Catatan blog ini meneroka bagaimana teknologi pengeluaran insulin menggunakan E. coli dibangunkan dan sumbangannya kepada kesihatan manusia.
Biologi ialah sains yang menganalisis semua organisma hidup dan fenomena biologi dalam alam semula jadi dan mengenal pasti puncanya secara saintifik. Ia adalah disiplin luas yang bertujuan untuk memahami struktur, fungsi, dan interaksi ekologi semua bentuk hidupan, termasuk haiwan, tumbuhan dan mikroorganisma, dengan itu meneroka prinsip asas kehidupan. Walau bagaimanapun, fokus utama biologi terletak pada menganalisis bagaimana penemuan penyelidikan ini boleh digunakan untuk manusia. Contohnya termasuk menyelidik komponen dalam tumbuhan tertentu dengan kesan anti-kanser atau membangunkan rawatan untuk penyakit manusia dengan menggunakan ciri genetik haiwan tertentu. Meningkatkan kesihatan dan kualiti hidup manusia melalui aplikasi sedemikian adalah salah satu matlamat utama biologi.
Bioteknologi ialah disiplin yang telah dibangunkan berdasarkan objektif ini dan dikaitkan dengan biologi. Bioteknologi ialah satu disiplin yang membina pengetahuan asas biologi molekul dan genetik untuk memanipulasi ciri-ciri organisma hidup secara buatan untuk menghasilkan hasil yang praktikal. Walaupun masih dalam peringkat pembangunan, bioteknologi semakin mendapat perhatian kerana potensinya untuk membuka impian lama manusia, termasuk belia abadi, melalui pelbagai penyelidikan dan kemajuan teknologi. Sebagai contoh, teknik seperti menghalang proses penuaan dalam sel atau mencegah penyakit melalui terapi gen dengan membetulkan gen tertentu menunjukkan potensi ini.
Bioteknologi sebenarnya sudah agak dekat dengan kita, mudah didapati dalam kehidupan seharian kita. Prinsip bioteknologi digunakan walaupun dalam makanan tradisional yang ditapai seperti pengeluaran alkohol menggunakan yis atau penapaian kimchi. Hari ini, skopnya telah berkembang lagi untuk memasukkan suplemen kesihatan menggunakan bakteria asid laktik dan penggunaan mikroorganisma untuk pembersihan alam sekitar. Ini menunjukkan bahawa bioteknologi tidak terhad kepada makmal semata-mata tetapi secara langsung mempengaruhi pelbagai aspek kehidupan kita.
Kali ini, kami memperkenalkan kaedah penghasilan insulin menggunakan E. coli, sering dipanggil pencetus yang memajukan 'bioteknologi' baik dari segi akademik mahupun industri. Ditemui pada peringkat awal penyelidikan bioteknologi, teknologi ini berdiri sebagai contoh utama yang menunjukkan kepraktisan bioteknologi. Ia telah memberi sumbangan besar kepada kesihatan manusia, terutamanya dengan membolehkan pengeluaran besar-besaran insulin, yang penting untuk pesakit diabetes. Semasa cuti apabila keluarga berkumpul, seseorang mungkin melihat pesakit kencing manis memberikan suntikan insulin. Perbuatan ini membawa maksud melangkaui pengurusan kesihatan yang mudah. Tanpa suntikan insulin, paras gula dalam darah boleh meningkat dengan mendadak, menjadikan insulin sebagai elemen penting untuk mengekalkan kehidupan pesakit diabetes. Jadi mengapa sebenarnya pesakit diabetes memerlukan suntikan insulin, dan mengapa pengeluaran insulin berasaskan bioteknologi sangat penting?
Tubuh manusia berfungsi melalui interaksi hormon yang rumit. Hormon ialah bahan pengawalseliaan fisiologi yang menggalakkan atau menghalang tindakan tertentu. Apabila nutrien kekurangan, mereka merembeskan hormon perangsang; apabila nutrien berlebihan, mereka merembeskan hormon perencatan untuk mengekalkan homeostasis badan. Antaranya, insulin memainkan peranan penting dalam menurunkan paras gula dalam darah. Sebaliknya, apabila paras gula dalam darah turun terlalu rendah, hormon glukagon dirembes untuk meningkatkan paras gula dalam darah dan memulihkan keseimbangan. Walau bagaimanapun, jika masalah timbul dalam fungsi rembesan insulin dan paras gula dalam darah tidak dapat diturunkan, diabetes berlaku. Diabetes adalah penyakit yang masih belum ada penawarnya; pada masa ini, satu-satunya kaedah yang ada ialah menyuntik insulin untuk mengawal gula dalam darah.
Seperti kebanyakan hormon, insulin merupakan sebatian organik yang sangat kompleks. Mensintesisnya secara mudah di makmal kimia adalah tidak praktikal kerana kerumitan dan kosnya yang tinggi.
Pada masa lalu, insulin diekstrak daripada pankreas babi untuk digunakan. Walau bagaimanapun, jumlah insulin yang boleh didapati daripada seekor babi adalah sangat terhad, menjadikan kos pengeluaran tinggi. Selain itu, masalah tindak balas imun timbul apabila menggunakan insulin yang diekstrak daripada haiwan. Penyelesaian kepada masalah ini ialah pembangunan teknologi pengeluaran insulin menggunakan E. coli.
E. coli ialah mikroorganisma yang paling banyak dikaji dalam biologi. Ia tidak berbahaya kepada manusia dan sangat berguna kerana ia boleh dikultur secara besar-besaran dengan cepat dan mudah. E. coli membiak melalui pembelahan binari, satu proses di mana DNA dan nutrien dalam sel digandakan, dan kemudian sel membahagi kepada dua sel anak yang sama. Oleh kerana DNA adalah sama sempurna, kita boleh menghasilkan kuantiti yang banyak bahan yang dikehendaki.
Kaedah untuk menghasilkan insulin adalah seperti berikut. Pertama, gen insulin dimasukkan ke dalam E. coli, membolehkan bakteria menghasilkan insulin sendiri. E. coli mempunyai bahan genetik bulat yang dipanggil plasmid, berbentuk seperti donat. Plasmid ini diekstrak menggunakan kaedah khas, bahagian yang tidak perlu dipotong, dan kemudian gen insulin digabungkan dengannya. Dengan memasukkan semula plasmid yang diubah suai ini ke dalam E. coli, bakteria memperoleh struktur yang diperlukan untuk menghasilkan insulin.
Pengeluaran insulin menggunakan E. coli menawarkan banyak kelebihan. Pertama, ia jauh lebih mudah dan menghasilkan kuantiti yang lebih besar daripada perahan daripada pankreas babi, menjadikannya berfaedah dari segi ekonomi. Kedua, ia mengelakkan isu etika yang boleh timbul apabila mengekstrak insulin daripada babi. Ketiga, pengeluaran menggunakan E. coli membolehkan pengeluaran besar-besaran, menyumbang kepada mengurangkan beban kewangan suntikan insulin untuk pesakit diabetes. Dalam hal ini, pengeluaran insulin menggunakan E. coli boleh dianggap sebagai contoh utama bagaimana bioteknologi memberi sumbangan ketara kepada kehidupan manusia.
Bioteknologi masih di peringkat awal, tetapi ia mempunyai potensi yang besar berbanding dengan kejuruteraan mekanikal, kejuruteraan kimia dan kejuruteraan awam, menjana jangkaan yang ketara. Terutamanya, skala kilang yang diperlukan untuk bioteknologi adalah agak kecil berbanding dengan industri lain, menawarkan potensi untuk menjana keuntungan tinggi tanpa pelaburan yang besar. Di luar potensi ekonomi ini, bioteknologi dijangka meningkatkan kualiti kehidupan manusia dan membuka kemungkinan baharu merentasi pelbagai bidang seperti perubatan, alam sekitar dan pertanian. Kami mengharapkan bioteknologi mencapai kemajuan yang ketara pada masa hadapan, menyumbang bukan sahaja kepada impian manusia yang telah lama dipegang untuk keremajaan dan umur panjang tetapi juga kepada rawatan pelbagai penyakit yang sukar untuk diselesaikan pada masa ini.
