History of Transgenic Plant

A. History of Transgenic Plant

Genetic transformation is the (sometimes heritable) change in the genome of a cell or organism brought about by the uptake and incorporation of introduced, foreign DNA. Transformation encompasses a variety of gene transfer events, which can be characterized by the stability of transformation, the subcellular compartment transformed (nuclear, mitochondrial or plastid) and whether the transferred DNA is stably integrated into the host genome (Shewry et al., 2008). So the meaning of plant transformation or genetic transformation is the change of gene in plant where the gene is transferred from the other individu. It is can called as genetic manipulation. Transgenic plants contain genetic material (their own, foreign or artificial) stably

integrated into their genome that has been introduced by methods other than classical breeding and that is passed on to successive generations.

A. Sejarah Tanaman Transgenik

Transformasi genetik adalah (kadang-kadang diwariskan) perubahan dalam genom sel atau organisme yang dibawa oleh penyerapan dan penggabungan yang dikenalkan oleh DNA asing. Transformasi meliputi berbagai acara transfer gen, yang dapat dicirikan oleh stabilitas transformasi, kompartemen subselular berubah (nuklir, mitokondria atau plastid) dan apakah DNA ditransfer secara stabil terintegrasi ke dalam genom inang. Jadi arti transformasi tanaman atau transformasi genetik adalah perubahan gen pada tanaman di mana gen tersebut dipindahkan dari individu lainnya. Hal ini dapat disebut sebagai manipulasi genetik. Tanaman transgenik mengandung materi genetik (mereka sendiri, asing atau buatan) secara stabil diintegrasikan ke dalam genom mereka yang telah diperkenalkan dengan metode selain pemuliaan klasik dan yang diteruskan kepada generasi-generasi.



In 1983, scientists at the Max- Planck-Institute for Breeding Research in Cologne, Germany, and Monsanto Inc. demonstrated the successful transfer of foreign genes into plant cells. The transfer involved the use of Agrobacterium tumefaciens (a common plant pathogen) as a vector for gene transfer using Ti-plasmids. This breakthrough opened the possibility of transferring genes into broadleaf plants. The technology of gene transfer now includes the direct physical insertion of DNA into plant cells. The transferred genes are expressed, and the cells synthesize the corresponding protein as they grow, making it available for use after harvest and purification. Thus, the plants become factories that manufacture therapeutic proteins.

Pada tahun 1983, para ilmuwan di Max- Planck-Institut, Penelitian Pemuliaan di Cologne, Jerman, dan Monsanto Inc. menunjukkan keberhasilan transfer gen asing ke dalam sel tanaman. Transfer ini melibatkan penggunaan Agrobacterium tumefaciens (patogen tanaman umum) sebagai vektor untuk transfer gen menggunakan Ti-plasmid. Terobosan ini membuka kemungkinan mentransfer gen ke tanaman berdaun lebar. Teknologi transfer gen sekarang termasuk penyisipan fisik langsung dari DNA ke dalam sel tanaman. Gen yang ditransfer kemudian akan tampak, dan sel-sel mensintesis protein yang sesuai saat mereka tumbuh, membuat gen tersebut tersedia untuk digunakan setelah panen dan pemurnian. Dengan demikian, tanaman menjadi pabrik yang memproduksi protein terapeutik.

Essentially, plant-made pharmaceuticals (PMPs) were investigated in an attempt to avoid the risks of pathogenic contamination associated with mammalian cell culture and transgenic animals, problems with inactive human proteins made by microbial systems, and the relatively small-scale production of proteins possible in some systems. Lower facility and production costs are associated with PMPs because plants are much simpler to grow and scale up. The biggest factor in reducing costs is the high yield of recombinant proteins extractable from transgenic plants. Production costs for corn systems are estimated to be between $10 and $100 per gram for proteins that, when produced in other systems, cost as much as $1000 per gram. Additionally, PMP growth is not limited to special manufacturing facilities and can easily be scaled up to meet increased and varied market demands. For development of new therapeutic proteins, the capital risk associated with a commercial facility can be greatly minimized not only by the reduced amount of capital required but perhaps even more importantly, by the delayed timing of the capital spending decision. This is because conventional facilities require five to seven years to build and validate whereas PMP facilities, because of their relative simplicity, are expected to be built and validated in two to three years. Decreased downstream processing expense is also a potential benefit, especially when therapeutic proteins or vaccines could be consumed directly (if expressed in edible plants) or when the therapeutic protein is secreted into a simple liquid medium as is the case for some PMP systems. The potential lack of requirements for dedicated viral inactivation and clearance steps can further contribute to decreased downstream processing costs by eliminating expensive process steps and yield losses.

Pada dasarnya, obat-obatan tanaman buatan (PMPs) diselidiki dalam upaya untuk menghindari risiko kontaminasi patogen terkait dengan budaya sel mamalia dan hewan transgenik, masalah dengan protein manusia aktif yang dibuat oleh sistem mikroba, dan produksi skala kecil relatif protein mungkin dalam beberapa sistem. Lebih rendah fasilitas dan biaya produksi yang berhubungan dengan PMPs karena tanaman yang lebih sederhana untuk tumbuh dan meningkatkan. Faktor terbesar dalam mengurangi biaya adalah hasil tinggi protein rekombinan diekstrak dari tanaman transgenik. Biaya produksi untuk sistem jagung diperkirakan antara $ 10 dan $ 100 per gram untuk protein yang ketika diproduksi di sistem lain, biaya sebanyak $ 1000 per gram. Selain itu, pertumbuhan PMP tidak terbatas pada fasilitas manufaktur khusus dan dapat dengan mudah ditingkatkan untuk memenuhi kebutuhan pasar meningkat dan beragam. Untuk pengembangan protein terapeutik baru, risiko modal yang terkait dengan fasilitas komersial dapat sangat diminimalkan tidak hanya oleh berkurangnya jumlah modal yang diperlukan tetapi bahkan lebih mungkin penting, oleh waktu tertunda keputusan belanja modal. Hal ini karena fasilitas konvensional membutuhkan lima sampai tujuh tahun untuk membangun dan memvalidasi sedangkan fasilitas PMP, karena kesederhanaan relatif mereka, diharapkan akan dibangun dan divalidasi dalam dua sampai tiga tahun. Penurunan biaya pengolahan hilir juga manfaat potensial, terutama ketika protein terapeutik atau vaksin dapat dikonsumsi secara langsung (jika disajikan dalam tanaman yang dapat dimakan) atau ketika protein terapeutik disekresi ke dalam media cair yang sederhana seperti halnya untuk beberapa sistem PMP. Potensi kurangnya persyaratan untuk didedikasikan inaktivasi virus dan cukai langkah lebih lanjut dapat berkontribusi untuk menurunkan biaya pengolahan hilir dengan menghilangkan langkah-langkah proses yang mahal dan kehilangan hasil.

One class of therapeutic proteins that is becoming increasingly important is monoclonal antibodies (MAbs). Some 15 MAbs are already approved by the FDA, and they are the fastest growing segment of the pharmaceutical industry. Consumers could benefit from “Plantibody” (Epicyte Pharmaceutical Inc.; www.epicyte.com) production. With lower costs and larger scales than conventional methods, plant produced antibodies could help patients who would not otherwise have access to them. A report published in 1998 demonstrated actual success in preventing disease through the use of plant-produced antibodies. The report detailed a human clinical trial in which a monoclonal antibody was produced in a transgenic plant and then topically applied to teeth. This treatment prevented colonization by Streptococcus mutans, the bacterium responsible for tooth decay. In addition, transgenic plants have been used to make antibodies directed against rheumatoid arthritis, cholera, E. coli diarrhea, malaria, certain cancers, Norwalk virus, HIV, rhinovirus, influenza, hepatitis B virus, and herpes simplex virus.

Satu kelas protein terapeutik yang menjadi semakin penting adalah antibodi monoklonal (MAbs). Beberapa 15 MAbs sudah disetujui oleh FDA, dan mereka adalah segmen yang tumbuh paling cepat dari industri farmasi. Konsumen akan mendapatkan keuntungan dari "Plantibody" produksi. Dengan biaya yang lebih rendah dan skala yang lebih besar daripada metode konvensional, tanaman yang menghasilkan antibodi bisa membantu pasien yang tidak dapat memiliki akses kepada mereka. Sebuah laporan yang diterbitkan pada tahun 1998 menunjukkan keberhasilan yang sebenarnya dalam mencegah penyakit melalui penggunaan antibodi tanaman diproduksi. Laporan rinci uji klinis manusia di mana antibodi monoklonal diproduksi di sebuah pabrik transgenik dan kemudian dioleskan ke gigi. Perawatan ini dicegah oleh kolonisasi Streptococcus mutans, bakteri yang bertanggung jawab untuk kerusakan gigi. Selain itu, tanaman transgenik telah digunakan untuk membuat antibodi yang ditujukan terhadap rheumatoid arthritis, kolera, E. coli diare, malaria, kanker tertentu, virus Norwalk, HIV, rhinovirus, influenza, virus hepatitis B, dan virus herpes simpleks.

Plant-derived vaccines are also possible. Vaccines have been produced in plants for Vibrio cholerae, enterotoxigenic E. coli, hepatitis B virus, Norwalk virus, rabies virus, human cytomegalovirus, rotavirus, and respiratory syncytial virus F. A therapeutic vaccine for protection against insulin-dependent autoimmune mellitus diabetes has been produced using insulin expression in plants. Large Scale Biology Corporation developed a personalized cancer vaccine produced in tobacco leaves for the treatment of lymphoma. Many plant-derived antigens have been purified and formulated for injectable delivery; however, oral delivery of some of these vaccines within food has also been successful. Edible vaccines offer potential benefits for people in developing countries where problems ensuring sterilization and adequate temperature control of traditional vaccine formulations exist. Edible vaccines are being tested in potatoes, tomatoes, bananas, and carrots.

Vaksin yang diturunkan dari tanaman juga mungkin. Vaksin telah diproduksi di tanaman untuk Vibrio cholerae, enterotoksigenik E. coli, virus hepatitis B, virus Norwalk, virus rabies, cytomegalovirus manusia, rotavirus, dan respiratory syncytial virus F. Sebuah vaksin terapeutik untuk perlindungan terhadap diabetes mellitus autoimun tergantung insulin telah diproduksi menggunakan ekspresi insulin pada tanaman. Skala Besar Biologi Corporation telah mengembangkan vaksin kanker pribadi yang diproduksi di daun tembakau untuk pengobatan limfoma. Banyak antigen yang diturunkan dari tanaman telah dimurnikan dan diformulasikan untuk pengiriman suntik; Namun, pengiriman lisan dari beberapa vaksin ini dalam makanan juga telah berhasil. Vaksin yang dapat dimakan menawarkan potensi manfaat bagi masyarakat di negara-negara berkembang di mana masalah memastikan sterilisasi dan kontrol suhu yang memadai dari formulasi vaksin tradisional yang ada. Vaksin yang dapat dimakan sedang diuji dalam kentang, tomat, pisang, dan wortel.

Since the early 1990s, the US Department of Agriculture (USDA) has allowed more than 200 field trials of pharmaceutical and industrial crops. In nearly three quarters of these tests, corn has been the crop of choice. Other crops that have seen USDA Animal and Plant Health Inspection Service (APHIS) regulatory field tests include tomato, rice, barley, alfalfa, sugarcane, soybean, potato, lettuce, lupine, tobacco, and rapeseed (canola). Industry projects that the market for plant-produced pharmaceutical and industrial proteins could reach $200 billion by 2010.

Sejak awal 1990-an, Departemen Pertanian AS (USDA) telah memungkinkan lebih dari 200 uji coba lapangan farmasi dan tanaman industri. Dalam hampir tiga perempat dari tes ini, jagung telah menjadi tanaman pilihan. Tanaman lain yang telah melihat USDA Hewan dan Kesehatan Tanaman Inspeksi Service (APHIS) uji lapangan regulasi meliputi tomat, beras, barley, alfalfa, tebu, kedelai, kentang, selada, lupin, tembakau, dan rapeseed (canola). Proyek industri bahwa pasar untuk tanaman-diproduksi farmasi dan protein industri bisa mencapai $ 200 miliar pada 2010.



B. Plant Tissue Culture

An important phenomenon that is a key determinant to plant transformation, and thus the generation of transgenic plants, is the finding that whole plants can be regenerated from single cells. Plant transformation thus depends on two events: successful introduction of foreign DNA into target plant cells, and subsequent development of a complete plant derived from the transformed cells.

B. Kultur Jaringan Tanaman

Sebuah fenomena penting yang merupakan penentu utama untuk menanam transformasi, dan dengan demikian generasi tanaman transgenik, adalah temuan bahwa seluruh tanaman dapat diregenerasi dari sel tunggal. Transformasi tanaman sehingga tergantung pada dua peristiwa: pengenalan keberhasilan DNA asing ke dalam sel tanaman sasaran, dan perkembangan selanjutnya dari tanaman lengkap yang berasal dari sel-sel berubah.

In vitro regeneration is the technique of developing plant organs or plantlets from plant cells, tissues or organs isolated from the mother plant and cultivated on artificial media under laboratory conditions. Depending on different physical and physiological factors, in combination with various growth regulators, regeneration occurs via organogenesis (initiation of adventitious roots or shoots from plant cells or tissues) or embryogenesis (formation of plants from somatic cells through a pathway resembling normal embryogenesis from the zygote). Both organogenesis and embryogenesis can be initiated either directly (from meristematic cells) or after formation of a callus (mass of undifferentiated parenchymatic cells induced by wounding or hormone treatment). Transformed plants can thus be regenerated from calli or wounded plant tissues, such as leaf disks, into which foreign DNA has previously been introduced.

Regenerasi in vitro adalah teknik Pengembangan organ tanaman atau planlet dari sel tanaman, jaringan atau organ yang diisolasi dari tanaman ibu dan dibudidayakan pada media buatan dalam kondisi laboratorium. Tergantung pada faktor-faktor fisik dan fisiologis yang berbeda, dalam kombinasi dengan berbagai pengatur tumbuh, regenerasi terjadi melalui organogenesis (inisiasi akar adventif atau tunas dari sel tanaman atau jaringan) atau embriogenesis (pembentukan tanaman dari sel somatik melalui jalur menyerupai embriogenesis yang normal dari zigot ). Kedua organogenesis dan embriogenesis dapat dimulai baik secara langsung (dari sel meristematik) atau setelah pembentukan kalus (massa sel parenchymatic dibedakan disebabkan oleh melukai atau terapi hormon). Tanaman berubah sehingga dapat diregenerasi dari jaringan tanaman kalus atau terluka, seperti disk daun, di mana DNA asing sebelumnya telah diperkenalkan.

Post a Comment

Artikel Terkait Tips Motivasi