Home / Berita / Bioreaktor dan Rekayasa Genetika

Bioreaktor dan Rekayasa Genetika

Bagi penderita diabetes, protein yang namanya insulin sudah terpatri dalam ingatannya. Tetapi barangkali banyak yang belum tahu bahwa alat yang namanya bioreaktor itu sangat berguna sebagai wadah perkembangbiakan bakteri, misalnya E. coli penghasil insulin itu.

SUDAH lama orang m memimpikan dapat bakteri untuk keperluan riset maupun untuk memproduksi zat tertentu yang dihasilkan dari bakteri itu. Dahulu, alat yang namanya bioreaktor itu hanya sekedar wadah yang diberi pengaduk saja. Tetapi sejalan dengan perkembangan ilmu pengetahuan, alat yang namanya bioreaktor itu tidak hanya seperti itu. Karena bakteri hidup tidak sekedar diberi makanan, lalu diaduk.

Bakteri ternyata juga manja, sama seperti kita. Apabila bakteri itu tahu bahwa dirinya dibutuhkan, maka ia juga menginginkan kondisi yang tepat bagi lingkungan hidupnya. Ia perlu makanan yang cocok, mineral dan vitamin yang tepat, kondisi pH media cair yang tepat, jumlah oksigen dalam media yang tepat, juga perlu dikontrol kandungan gas karbon dioksida (CO2) sebagai hasil metabolisme dalam tubuhnya. Tentu masih sederet parameter lain yang perlu diperhitungkan.

Perlakuan dan parameter itu bisa berbeda-beda, walaupun kita ingin membiakkan bakteri yang sama. Yang membedakan adalah produk manakah yang ingin dihasilkan dari bakteri itu. Kalau kita ingin mendapatkan insulin dari bakteri E. coli yang sudah direkayasa genetika, tentu kondisi lingkungannya akan berbeda seandainya kita ingin memperoleh enzim penisilin asilase dari bakteri itu.

Produksi metabolit sekunder seringkali sangat sensitif dipengaruhi oleh kecepatan suplai oksigen pada media dalam bioreaktor. Sebagai contoh, produksi avermectin (antibiotika) pada Streptomyces avermitilis akan turun dramatis bila konsentrasi oksigen terlarut (dissolved oxygen, DO) tinggal hanya 20% dari kejenuhan udara. Hal yang sama, juga terjadi pada produksi cephalosporin dalam Streptomyces clavuligerus, akan turun 3 kali bila tingkat DO berkurang tinggal hanya 25% dari kejenuhan udara.

Jadi berbagai masalah itu perlu diuji coba terlebih dahulu. Disain bioreaktor yang tepat supaya diperoleh transfer oksigen yang tepat, sangat memegang peranan penting. Dengan demikian menjadi suatu perhatian bagi peneliti untuk memaksimalkan produksi sesuatu yang diinginkan berkaitan dengan transfer oksigen, atau menggunakan senyawaan yang dapat membawa oksigen dalam medium.

Permasalahan pH juga perlu dimonitoring dengan tepat. Coba lihat saja kasus ini. pH untuk biakan fermentasi cephalosporin C adalah 5,5 – 6,5 dan bisa menjadi 7 pada akhir fermentasi, sedangkan enzim asilase (yang memutus molekul cephalosporin menjadi 7-ACA (7-asam aminocepha-losporanat) memiliki pH optimum pada nilai 9 dan hanya sekitar 25% aktif pada pH 7. Jadi apabila organisme penghasil cephalosporin diselipkan gen asing penghasil enzim asilase (untuk tujuan menghasilkan 7- ACA guna membuat antibiotika derivat dari cephalosporin), maka perlu dipertimbangkan kondisi pH yang berbeda itu. Masih banyak faktor yang mempengaruhi keberhasilan pema kaian bioreaktor ini, namun disini hanya disampaikan selintas saja.

Aplikasi bioreaktor sangat banyak. Bioreaktor dipakai dalam proses produksi hormon pertumbuhan manusia pada bakteri Escherichia coli. Bakteri yang sudah diselipi gen asing itu lalu dibiakkan. Beberapa saat kemudian, hormon pertumbuhan yang berupa protein itu diisolasi. Hormon ini dijual dengan nama Protoprin, dihasilkan oleh perusahaan bioteknologi Genentech, AS. Penjualan hormon ini pada tahun 1986 mencapai 41 juta dollar AS, dan pada tahun 1987 sekitar 60 juta dollar AS.

Pembiakan sel tanaman penghasil senyawaan obat juga memakai bioreaktor. Perusahaan-perusahaan di Amerika, Jepang, India dan Jerman begitu giat melakukan penelitian untuk memproduksi massa sel tanaman tembakau dengan menggunakan bioreaktor, berkapasitas 7.000 liter. Penelitian semacam itu saat ini sedang giat dilakukan. Dan Jepang telah mempelopori keunggulannya melalui keberhasilan memproduksi shikonin, zat warna merah dari,tanaman Lithospermum erythrorhizon, memakai bioreaktor. Dalam waktu 3 minggu, sudah dapat dihasilkan shikonin murni sekitar 5 kg, dengan harga sekitar 4500 dollar AS per kg.

Untuk mendapatkan kemampuan bioreaktor yang maksimum untuk keperluan tertentu, memang memerlukan keahlian tersendiri. Keberhasilan mencapai kondisi optimum pada bioreaktor ukuran 2 1, tidak mutlak akan mencapai hasil yang optimum bila menggunakan bioreaktor ukuran 15 liter, apalagi kalau langsung mengadakan produksi dengan bioreaktor ukuran yang lebih besar untuk komersial. Perlu dilakukan penelitian ulang untuk mendapatkan kondisi yang terbaik.

Berbagai ukuran bioreaktor sudah ada di beberapa tempat penelitian, seperti di Pusat Antar Universitas Bioteknologi ITB, Pusat Penelitian dan Pengembangan Kimia Terapan LIPI, Bandung, PAU Bioteknologi IPB, PAU Pangan dan Gizi IPB dan beberapa tempat lainnya. Ukurannya ada yang 2 liter sampai ada yang ukurannya 500 liter, merk B. Braun (di PAU Bioteknologi ITB). Jadi, sarana penunjang untuk memproduksi suatu zat yang komersial sebenarnya sudah tersedia, tinggal bagaimana mewujudkannya. –mgs

Sumber: Majalah AKUTAHU/ MARET 1992

Share
%d blogger menyukai ini: