Bioteknologi & Bioinformatik: Detektif dalam Merungkai Rahsia Kehidupan

Detektif Kehidupan
Cuba bayangkan anda ialah seorang detektif yang cuba menyelongkar rahsia yang terkandung dalam penciptaan alam. Rahsia ini pula berbentuk seperti kod yang perlu diterjemahkan kepada makna-makna tertentu dan ianya menjanjikan pulangan yang memberi manfaat kepada manusia.

Anda seorang detektif DNA

Kod Rahsia
Cuba bayangkan dalam setiap organisma di dunia ini, mempunyai satu kotak rahsia yang di dalamnya wujud lembaran jutaan kod-kod berbentuk huruf iaitu A, T,G dan C. Apabila kombinasi tiga huruf-huruf ini diambil dan dibaca, ianya mampu diterjemahkan kepada 21 kod rahsia lain yang kita panggil sebagai amino acid. Sebagai contoh, ini termasuklah ATG, CTC dan GTA yang membawa erti sebagai methionine, leucine dan valine serta lain-lain. Semuanya unik dan membawa erti tersendiri. Hasil terjemahan kod rahsia yang berbentuk huruf ini, maka terhasillah pula kod berbentuk lembaran amino acid yang panjang. Hasil gabungan beberapa rangkai amino acid ini pula akan ditukarkan kedalam bentuk fizikal, hasil kesan daripada interaksi sesama amino acid ini, maka lahirlah satu bentuk struktur 3-Dimensi yang kita gelar sebagai Proteins.

Codon/Amino Acid. Kod rahsia yang telah berjaya diterjemahkan. 

Proses penterjemahan daripada DNA kepada protein merupakan satu proses yang amat kompleks tetapi amat menakjubkan. Sangat tepat dan jitu. 

Terjemahan Kod Rahsia: Protein
Proteins wujud dalam pelbagai jenis mengikut saiz, fungsi dan struktur 3-D. Semua asas protein bermula daripada kod rahsia yang diceritakan seperti di atas. Anda mungkin tidak tahu, wujudkah  individu yang mengkaji persoalan ini? Jawapannya, memang wujud dan mereka inilah kita gelarkan sebagai ahli bioinformatik. Seorang ahli bioinformatik berperanan memahami konsep bagaimana penyimpanan maklumat huruf A,T,G, dan C tersebut yang kita gelar sebagai DNA dibuat. Kod rahsia DNA bagi satu-satu organisma dikenali sebagai genomik DNA. Genomik satu-satu organisma kini mampu 'dibaca' menggunakan 'sequencing technology'. Setelah dibaca, segala maklumat ini mampu disimpan ke dalam database yang selalunya diletakkan 'online' bagi memudahkan sesiapa sahaja untuk mengaksesnya. Ianya ibarat satu database yang sarat dengan jutaan huruf-huruf kod rahsia tersebut namun dengan teknologi terkini, semua para saintis mampu membacanya dengan mudah.

Salah satu contoh database paling berharga yang manusia pernah ketemui: Genomik DNA manusia. 

Ahli Bioteknologi
Siapa pula ahli Bioteknologi? Ahli Bioteknologi ialah mereka yang mengkaji dan memahami segala latar belakang ilmu biologi dan kemudiannya ditermahkan kepada aplikasi manusia. Dalam hal ini, seorang ahli bioteknologi juga perlu memahami konsep bioinformatik. Hal ini kerana untuk menghasilkan pelbagai protein, contohnya enzymes, mereka perlu mampu mengakses database Genomik DNA terntentu dan kemudiannya dari situ mereka mampu 'copy dan paste' ke dalam bakteria ataupun organisma yang mampu membaca maklumat 'copy & paste' tersebut. Inilah teknologi yang kita panggil sebagai kejuruteraan genetik. Modifikasi genetik dahulunya merupakan sesuatu yang jarang dibuat tetapi kini hampir setiap makmal biologi mempunyai akses dan secara aktif membuat proses modifikasi genetik. Dengan teknologi sekarang seperti PCR untuk membanyakkan jumlah gene pilihan, restriction enzymes untuk memotong DNA mengikut cita rasa tersendiri, enzyme ligase untuk menggabungkan dua potongan DNA berbeza; semua ini telah menyebabkan proses transformasi (memasukkan sejumlah DNA baru) ke dalam bakteria amat mudah dilakukan oleh sesiapa sahaja.

Ahli bioteknologi ialah orang menggunapakai teknologi ini dan diterjemahkan kepada realiti.

Case Study: Penghasilan Insulin
Salah satu case study paling mudah untuk difahami ialah berkaitan tentang penghasilan insulin. Insulin dahulunya diambil daripada haiwan seperti lembu mahupun babi kerana haiwan ini mampu menghasilkan insulin yang hampi serupa dengan manusia. Namun, dengan memahami bahawa insulin ini ialah sejenis protein dan mempunyai 'kod rahsia' tersendiri, maka saintis telah 'copy & paste' kod rahsia ini ke dalam bakteria. Bakteria yang menerima 'kod rahsia' ini secara semula jadi dapat membaca dan menterjemahkannya kepada penghasilan protein insulin. Memandangkan bakteria mampu membiak dengan begitu pantas, penghasilkan insuline kini dapat dilakukan dengan sekala yang begitu pantas dengan kadar pengeluaran yang besar bagi memenuhi keperluan manusia untuk merawat dan mengawal penyakit diabetes.

Penghasilan insulin pada era moden menyaksikan satu revolusi yang sekian lama tidak pernah terfikir oleh manusia terdahulu.

Biodiversiti: Khazanah paling berharga
Bayangkan, di dunia ini terdapat berbagai-bagai jenis kehidupan yang menghasilkan bermacam-macam jenis protein. Hal ini termasuklah pokok-pokok, haiwan, serangga, mikroorganisma serta fungus yang menghuni segenap lapisan biodiversiti di muka bumi ini termasuklah juga apa yang ada di langit, bumi dan lautan. Seluas itulah teknologi yang Allah ilhamkan kepada manusia supaya mengkaji dan memahami. Semuanya mempunyai kod rahsia dan sumber protein yang belum kita telusuri. Terutamanya Malaysia, yang merupakan sebuah negara terletak pada lokasi hutan tropika, pasti menjanjikan segala macam kod rahsia yang boleh kita guna pakai. Tetapi malangnya, hari ini, ramai tidak melihat ini sebagai satu khazanah alam yang perlu kita syukuri. Pembalakan secara terbuka, pembuangan sampah merata-rata, pembakaran yang tidak dikawal; lambat laun akan memusnahkan flora dan fauna yang sememangnya kita yakini menyediakan sumber teknologi kepada manusia dan dunia pada masa akan datang.

Dalam merungkai lembarah rahsia alam penciptaan tuhan

Detektif Kerdil
Sekali lagi, sebagai seorang 'detektif' ; untuk melihat semua ini pada kaca mata seorang manusia pasti akan mula merasai betapa kerdilnya diri dan ilmu yang kita ada. Oleh itu, ini adalah satu teguran kepada manusia jangan terlalu sombong dan alpa dengan ilmu yang kita ada. Ilmu Allah itu luas, perumpamannya ialah segala apa yang ada di langit dan bumi ini hanyalah seperti setitis air di jari dibandingkan dengan lautan yang luas. Jelas, bahawa sebagai khalifah Allah, adalah menjadi tanggungjawab kita untuk memelihara sumber dan khazanah alam ini. Kita yang manusia ini, tidak pernah mencipta apa-apa 'teknologi' tetapi kita hanya belajar menciplak akan apa yang kita fahami dari sunnahtullah, apa yang dicipta dengan penuh kasih sayang dan penuh menakjubkan sekali. Alangkah ruginya jika manusia yang menggelarkan diri mereka sebagai khalifah tidak merebut peluang untuk mengetahui dan merungkai rahsia alam ciptaan Tuhan ini.

Continue Reading

Siri II: 7 Sikap Ahli Bioteknologi

Bioteknologi merupakan salah satu bidang yang banyak disalahfahami oleh masyarakat umum termasuklah saya sendiri ketika mula-mula ingin menceburkan diri dalam bidang ini. Alhamdulillah kini saya sudah berada di fasa terakhir untuk menamatkan Msc Biotechnology di University of Edinburgh. Saya ada menulis sebelum ini berkenaan 'Kenapa Bioteknologi' pada siri I beberapa lama dahulu. Ini ialah sambungannya.

Berikut merupakan definisi ringkas dan antara yang terangkum. Pie chart seterusnya  memaparkan beberapa bidang yang selalunya melibatkan ahli Bioteknologi.

Bioteknologi merupakan satu bidang yang sangat meluas. Selagi mana wujudnya aspek biologi di situ akan ada skop bioteknologi. Contoh-contoh skop bidang yang jarang kita dengar ialah regenerative medicine, stratified medicine, genetics, sequencing technology, vaccines development, drug development dan lain-lain. Untuk menjadi ahli bioteknologi yang baik, kita memerlukan beberapa sikap asas dan penting. Antaranya ialah:

1. Ilmu Biologi yang mendalam dan meluas
Untuk menjadi seorang ahli bioteknologi sebenarnya merupakan proses yang agak rumit tetapi amat menarik. Sikap ataupun karakter seorang ahli bioteknologi sebenarnya bolehlah dikatakan seorang yang optimis dan memandang ke hadapan digabung dengan sikap 'enterprenuerial' yang tinggi. Seorang ahli bioteknologi terlebih dahulu perlu memahami segala latar belakang ilmu biologi secara mendalam mahupun secara meluas. Contoh, untuk menghasilkan biological drugs, seorang ahli bioteknologi bukan sahaja perlu memahami bagaimana untuk menghasilkan protein tetapi perlu juga memahami mikrobiologi (untuk expression system), genetics (genetic modification), sequencing technology (mencari genes untuk protein), bioprocessing (nak hasilkan protein besar-besaran), human physiology (kena fahami kesan protein terhadap manusia), drug development (fahami fasa-fasa, regulatories) serta lain-lain.  Pendek kata, seorang ahli bioteknologi perlu mempunyai latar blakang ilmu biologi yang meluas dan pakar menguasainya secara intelektual mahupun praktikaliti.

2. Menguasai ilmu sampingan dan kemahiran
Seorang ahli bioteknologi juga tidak terlepas daripada berinteraksi dengan manusia lain yang mempunyai latar belakang berbeza. Jadi sudah pasti dirinya harus mempunyai ilmu dah kemahiran yang memungkinkan beliau mampu berkomunikasi dengan baik. Seorang ahli bioteknologi contohnya perlu memiliki ilmu sampingan seperti regulation, intellectual property, business & management, political economics, computer and information technology, kemahiran berucap, kemahiran mempengaruhi orang ramai, kemahiran berurusan, mampu pitching dan lain-lain. Dalam keadaan sebenar, dunia seorang ahli bioteknologi tidak akan berlegar di ruang makmal sahaja kerana kemungkinan pada sesuatu masa beliau perlu berinteraksi dengan potential investor mahupun ingin mendapat grant untuk mendapat dana projek. Di sini skills sampingan amatlah penting. Jelasnya seorang ahli bioteknologi itu bukan sahaja seorang yang pakar dalam bidang sains yang diceburi tetapi mampu berinterkasi dengan baik dengan orang lain.

3. Mampu melihat masalah dan permintaan (demand)
Masalah boleh jadi masalah biasa mahupun masalah global. Biasanya dalam sebarang masalah kita memerlukan penyelesaian. Masalah yang dimaksudkan di sini ialah sebarang masalah yang biasanya jika diselesaikan akan mendapat permintaan tinggi. Untuk mempunyai cara fikir ini amat susah tetapi boleh dilatih dari hari ke hari. Sebagai contoh, antara masalah yang timbul ialah berlaku pencemaran arsenic di beberapa buah Negara membangun seperti di India. Arsenik adalah toksik dan berbahaya. jadi pengkaji bioteknologi melihat ini sebagai satu peluang, dan jika beliau mampu menghasilkan satu penyelesaian, ianya sudah pasti akan mendapat permintaan. Maka wujudlah berbagai pihak menghasilkan pelbagai produk bioteknologi seperti biosensor. Biosensor merupakan sensor yang dihasilkan menggunakan aplikasi mikrobiologi. Menggunakan synthetic biology, bakteria seperti Escherichia coli mampu diubah genetiknya untuk menjadi satu 'device' yang mampu mengesan kehadiran input arsenic. Maka kesannya ialah E. coli ini mampu mengeluarkan output tersendiri seperti perubahan cahaya dan warna dan secara langsung dapat memberitahu pengguna bahawa wujud pencemaran arsenic di sekitar kawasan yang dikesan menggunakan biosensor ini.

4. Mampu menjana idea unik dan novel
Idea novel bererti idea yang tidak pernah difikirkan oleh orang lain. Idea tersebut biasanya unik dan berhak mendapat pujian ataupun intellectuall property. Karakter ini merupakan asas paling utama untuk menjadi seorang ahli bioteknologi berjaya. Ianya memerlukan kefahaman aspek biologi yang kuat ditambah dengan sikap berfikir yang berterusan. Dalam dunia sebenar, penyelesaian mampu hadir dalam berbeza bentuk dan bukan bersifat objektif A, B, C atau D. Tetapi mana-mana cara yang mampu menyelesaikan masalah ataupun membawa nilai tambah dikira sebagai novel. Sebagai contoh, artemisinin merupakan drug yang digunakan secara meluas dalam merawat malaria yang disebabkan oleh parasite Plasmodium falciparum. Artemisinin biasanya diperolehi daripada sejenis pokok yang dipanggil artermisia sp. Memandangkan jumlah penghasilan dan pengextrakkan dari pokok ini tidak terlalu efisien dan lambat, maka hadirlah satu idea bernas dan novel untuk menghasilkan drug artemisini ini menggunakan yeast. Genes yang 'encode' artemisinin ini di'sequnce' dan dikaji.Kemudiannya genes tersebut di'masuk'kan ke dalam yeast genome. Dengan ini penghasilan artemisinin dapat dihasilkan secara besar-besaran melalui proses fermentasi yeast menggunakan bioreactor.

5. 'Entrepreneurial' and 'business-minded'
Seorang ahli bioteknologi sudah pasti perlu memiliki 'otak business' dan juga memiliki karakter seorang usahawan. Hal ini termasuklan mampu melihat peluang, berani mengambil risiko, berdaya saing, proaktif dan kreatif. Realitinya, bidang bioteknologi ialah satu bidang 'membuat duit'. Hal ini kerana segala jenis hasil produk bioteknologi; target paling tingginya ialah untuk masuk ke dalam pasaran dunia, iaitu bergantung kepada wujudnya permintaan umum. Aspek business juga perlu ditekankan memandangkan tidak semua produk mampu masuk dengan jayanya. Contoh mudah ialah dari kisah yang berlaku kepada Quorn. Quorn merupakan salah satu produk bioteknologi yang berjaya memasuki ke dalam pasaran global. Quorn ialah sejenis makanan 'meat-free' yang dihasilkan daripada fungus ataupun mycoprotein. Pada awalnya, konsep ini diperkenalkan hanyalah untuk menghasilkan jumlah protein secara besar-besaran untuk dipasarkan di Negara membangun yang kebuluran protein dan mengalami kwashiorkor. Namun, setelah melalui proses pembangunan yang panjang, didapati produk ini menelan kos yang tinggi dan tidak membawa pulang langsung jika dipasarkan ke Negara yang sedang membangun. Akhirnya, melihat dari sudut business dan demand, produk ini akhirnya laris di UK dan beberapa Negara membangun disebabkan ianya mampu membuat keuntungan sekiranya mensasarkat marketnya kepada golongan yang berada dan suka menjaga pemakanan. Quorn diletakkan sebagai premium price untuk mereka yang inginkan meat-free protein tanpa lemak.

6. Mampu bekerja keras dan menerima kegagalan
Dua sikap ini adalah sikap penting untuk menjadi ahli bioteknologi. Hal ini kerana tidak semua yang dilakukan semasa dalam kajian akan menjadi dengan baik. Kebanyakannya akan gagal. tetapi biasanya dari kegagalan itulah akan lahir satu penyelesaian baru. Kajian memerlukan individu yang mampu berusaha keras dan mampu menyahut cabaran. Seorang ahli bioteknologi juga harus jelas akan apa yang ingin dicapai. Hal ini penting kerana tanpa sasaran yang jelas segala kerja akan menjadi sia-sia dan tidak membuahkan sebarang keputusan yang baik.

7. Sentiasa ambil tahu perkembangan penemuan semasa
Aspek ini antara yang penting kerana seorang ahli bioteknologi tidak mencukupi dengan ilmu yang dimiliki daripada degree, master atapun PhDnya. Sifat ilmu dalam dunia biologi sentiasa berkembang, bahkan kita hanya mengetahui sedikit daripada apa yang belum kita ketahui. Saban hari, berbagai-bagai penemuan baru ditemui dan semua ini pasti akan mempengaruhi cara dan teknik kita menyelesaikan masalah yang ada. Contohnya, beberapa tahun dahulu, saintis tidak pernah tahu bagaimana  cara untuk membuat bacterial cloning. Tetapi disebabkan penemuan restriction enzymes, ligase, dan lain-lain telah membolehkan saintis hari ini melakukan proses tersebut dengan mudah di makmal-makmal biasa. Bahkan proses cloning ini merupakan salah satu proses yang paling berleluasa berlaku hari ini dan ianya bukan satu benda yang baru. Seorang ahli bioteknologi perlu sentiasa membuat bahan bacaan ilmiah sama ada di website sains, menghadiri conference, berdiskusi mahupun berdialog dengan para saintis lain.


Rumusannya, karakter seorang ahli bioteknologi itu sangat dinamis dan memerlukan integrasi segala macam ilmu. Ianya sudah tentu memerlukan pengorbanan yang berterusan. Ianya juga unik kerana mampu berdialog dengan semua jenis individu yang berlatarbelakang berbeza seperti doctor, jurutera, farmasi, businessman dan lain-lain. Seorang ahli bioteknologi paling tidak pasti mempunyai isu persamaan dengan mana-mana individu lain.

Continue Reading