Protein terapeutik merupakan molekul protein yang memiliki aktivitas sebagai obat sehingga Protein terapeutik merupakan molekul protein yang memiliki aktivitas sebagai obat sehingga dapat digunakan untuk keperluan klinis. Sejak penemuan insulin sebagai protein teraputik dapat digunakan untuk keperluan klinis. Sejak penemuan insulin sebagai protein teraputik rekombinan yang pertama pada tahun
rekombinan yang pertama pada tahun 1920, perkembang1920, perkembangan penelitian dan produksi an penelitian dan produksi proteinprotein terapeutik mengalami kemajuan yang sangat pesat. Saat ini lebih dari 130 protein atau terapeutik mengalami kemajuan yang sangat pesat. Saat ini lebih dari 130 protein atau peptida
peptida telah telah disetujui disetujui oleholeh Food Food and and Drug Drug AdministrationAdministration untuk digunakan dalam untuk digunakan dalam kepentingan klinis dan sebanyak
kepentingan klinis dan sebanyak 95 protein diantaranya diprod95 protein diantaranya diproduksi menggunakan teknuksi menggunakan teknologiologi DNA rekombinan.
DNA rekombinan.
Beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam melakukan produksi protein rekombinan Beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam melakukan produksi protein rekombinan adalah :
adalah :
-- pengetahuan pengetahuan mengenai mengenai pemilihan pemilihan sistem sistem ekspresi ekspresi untuk untuk memperoleh memperoleh protein protein terapeutikterapeutik dengan sifat dan aktivitas sesuai harapan;
dengan sifat dan aktivitas sesuai harapan;
-- penyesuaian dengan regulasi dari badan berwenang penyesuaian dengan regulasi dari badan berwenang untuk tujuan komersialisasi;untuk tujuan komersialisasi; -- penguasaan berbagai metode untuk k penguasaan berbagai metode untuk karakterisasi dan purifikasi protein sertaarakterisasi dan purifikasi protein serta
-- pengetahuan pengetahuan mengenai mengenai status status permasalahan permasalahan terkini terkini dari dari protein protein terapeutikterapeutik dan
dan pemecahannya untuk melakupemecahannya untuk melakukan pengembangan kan pengembangan melalui modifikasi protein.melalui modifikasi protein.
Sejumlah kecil protein terapi rekombinan dimurnikan dari sumber asli mereka, seperti enzim Sejumlah kecil protein terapi rekombinan dimurnikan dari sumber asli mereka, seperti enzim pankreas
pankreas dari dari babi babi dan dan pankreas pankreas babibabi, dan α, dan α-1-proteinase inhibitor dari plasma manusia,-1-proteinase inhibitor dari plasma manusia, tetapi kebanyakan sekarang diproduksi oleh teknologi DNA rekombinan dan dimurnikan tetapi kebanyakan sekarang diproduksi oleh teknologi DNA rekombinan dan dimurnikan dari berbagai jenis organisme. Sistem produksi protein rekombinan termasuk bakteri, ragi, dari berbagai jenis organisme. Sistem produksi protein rekombinan termasuk bakteri, ragi, sel-sel serangga, sel mamalia, dan hewan dan tanaman transgenik. Pemilihan sistem dapat sel-sel serangga, sel mamalia, dan hewan dan tanaman transgenik. Pemilihan sistem dapat ditentukan oleh biaya produksi atau modifikasi protein (misalnya, glikosilasi, fosforilasi atau ditentukan oleh biaya produksi atau modifikasi protein (misalnya, glikosilasi, fosforilasi atau pembelahan proteolitik) yang d
pembelahan proteolitik) yang diperlukan untuk aktivitas biologis.iperlukan untuk aktivitas biologis.
Sebagai contoh, bakteri tidak melakukan reaksi glikosilasi, dan masing-masing dari sistem Sebagai contoh, bakteri tidak melakukan reaksi glikosilasi, dan masing-masing dari sistem biologis lainnya yang tercantum di atas menghasilkan jenis atau pola glikosilasi. Pola protein biologis lainnya yang tercantum di atas menghasilkan jenis atau pola glikosilasi. Pola protein glikosilasi dapat memiliki efek dramatis pada aktivitas, waktu paruh dan imunogenisitas glikosilasi dapat memiliki efek dramatis pada aktivitas, waktu paruh dan imunogenisitas protein
protein rekombinan rekombinan dalam dalam tubuh. tubuh. Sebagai Sebagai contoh, contoh, waktu waktu paruh paruh erythropoietin erythropoietin asli, asli, faktorfaktor pertumbuhan
pertumbuhan yang yang penting penting dalam dalam produksi produksi eritrosit, eritrosit, dapat dapat diperpanjang diperpanjang dengandengan meningkatkan glikosilasi protein.
Darbepoetin-meningkatkan glikosilasi protein. Darbepoetin-α merupakan analog erythropoietin yangα merupakan analog erythropoietin yang direkayasa mengandung dua asam amino tambahan yang substrat untuk reaksi glikosilasi direkayasa mengandung dua asam amino tambahan yang substrat untuk reaksi glikosilasi N-linked. Ketika dinyatakan dalam sel ovarium hamster Cina, analog disintesis dengan lima linked. Ketika dinyatakan dalam sel ovarium hamster Cina, analog disintesis dengan lima
dari tiga rantai karbohidrat N-linked; modifikasi ini menyebabkan waktu paruh tobe darbepoetin tiga kali lipat lebih lama daripada erythropoietin.
INSULIN
Terapi Diabetes baik tipe I maupun tipe II menggunakan hormon insulin diperkenalkan sudah sejak tahun beberapa tahun yang lalu. Dimulai dari pemurnian pertama kali insulin dari pankreas babi dan sapi pada tahun 1922.
Permintaan protein terapi ini yang terus meningkat menuntut untuk ditemukannya suatau teknologi yang dapat menghasilkan hormon insulin secara cepat dengan skala yang besar tanpa harus membunuh ratusan bahkan ribuan hewan ternak untuk diambil pankreasnya.
Pada tahun 1982 gen insulin manusia berhasil diisolasi dan dikembangkan di dalam Eschercia coli untuk kemudian diekspresikan menjadi protein yang disebut hormon insulin melalui teknologi DNA rekombinan.
Teknik DNA rekombinan dilakukan dengan menyisipkan gen insulin manusia ke dalam vektor DNA, sel bakteri E.coli, untuk memproduksi insulin yang secara kimia identik dengan insulin manusia yang diproduksi secara alami dalam tubuh orang yang normal.
Struktur insulin
Secara kimia, insulin meruipakan protein kecil yang sederhana. Mengandung 51 asam amino, 30 diantaranya terdapat satu rantai polipeptida (rantai B) dan 21 lainnya sebagai rantai ke dua Rantai A).
Kode genetik insulin.
Kode genetik untuk insulin ditemukan dalam DNA pada bagian puncak lengan kromosom pendek pada kromosom nomor 11. Struktur DNA insulin mengandung 153 basa nitrogen (63
di rantai A dan 90 rantai B).
Proses Pembuatan Insulin
Proses pembuatan insulin dengan teknik DNA recombinan adalah sebagai berikut:
1. Mengidentifikasi dan mengisolasi gen penghasil insulin dari sel pancreas manusia:
a. Mula-mula mRNA yang telah disalin dari gen penghasil insulin diekstrak dari sel pancreas.Kemudian enzim transcriptase ditambahkan pada mRNA bersamaan dengan
nukleotida penyusun DNA.
b. Enzim ini menggunakan mRNA sebagai cetekan untuk membentuk DNA berantai tunggal.
c. DNA ini kemudian dilepaskan dari mRNA.
d. Enzim DNA polymirase digunakan untuk melengkapi DNA rantai tunggal menjadi ranati ganda,disebut DNA komplementer (c- DNA), yang merupakan gen penghasil insulin.
2. Melepaskan salinan gen penghasil insulin tersebut dengan cara memotong kromosom secara khusus menggunakan enzim retrikasi.
3. Mengekstrak plasmid dari sel bakteri, kemudian membuka plasmid dari sel bakteri dengan menngunakan enzim retrikasi lain. Sementara itu, di dalam serangkain tabung reaksi atau cawan petri, gen penghasil insulin manusia (dalam bentuk c- DNA disiapkan untuk dipasangkan pada plasmid yang terbuka tersebut.
4. Memasang gen penghasil insulin kedalam cincin plasmid. Mula-mula ikatan yang terjadi masih lemah, kemudian enzim DNA ligase memperkuat ikatan ini sehingga dihasilkan molekul DNA recombinan/plasmid recombinan yang bagus.
5. Memasukkan plasmid recombinan kedalam bakteri E.coli.Di dalam sel bakteri ini plasmid mengadakan replikasi
6. Mengultur bakteri E.coli yang akan berkembang biak dengan cepat menghasilkkan klonklon bakteri yang mengandung plasmid recombinan penghasil insulin.Melalui rekayasa genetika dapat dihasilkan E.coli yang merupakan penghasil insulin dalam jumlah banyak dan dalam waktu yang singkat.
\
E.coli menjadi mikroorganisme yang paling dipilih untuk memproduksi protein rekombinan dalam skala besar. Sebagai vektor untuk DNA insulin, plasmid E.coli diambil dari sel bakteri E.coli. Rantai melingkar plasmid dibuka menggunakan enzim tertentu, kemudian sequens DNA yang mengkodekan insulin manusia disisipkan ke dalam plasmid tersebut. Dengan enzim DNA ligase, maka rantai DNA insulin akan tersambung dengan DNA plasmid. Di dalam tubuh E.coli, sewaktu bakteri itu berkembang biak, gen insulin bereplikasi bersama dengan plasmid.
Untuk dapat menghasilkan insulin, gen insulin perlu terikat dengan enzim B-galaktosidase enzim yang mengontrol transkripsi gen. Hal ini sangat krusial dimana kodon dari gen insulin ini harus kompatibel dengan enzim B-galaktosidase.
Setelah terbentuk protein proinsulin, protein kemudian dipurifikasi dari tubuh bakteri. Bakteri diinaktif kan dengan cara heat sterilization, proinsulin dipanen. Proinsulin diambil lalu dengan cara memotongnya secara enzymatik akan dihasilkan human insulin, rantai A dan rantai B secara terpisah. Kedua rantai
dicampur dan dihubungkan kembali dalam reaksi yang membentuk jembatan silang disulfida, menghasilkan Humulin murni (insulin manusia sintetis).
Proses selanjutnya adalah sentrifugasi dan penghilangan sel2 yang tidak diperlukan. Pemurnian dilakukan dengan cara liquid chromatography dan crystallization.
Selain menggunakan bakteri sebagai host, dapat juga digunakan host berupa ragi (yeast).
Recombinant Human insulin-Like Growth factor -1.
DAFTAR PUSTAKA
Cell factories for insulin production Nabih A Baeshen, Mohammed N Baeshen, Abdullah Sheikh, Roop S Bora, Mohamed Morsi M, Ahmed Hassan A I Rama dan Kulvinder Singh Saini, and Elrashdy M Redwan. Baeshen et al. Microbial Cell Factories 2014, 13:141. http://www.microbialcellfactorie..
A guide to drug discove ry — opi ni on Protein therapeutics: a summary and pharmacological classification Benjamin Leader, Quentin J. Baca and David E.
