Protein terapeutik merupakan molekul protein yang memiliki aktivitas sebagai obat sehingga dapat digunakan untuk keperluan klinis. Sejak penemuan insulin sebagai protein teraputik rekombinan yang pertama pada tahun 1920, perkembangan perkembangan penelitian dan produksi protein terapeutik mengalami kemajuan yang sangat pesat. Saat ini lebih dari 130 protein atau peptida telah disetujui oleh Food and Drug Administration Administration untuk digunakan dalam kepentingan klinis dan sebanyak 95 protein diantaranya diproduksi diproduksi menggunakan teknologi teknologi DNA rekombinan. Beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam melakukan produksi protein rekombinan adalah : - pengetahuan mengenai pemilihan sistem ekspresi untuk memperoleh protein terapeutik dengan sifat dan aktivitas sesuai harapan; - penyesuaian dengan regulasi dari badan berwenang untuk tujuan komersialisasi; - penguasaan berbagai metode untuk karakterisasi karakterisasi dan purifikasi protein serta - pengetahuan
mengenai
status
permasalahan
terkini
dari
protein
terapeutik
dan pemecahannya untuk melakukan melakukan pengembangan melalui modifikasi protein. Sejumlah kecil protein terapi rekombinan dimurnikan dari sumber asli mereka, seperti enzim pankreas dari babi dan pankreas babi, babi, dan α-1-proteinase α -1-proteinase inhibitor dari plasma manusia, tetapi kebanyakan sekarang diproduksi oleh teknologi DNA rekombinan dan dimurnikan dari berbagai jenis organisme. Sistem produksi protein rekombinan termasuk bakteri, ragi, sel-sel serangga, sel mamalia, dan hewan dan tanaman transgenik. Pemilihan sistem dapat ditentukan oleh biaya produksi atau modifikasi protein (misalnya, glikosilasi, fosforilasi atau pembelahan proteolitik) yang diperlukan diperlukan untuk aktivitas biologis. 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 glikosilasi dapat memiliki efek dramatis pada aktivitas, waktu paruh dan imunogenisitas protein rekombinan dalam tubuh. Sebagai contoh, waktu paruh erythropoietin asli, faktor pertumbuhan
yang penting
dalam
produksi
eritrosit,
dapat
diperpanjang
dengan
meningkatkan glikosilasi protein. Darbepoetin-α Darbepoetin- α merupakan analog erythropoietin yang direkayasa mengandung dua asam amino tambahan yang substrat untuk reaksi glikosilasi Nlinked. 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 er ythropoietin. 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 Bgalaktosidase enzim yang mengontrol transkripsi gen. Hal ini sangat krusial dimana kodon dari gen insulin ini harus kompatibel dengan enzim Bgalaktosidase. 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
jembatan
yang silang
membentuk 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. Golans.com/content/13/1/141
