseluler (Human
Hepatocellular Carcinoma) yang merupakan salah satu penyakit terganas
penyebab kematian di seluruh dunia. Jenis kanker ini telah menyebabkan
kematian lebih dari 1 juta orang setiap tahun (Ji et al. 2005).
10
Gambar 1. Sekelompok virus Hepatitis B (Sumber: Stannard 1995).
Gambar 2 Pembesaran dari dua buah core yang ditunjuk dengan tanda panah
(Sumber: Stannard 1995).
Gambar 3 Representasi diagram dari virus Hepatitis B dan komponen antigen
permukaan (Sumber: Stannard 1995).
11
Gambar 4 Ilustrasi virus Hepatitis B dengan capsid dan internal density yang
tampak pada irisan melintang (Sumber: Dryden et al. 2006).
Data dari berbagai penelitian menunjukkan bahwa sebagian besar infeksi
virus Hepatitis B yang bersifat menetap, timbul sebagai akibat infeksi pada waktu
bayi dan anak-anak. Makin muda usia seseorang terkena infeksi virus tersebut,
maka akan lebih besar kemungkinannya untuk menderita infeksi virus Hepatitis B
yang menetap, sehingga lebih besar jumlah resiko untuk menjadi sirosis hati dan
kanker hati primer dikemudian hari (Mulyanto et al. 2002).
Penelitian tentang sebaran geografis virus ini menunjukkan bahwa virus
tersebut tersebar di seluruh dunia. Namun, prevalensi tertinggi ditemukan di Asia
Tenggara dan Sub-sahara Afrika. Mulyanto et al. (1997) membagi zona distribusi
sub tipe virus Hepatitis B di Indonesia berdasarkan perbedaan epitope pada
HBsAg menjadi 4 bagian: (1) zona adw yang merupakan sub tipe utama di
Indonesia meliputi Sumatera, Jawa, Kalimantan bagian Selatan, Bali, Lombok,
Ternate dan Morotai, (2) zona ayw yang meliputi bagian barat dari Nusa Tenggara
dan Maluku, (3) zona adr meliputi Papua, dan (4) campuran antara berbagai sub
tipe yang terdapat di Kalimantan Selatan dan Sumbawa.
12
Virus Hepatitis B merupakan virus DNA untai ganda dengan panjang
genome mencapai 3.2-3.3 kilo pasangan basa (kpb). Virus yang termasuk famili
hepadnaviridae tersebut memiliki genome yang terbungkus oleh glycoprotein.
Siklus replikasi virus ini dimulai dengan melekatnya protein selubung tersebut
pada hepatosit. Di dalam inti sel hati, sintesis DNA virus disempurnakan dimana
genome virus tersebut diubah menjadi cccDNA (covalently closed circular DNA).
cccDNA inilah yang akan menjadi template untuk sintesis RNA yang kemudian
akan diubah menjadi DNA virus (Lok dan McMahon 2001).
Selubung virus Hepatitis B (Hepatitis B virus envelope) terdiri dari
membran glikoprotein dimana terdapat 3 bagian protein permukaan yaitu antigen
pre-S1 (119 asam amino), pre-S2 (55 asam aminio) dan S (226 asam amino)
(Jaoude dan Sureau 2005; Barrera et al. 2005). Beberapa ahli menggolongkan
ketiga protein tersebut sebagai protein kecil (small), sedang (middle) dan besar
(large). Antigen pre-S1 memiliki beberapa epitop yang memiliki daya
immunogenik (Hu et al. 2004). Antigen bagian pre-S1 ini dibutuhkan oleh virus
Hepatitis B untuk melakukan infeksi pada korban (Barrera et al. 2005). Menurut
Deng et al (2005), asam-asam amino Pre-S1 pada nomor 21-47 merupakan epitop
yang berfungsi untuk melekatnya virus pada jaringan hati. Oleh karena itu, protein
bagian ini memiliki peranan yang sangat penting untuk siklus virus Hepatitis B.
Antigen pre-S2 diduga mempunyai tingkat imunogenisitas lebih tinggi
dibandingkan HBsAg (Ji et al. 2005) terutama 26 asam amino pada ujung N
(Joung et al. 2004). Antigen pre-S2 mempunyai peranan sangat penting, hal ini
telah dibuktikan secara nyata melalui serangkaian diagnosa (Maruyama et al.
2000). Menurut Hu et al. (2004a), HBsAg telah digunakan secara luas sampai saat
ini sebagai vaksin konvensional, asam-asam amino ke 139-147 pada bagian S
merupakan epitop utama pada protein S (HBsAg). Namun demikian, penghilangan
epitop ini masih tetap dapat memberikan reaksi antigenisitas yang menunjukkan
bahwa masih terdapat epitop lain selain epitop yang terletak pada asam-asam
amino nomor 139-147 tersebut.
13
Struktur DNA dan Genome Virus Hepatitis B
Menurut Winarno dan Agustinah (2007), DNA adalah deoxyribo nucleic
acid, yaitu sebuah asam nukleat yang terdiri atas sejumlah nukleotida yang diatur
sedemikian rupa sehingga berbentuk single strand. Biasanya dua buah utas DNA
saling melingkar satu sama lain untuk membentuk sebuah double helix (heliks
ganda), seperti ditunjukkan oleh Andre (2006) pada Gambar 5. Muladno (2002)
menegaskan bahwa untuk membentuk rangkaian molekul DNA heliks ganda, basa
nitrogen dari setiap nukleotida dalam satu rangkaian akan berpasangan dengan
basa nitrogen dari setiap nukleotida pada rangkaian lainnya melalui ikatan
hidrogen. Pengikatan basa nitrogen dari masing-masing nukleotida tersebut sangat
spesifik. Basa A (Adenine) dari satu nukleotida selalu berikatan dengan basa T
(Thymine) dari nukleotida lainnya, sedangkan basa G (Guanine) selalu
berpasangan dengan basa C (Cytosine). Pasangan A dan T terbentuk dengan dua
ikatan hidrogen, sedangkan pasangan G dan C terbentuk dengan tiga ikatan
hidrogen. Oleh karena itu, pasangan G-C lebih stabil daripada pasangan A-T.
Winarno dan Agustinah (2007) menjelaskan, bahwa gugus basa DNA terdiri
atas empat senyawa berikut: sitosin, adenin, guanin atau timin. Gugus gulanya
adalah deoksiribosa. DNA terdapat di dalam kromosom prokariot dan eukariot
dan di dalam mitokondria eukariot. DNA merupakan materi kebakaan atau
keturunan di hampir semua organisme hidup yang mampu memperbanyak dirinya
sendiri dalam pembelahan inti. Winarno dan Agustinah (2007) menjelaskan
bahwa hipotesa Watson dan Crick merupakan hipotesa berdasarkan X-ray
crystallography yang mengusulkan bahwa DNA merupakan suatu heliks ganda
dari dua uliran rantai fosfat dan gula yang saling bergantian, dengan gula yang
terkait oleh sepasang basa. Selanjutnya Muladno (2002) menjelaskan, bahwa
Watson dan Crick akhirnya memperoleh Nobel dalam bidang biologi modern pada
tahun 1953 setelah menemukan bukti bahwa struktur DNA adalah heliks ganda.
Penemuan ini merupakan tonggak sejarah yang penting terhadap munculnya
teknologi rekayasa genetika yang lahir 20 tahun kemudian, yaitu tahun 1973.
DNA bersama-sama protein (histone) dan molekul ribo nucleic acid (RNA),
terdapat di dalam inti sel. Ketiga materi tersebut saling kait mengkait dalam suatu
14
susunan yang sangat rumit membentuk kromosom yang merupakan komponen
penting dalam semua sel mahluk hidup.
Gambar 5 Diagram struktur dari bagian DNA heliks ganda (Sumber: Andre 2006).
Melalui suatu proses kimia, kromosom dapat dikeluarkan dari inti sel.
Selanjutnya, protein yang berikatan dengan DNA dilisiskan dengan enzim
proteinase, sedangkan RNA yang masih berada di sekitar DNA dikatalisis atau
diurai dengan enzim RNAse. Selanjutnya, DNA yang telah terbebas dari protein
(histone) dan RNA siap direkayasa atau dimanipulasi dalam teknologi rekayasa
genetika (Muladno 2002). Old dan Primrose (1989) menjelaskan, bahwa istilah
manipulasi gen dapat diterapkan pada beberapa macam teknik genetika in-vivo
maupun in-vitro yang canggih. Di negara-negara Barat terdapat definisi resmi
15
yang tepat untuk istilah manipulasi gen sebagai akibat adanya peraturan
Pemerintah untuk mengendalikannya. Di Inggris, manipulasi gen didefinisikan
sebagai pembentukan kombinasi baru materi yang dapat diturunkan dengan
melakukan penyisipan (insertion) molekul-molekul asam nukleat, yang dihasilkan
dengan cara apapun di luar sel, ke dalam suatu virus, plasmid bakteri atau sistem
pembawa lainnya yang memungkinkan terjadinya penggabungan ke dalam
organisme inang secara tidak alami tetapi selanjutnya mampu melakukan
penggandaan lagi. Definisi resmi ini menekankan penggandaan molekul asam
nukleat asing (asam nukleat ini hampir selalu DNA) di dalam tubuh organisme
inang yang berbeda. Kemampuan untuk melintasi penghalang spesies alami dan
memasukkan gen-gen dari organisme apapun ke dalam suatu organisme inang
yang tidak berhubungan merupakan satu ciri penting manipulasi gen. Ciri penting
kedua berupa kenyataan bahwa relatif sepotong kecil DNA tertentu digandakan
dalam tubuh organisme inang.
Setiap organisme mempunyai sebuah genome yang mengandung semua
informasi biologik yang diperlukan untuk membangun dan memelihara kehidupan
organisme tersebut. Informasi biologik yang terkandung di dalam genome dikode
oleh DNA yang terkandung di dalam genome yang dibagi ke dalam unit-unit
khusus yang disebut gen (Barnum 2005). Menurut Winarno dan Agustinah (2007),
genome dalam arti sederhana berarti satu set lengkap mengandung informasi
genetika yang dimiliki oleh suatu organisme. Selanjutnya dijelaskan oleh
Muladno (2002), bahwa setiap mahluk hidup mempunyai sel yang di dalam inti
selnya terdapat kromosom dengan jumlah berbeda-beda untuk setiap mahluk
hidup. Manusia mempunyai 23 pasang kromosom dalam setiap intinya. Sapi
mempunyai 30 pasang kromosom, lalat buah Drosophila mempunyai empat
pasang kromosom, bakteri E. coli mempunyai satu kromosom. Beberapa peneliti
lain menambahkan, bahwa virus hepatitis B mempunyai 1 kromosom (Dayal dan
Maldonado 1998; Mason et al. 1998; Burda et al. 2001; Muljono dan
Soemohardjo 2003; Anzola 2004; Wagner et al. 2004; Beck dan Nassal 2007;
GenBank 2008; Nurainy et al. 2008).
Menurut Muladno (2002), total kromosom dalam inti sel dinamakan
genome atau lebih tepatnya disebut genome inti karena berasal dari inti sel. Jadi
16
bisa dikatakan bahwa genom manusia terdiri atas 23 pasang kromosom, genom
sapi terdiri atas 30 pasang kromosom, dan seterusnya. Apabila DNA dari genom
tersebut direntang secara linear, maka ukuran panjang rentangan DNA pada
genom tersebut berbeda-beda pada setiap organisme seperti dijelaskan pada Tabel
1. Rentangan DNA dari genom tersebut disebut genomic DNA.
Berdasarkan data pada Tabel 1, maka dapat dijelaskan bahwa besarnya
ukuran genom tidak mencerminkan besarnya ukuran makhluk hidup, seperti
apabila membandingkan ukuran tubuh manusia dengan ukuran tubuh tikus yang
sangat jauh berbeda, tetapi keduanya mempunyai ukuran genom yang hampir
sama. Demikian pula, ukuran tubuh cacing yang jauh lebih besar dari ukuran
tubuh lalat buah Drosophila, tetapi ukuran genome cacing lebih sedikit daripada
ukuran genome lalat buah Drosophila.
Tabel 1 Ukuran genome dari beberapa makhluk hidup dalam bentuk haploid
Jenis mahluk hidup
Virus Hepatitis B
Virus T4
Bakteri E.coli
Jamur
Cacing
Lalat buah Drosophila
Tikus
Manusia
Ukuran genome
(dalam pb)
3 215*
160 000**
4 200 000**
20 000 000**
80 000 000**
140 000 000**
3 000 000 000**
3 300 000 000**
Sumber: *Nurainy et al. 2008, **Lewin 1990.
Muladno (2002) menyatakan, bahwa virus dan bakteri merupakan makhluk
hidup yang sederhana dan mempunyai ukuran genome yang kecil sehingga
organisasi genomenya juga sederhana. Oleh karena itu, kedua makhluk hidup ini
menjadi “bahan utama” untuk penelitian-penelitian dalam bidang genetika
molekuler. Seperti telah diuraikan di atas, bahwa virus Hepatitis B mempunyai
ukuran genome yang terkecil diantara semua virus DNA, yang menurut beberapa
peneliti (Dayal dan Maldonado 1998; Burda et al. 2001; Muljono dan
Soemohardjo 2003; Anzola 2004; Wagner et al. 2004; Beck dan Nassal 2007;
Nurainy et al. 2008), virus Hepatitis B mempunyai ukuran panjang genom sekitar
17
3.2 kb. Dayal dan Maldonado (1998) menjelaskan bahwa virus hepatitis B
mempunyai ciri-ciri sebagai berikut:
1
Genome virus hepatitis B yang menurut mereka ditemukan oleh William S.
Robinson dari Stanford University School of Medicine merupakan genome
yang terkecil dengan ukuran panjang 3,2 kb. Diagram organisasi genome
virus Hepatitis B diilustrasikan pada Gambar 7.
2
Informasi genetik dibawa melalui DNA rantai ganda.
3
DNA penyusun genome terdiri atas rantai yang lebih panjang yang disebut
rantai negatif (-) lengkap, dan rantai positif (+) tidak lengkap, terdapat sekitar
15-50% merupakan rantai tunggal.
4
Genome sirkuler dipertahankan dalam bentuk longgar oleh pasangan basa
dari sekuen overlap 240 nukleotida dan Direct Repeats (DR) pendek antara
kedua rantai pada ujung 5’.
5
Ujung 5’ dari rantai negatif (-) mengikat protein secara kovalen, sedangkan
ujung 5’ dari rantai positif (+) mengikat oligoribonukleotida sebagai RNA
primer.
6
Nukleokapsid berbentuk icosahedral.
7
Nukleokapsid dikelilingi oleh amplop lipid.
8
Diameter Nukleokapsid 27 nm.
9
Melalui gambar mikrograf elektron, virus tampak spherical (bentuk bola)
dengan diameter total 42 nm.
10 Mengandung 4 Overlapping Open Reading Frames (ORF): S, C, P, dan X
yang disandi pada rantai DNA (-).
11 Nomer Triangulasi=3 (T=3).
12 Gen S terdiri atas 3 bagian: yaitu pre-S1, pre-S2, dan S. Tiga macam protein
yang berbeda diproduksi oleh kombinasi dari ke tiga gen tersebut dalam
kombinasi yang berbeda: protein L (large protein), yaitu protein pada amplop
yang dibuat berdasarkan pengkodean dari gen-gen pre-S1, pre-S2, dan S;
protein M (middle-sized proteins/medium surface protein) pada amplop yang
dikode oleh gen pre-S2 dan gen S; dan protein S yang merupakan komponen
mayor (major component) dari HBsAg.
18
Gambar 6 Diagram organisasi genome virus hepatitis B (Sumber: Wagner 2004).
Nurainy et al. (2008) melalui risetnya yang berjudul Genetic Study of
Hepatitis B Virus in Indonesia Reveals a New Subgenotype of Genotype B in East
Nusa Tenggara dengan menggunakan isolat Virus Hepatitis B 2059Java, berhasil
menemukan sekuen genom lengkap Virus Hepatitis B (Lampiran 2). Selanjutnya
dijelaskan, bahwa sekuen genome lengkap tersebut tersusun atas 4 overlapping
open reading frames yang masing-masing mempunyai sekuen sebagai berikut:
1 Gen P (sekuen:2307-3215, 1-1623); yang menyandi pembentukan enzim-enzim
DNA polymerase, reverse trancriptase, dan RNAse.
2 Gen S yang terdiri atas 3 bagian, yaitu: gen pre-S1, gen pre-S2, dan gen S. Tiga
jenis protein amplop VHB yang berbeda diproduksi berdasarkan pengkodean
dari kombinasi tiga gen-gen ini dalam kombinasi yang berbeda. (1) Protein L
(large protein) dikode oleh kombinasi dari gen-gen pre-S1, pre-S2, dan S
(sekuen: 2848-3215, 1-835). (2) Protein M (medium protein) dikode oleh
kombinasi dari gen pre-S2 dan gen S (sekuen: 3205-3215, 1-835). (3) Protein S
(HBsAg) dikode oleh gen S (155-835).
3 Gen X (sekuen: 1374-1838); yang menyandi pembentukan protein X yang
peranannya belum diketahui secara pasti, tetapi diduga berperan dalam aktivasi
transkripsi.
19
4 Gen C (sekuen: 1814-2452); yang berperan mengkode pembentukan HBcAg
(antigen core).
DNA Rekombinan dan Kloning DNA
DNA rekombinan adalah suatu DNA buatan atau hasil rekayasa yang
berasal dari satu sumber atau lebih yang tergabung ke dalam satu molekul
rekombinan (Barnum 2005). Selanjutnya, Winarno dan Agustinah (2007)
menjelaskan,
bahwa
teknologi
rekayasa
genetika
merupakan
kegiatan
bioteknologi modern dengan teknologi DNA rekombinan (rDNA) untuk
melakukan pemindahan atau transfer suatu sifat tertentu yang dibawa gen, yang
tersusun dalam DNA, dari suatu spesies yang sama atau berbeda untuk
menghasilkan spesies baru yang lebih unggul. Muladno (2002) juga menyatakan,
seiring dengan kemajuan teknologi molekuler, perpindahan gen dapat terjadi antar
organisme yang sama sekali tidak berkerabat dekat, misalnya gen manusia
dipindahkan ke bakteri atau gen manusia dipindahkan ke hewan ternak.
Perpindahan gen tersebut mengakibatkan terbentuknya molekul DNA yang
berasal dari sumber yang berbeda dapat digabungkan menjadi DNA rekombinan.
Teknik menggabungkan molekul DNA tersebut dikenal sebagai Teknik DNA
Rekombinan.
Biasanya DNA rekombinan merupakan gabungan antara DNA vektor yang
merupakan molekul DNA yang dapat mereplikasi diri dan DNA asing yang
biasanya berupa gen dari suatu mahluk hidup. Vektor tersebut berfungsi sebagai
pembawa DNA asing yang berasal dari suatu organisme untuk dipindahkan ke
dalam organisme lain. Gen yang terkandung pada DNA rekombinan di dalam
organisme resipien diharapkan dapat diekspresikan untuk menghasilkan protein
(Muladno 2002). Menurut Glick dan Pasternak (1994), teknologi DNA
rekombinan, juga disebut kloning gen atau kloning molekuler, adalah suatu istilah
yang mencakup sejumlah protokol percobaan yang bertujuan untuk transfer
informasi genetik (DNA) dari suatu organisme ke organisme yang lain. Percobaan
DNA rekombinan biasanya mengikuti prosedur sebagai berikut:
1 DNA target (DNA asing, DNA insert, DNA klon) dari organisme donor
diekstrak, dipotong secara enzimatik, kemudian disambung dengan plasmid
20
atau DNA vektor (vektor kloning) untuk membentuk suatu bentuk baru yang
disebut molekul DNA rekombinan (rDNA).
2 DNA rekombinan tersebut ditransfer ke dalam sel inang. Proses introduksi
DNA rekombinan ke dalam suatu sel inang atau bakteri disebut transformasi.
3 Selanjutnya sel-sel bakteri tersebut dikultur dan diseleksi atau dimurnikan,
kemudian diisolasi.
4 Sel-sel bakteri inang yang telah dimurnikan dan diisolasi, siap dikultur atau
dikembangbiakkan untuk memproduksi protein spesifik yang dikode oleh DNA
klon yang terkandung dalam DNA rekombinan.
Pembuatan DNA rekombinan memerlukan bantuan dua macam enzim.
Pertama, enzim endonuclease (restriction enzyme) berperan sebagai pemotong
molekul DNA. Kedua, enzim ligase berfungsi untuk menggabungkan molekulmolekul DNA yang telah dipotong oleh enzim restriksi (Muladno 2002; Barnum
2005).
Ilustrasi tahapan pembuatan DNA rekombinan pada Gambar 8 menunjukkan
bahwa enzim endonuclease yang digunakan untuk memotong kedua sumber DNA
adalah BamHI. Enzim restriksi ini memotong kedua molekul DNA tersebut pada
lokasi yang sama dengan membentuk potongan sticky end atau kohesif.
Selanjutnya enzim ligase DNA menggabungkan kedua molekul DNA tersebut
dengan ikatan kovalen menjadi satu molekul DNA rekombinan.
Muladno (2002) menegaskan bahwa pada prinsipnya kloning DNA adalah
proses penggandaan jumlah DNA rekombinan melalui proses perkembangbiakan
sel bakteri (biasanya E. coli). Hal ini dilakukan dengan memasukkan DNA
rekombinan yang dihasilkan dari proses penggabungan tersebut di atas ke dalam
sel E. coli. Selanjutnya sel ini diinkubasi pada suhu optimal sehingga sel dapat
berkembangbiak secara eksponensial. Masuknya molekul DNA rekombinan ke
dalam sel akan mengubah fenotip sel tersebut, sehingga proses pemasukan
molekul DNA ke dalam sel juga disebut transformasi. Sel yang digunakan dalam
proses transformasi ini biasanya disebut dengan sel kompeten. Plasmid
merupakan molekul kecil yang berukuran sekitar lima ribu pasang basa yang
terdapat di dalam sel bakteri Escherichia coli, posisinya terpisah dengan
kromosom dan mampu mereplikasi sendiri tanpa harus bergantung kepada
21
kromosom, kebanyakan berupa rangkaian molekul DNA untai ganda dan biasanya
berbentuk bulat. Selanjutnya Glick dan Pasternak (1994) menerangkan, bahwa ori
adalah sekuen nukleotida yang merupakan tempat diawalinya atau dimulainya
sintesis DNA pada saat replikasi.
Barnum (2005) menjelaskan, ada beberapa cara dalam melakukan kloning
DNA, dan metode yang digunakan bervariasi tergantung pada tipe DNA, tipe sel
inang, dan tujuan akhir dari kloning DNA. Contohnya, tipe vektor yang
digunakan untuk kloning akan tergantung kepada apakah DNA klon akan tetap
berada di dalam vektor atau akan disisipkan ke dalam kromosom sel inang.
Vaksin Hepatitis B
Menurut Dayal dan Maldonado (1998), vaksin hepatitis B yang pertama kali
mendapat lisensi (pada tahun 1981) adalah Heptavax-B dan telah dipasarkan oleh
Merck Sharp dan Dhome. Vaksin tersebut diperoleh dari hasil ekstraksi dan
pemurnian antigen HBsAG dari serum penderita hepatitis B kronis. Selanjutnya
dijelaskan bahwa vaksin rekombinan atau sebagai hasil rekayasa genetika yang
telah berhasil diproduksi secara komersial adalah Recombivax HB Chiron Corp
dan Merck serta Engerix-B oleh SmithKline Biologicals. Vaksin rekombinan
tersebut diproduksi dari hasil kloning gen HBsAg yang terdapat di dalam yeast.
Joung et al. (2004) menyatakan, hampir semua vaksin hepatitis B konvensional
yang sudah mendapat lisensi saat ini adalah vaksin yang dihasilkan dari plasma.
Namun, keberhasilan program imunisasi menyebabkan pasien hepatitis B yang
akan menjadi sumber vaksin tersebut semakin berkurang yang berakibat pada
semakin terbatasnya darah yang dapat digunakan sebagai sumber vaksin. Oleh
sebab itu produksi vaksin hepatitis B dengan menggunakan plasma semakin sulit
dilakukan. Kekhawatiran terhadap adanya kontaminan pada darah terutama oleh
virus berbahaya seperti HIV, menimbulkan kekhawatiran tersendiri untuk
menggunakan vaksin yang bersumber dari plasma tersebut.
Menurut Mulyanto et al. (1997), Indonesia merupakan daerah endemik
sedang sampai tinggi untuk penyakit hepatitis B, sehingga WHO menghimbau
untuk segera melaksanakan usaha pencegahan. Pengobatan terhadap penderita
penyakit hepatitis B yang sangat mahal menyebabkan tindakan preventif melalui
22
vaksinasi merupakan tindakan yang lebih tepat. Vaksinasi secara besar-besaran
dinilai efektif untuk mencegah terjadinya penyakit ini. Selanjutnya Mulyanto et
al. (2002) menyatakan, bahwa pada tahun 1987, Pemerintah Indonesia
menjadikan Pulau Lombok sebagai model immunisasi massal Hepatitis B pertama
di dunia. Hal ini disebabkan karena tingkat endemik penyakit tersebut di Pulau
Lombok sangat tinggi. Hasil proyek percontohan tersebut cukup menggembirakan
sehingga pemerintah mulai memperluas program immunisasi ke 4 propinsi yang
lain di tahun 1991 dan kemudian ke 6 propinsi lainnya pada tahun 1992. Saat ini
pemerintah Indonesia telah mengintegrasikan vaksinasi Hepatitis B untuk balita
ke
dalam
Program
Pengembangan
Imunisasi
(Extended
Program
of
Immunization).
Berbagai upaya untuk menghasilkan vaksin yang mengandung antigen
rekombinan
telah
dilakukan,
diantaranya
dengan
memproduksi
antigen
menggunakan sel tanaman maupun ragi. Keberhasilan ekspresi antigen tersebut
telah dilaporkan melalui kultur sel tembakau (Kumar et al. 2003), maupun ragi
(Maruyama et al. 2000; Lu et al. 2002; Ddeman & Zyl 2003; Hu et al. 2004).
Meskipun vaksin tersebut memberikan hasil yang sangat memuaskan, sistem
produksi menggunakan hewan maupun tanaman terhambat oleh lamanya waktu
yang diperlukan, terjadi variasi pada produk akhir, terkontaminasi oleh bahanbahan kimia pertanian serta kesulitan dalam meningkatkan hasil produk akibat
rumitnya faktor-faktor regulasi. Penggunaan bakteri E. coli menjadi pilihan
terakhir karena waktu yang lebih singkat, harga media lebih murah serta teknologi
pembiakan maupun komponen-komponen yang dibutuhkan untuk optimalisasi
transkripsi maupun translasi telah dikuasai (Ali 2006).
Produksi bagian yang sederhana dari antigen permukaan Hepatitis B dengan
menggunakan bakteri E. coli bisa dilakukan, namun demikian berbeda dengan
hasil ekspresi yang dilakukan dengan induk semang hewan maupun tumbuhan
yang dapat menghasilkan produksi yang tinggi, ekspresi menggunakan E. coli
menghasilkan produk yang sedikit. Hal ini disebabkan oleh sifat antigen
permukaan Hepatitis B yang toksik bagi E. coli. Maeng et al. (2001) melakukan
percobaan ekspresi gen virus Hepatitis B secara parsial yang diikuti dengan
menggabungkan gen tersebut dengan gen penyandi enzim gluthathion-S-
23
transferase (GST), dengan demikian ekspresi gen dan kelarutan antigen
permukaan Hepatitis B pada E. coli tersebut bisa ditingkatkan. Ekspresi gen
tersebut dilakukan dibawah kontrol promoter tac. Hasil penelitian tersebut
menunjukkan bahwa terjadi peningkatan tingkat ekspresi antigen pre-S1 yang
digabung dengan GST. Koschorreck et al. (2005) juga melaporkan terjadi
peningkatan solubilitas protein rekombinan yang digabung dengan GST.
Terjadinya peningkatan kelarutan ini sangat penting untuk proses pemurnian
antigen rekombinan dengan menggunakan kolum yang telah tersedia secara
komersial.
Aplikasi Rekayasa Genetik di Bidang Peternakan
Menurut Winarno dan Agustinah (2007), WHO telah meramalkan bahwa
populasi dunia akan berlipat dua pada tahun 2020 sehingga jumlahnya akan lebih
dari 10 milyar. Oleh karena itu, produksi pangan juga harus ditingkatkan.
Kendalanya adalah jumlah sisa lahan dunia yang belum termanfaatkan saat ini
sangat kecil dan terbatas. Teknologi rekayasa genetika atau GMO akan
memainkan peranan yang sangat penting dalam mengatasi kendala tersebut.
Teknologi rekayasa genetika dapat menjadi strategi yang sangat bagus untuk
meningkatkan produksi pangan. Wiryosuhanto dan Sudradjat (1992) menjelaskan,
bahwa teknologi rekayasa genetika merupakan alat yang dapat membantu
pengusaha industri peternakan untuk meningkatkan status kesehatan ternaknya,
meningkatkan feed convertion, dan memperpendek waktu pemeliharaan sampai
mencapai berat badan yang sesuai dengan permintaan pasar. Teknologi rekayasa
genetik memberi harapan untuk diaplikasikan di dalam pembangunan peternakan
di masa datang, yaitu bioteknologi molekuler yang berkaitan dengan keberhasilan
teknologi kloning, ternak transgenik, dan vaksin. Winarno (2004) menyatakan,
bahwa teknologi rekayasa genetika juga mampu membantu masalah yang
dihadapi oleh industri susu dalam mengatasi masalah turunnya suplai renin.
Renin, yang sekarang lebih dikenal dengan nama chymosin, adalah enzim
proteolitik yang digunakan dalam pembuatan keju oleh industri susu. Secara
konvensional, renin diproduksi dari abomasum (lambung ke-4) anak sapi.
Timbulnya kekurangan renin menyebabkan para industri keju mencari alternatif
24
lain dengan memproduksi renin mikroba yang diekstraksi dari fungi, namun sifat
biokimianya tidak sama dengan renin dari abomasum anak sapi. Hal ini bisa
diatasi dengan cara mentransfer gen dari anak sapi yang mengkode pembentukan
renin ke dalam bakteri, selanjutnya bakteri tersebut digunakan sebagai mesin
pembentuk renin yang sifat biokimianya sama dengan renin dari abomasum anak
sapi.