Logika Biologi

Logika Biologi

Pak Ahmad

Photo by Volodymyr Hryshchenko on Unsplash

Stereotipe mata kuliah Biologi atau Jurusan Biologi identik dengan hafalan. Waktu SMA dulu di era 1990an, kami dipisah antara jurusan A2 (Biologi) atau A1 (Fisika). Alasan utamanya bukan karena anak A1 ‘malas’ menghafal nama spesies makhluk dan taksonominya yang njlimet, tapi konon siswa A2 disiapkan untuk jadi dokter, dan A1 untuk insiyur. 

Memang ada benarnya, dalam pelajaran Biologi memang banyak yang harus dihafal, jumlah saraf, nama saraf, dan lokasi sarafnya. Bayangkan kalau dokter bedah lupa posisi saraf, bisa cacat pasiennya. Namun dalam setiap bidang ilmu tentu ada hafalannya, tanpa terkecuali Fisika dan Kimia. Hukum Boyle, persamaan Michalis Menten, Hardy Weinberg  memang bisa dipahami, tetapi nama penemunya tetap harus dihafalkan, supaya mempermudah komunikasi antar ilmuwan supaya kita tahu persamaan apa yang sedang kita bahas. 

Terlepas dari itu, secara proporsi, sebelum era tahun 1970an, Biologi --memang diakui-- diperuntukkan bagi orang yang memang berbakat menghafal. Pelajaran BIologi ini sebenarnya cocok untuk orang yang sangat suka mendeskripsikan dan mengkategorisasi apapun secara detil, seperti juru kunci perpustakaan (librarian). Buku ini temanya apa, isinya apa, segmen pembaca nya siapa, dan diletakkan di Lantai berapa, lemari nomer apa, rak ke sekian. Itu yang sebenarnya yang dilakukan oleh Darwin ketika berlayar ke pulau Galapagos, memetakan spesies burung FInch berdasarkan bentuk paruh dan tipe biji-bijian yang dikonsumsinya. Sama juga seperti Gregory Mendel mengelompokkan jenis kacang polong, antara yang berkulit mulus versus berkulit keriput. 

Padahal kalau diperhatikan, taksonomi atau ilmu pengelompokan itu ada aturannya juga, ada logikanya. Hanya saja ketika murid tidak diajarkan logika kenapa 'perlu menghafal' atau logika dibalik pengelompokan itu, maka tidak heran murid kerap mengeluh 'apa sih gunanya menghafal spesies?"

Di luar deskripsi, jarang ada biologis yang ‘berani’ merambah ke mekanisme kecuali kalau siap untuk dirundung seperti Darwin yang berusaha memprediksi asal usul makhluk hidup berdasarkan kesamaan makhluk hidup, antara manusia dan primata lainnya. Kalau pun ada yang menemukan mekanisme, itu pun kebetulan seperti yang dialami oleh Alexander Fleming ketika dia perhatikan koloni bakteri yang sudah dia ‘hafal’ betul corak dan gerak tumbuhnya tiba-tiba lenyap ketika ada koloni jamur yang mengkontaminasi ‘kebun’ bakterinya. Setelah beberapa kali eksperimen, Fleming menemukan antibiotik yang ternyata merupakan produk jamur sehingga bisa melenyapkan koloni bakteri. 

Maka antara menghafal dan memahami adalah interaksi dua arah yang selalu dipraktekkan para biolog. Nah porsi memahami dalam biologi semakin membesar ketika terjadi revolusi biologi molekuler di tahun 1970an ketika ditemukannya metode untuk merekayasa genetik (genetic engineering). 

Sebelum revolusi ini, ilmuwan biologi sangat piawai untuk menjelaskan (melalui hafalannya) tentang gambaran biologis yang sangat detil. Seperti jumlah sel dalam cacing nematode caenorabdis elegans, bentuk dan jumlah sayap lalat buah drosophila, dan lapisan embryo mesodern endoderm atau ektoderm yang akan membentuk organ otak, jantung atau usus. Namun apa yang mengatur fenotip atau penampakan biologis tersebut baru terkuak ketika kemampuan untuk melakukan rekayasa genetika dikuasai. 

Kenapa rekayasa genetik menjadi penting untuk mendalami fungsi?

Logika Biologi untuk mengetahui fungsi, sebab akibat

Untuk mengetahui fungsi sesuatu kita bisa melakukan hal ini:

1. Melenyapkannya
2. Memperbanyaknya
3. Mengetahui lokasinya
4. Mengetahui kesamannya dengan benda lain yang sudah kita ketahui fungsinya

Ambil contoh mesin kasir. 

Mari kita asumsikan diri kita sebagai alien, tamu asing dari luar angkasa, dan kita sedang melakukan interstellar wisata ke planet biru. Lalu kita perhatikan ada mesin kasir di dalam sebuah toko. Mesin kasir itu dioperasikan oleh seseorang, dan di hadapannya ada antrian orang yang memanjang. Ketika kita perhatikan, setiap operator menjalankan mesin kasirnya terjadi percakapan singkat dengan orang di depannya, lalu orang tersebut meninggalkannya. 

Menariknya, semua orang yang ada di toko, ketika mengambil sesuatu di toko selalu melewati kasir sebelum meninggalkan toko. 

Pertanyaannya apa fungsi mesin kasir?

Sebelum adanya revolusi rekayasa genetika (genetic engineering), para biolog sangat bagus untuk mengelompokkan berbagai jenis mesin kasir. Di lokasi mana saja mesin kasir berada, kapan mesin kasir menyala, kapan mati. Bahkan toko apa saja yang punya mesin kasir, dan juga toko seperti apa yang tidak punya mesin kasir sama sekali.

Setelah lahirnya revolusi rekayasa genetik, kita bisa bertanya lebih kreatif, yaitu kemampuan untuk melenyapkan dan memperbanyaknya.

Kita bisa bayangkan ketika kita melenyapkan mesin kasir tersebut, lalu kita perhatikan bagaimana perilaku orang yang ada di dalam toko. Mereka menjadi panik, sibuk sana sini, dan aliran lalu lintas yang tadinya lancar menjadi tersendat. 

Bagaimana kalau kita perbanyak? Ternyata lalu lintas keluar dari Toko menjadi sangat cepat, dan tidak ada lagi antrian panjang.

Bagaimana kalau kita pindah mesin kasirnya ke toilet? O ternyata transaksinya pun pindah ke lokasinya yang baru, artinya lokasi dimana mesin Kasir ini diletakkan penting juga 

Tapi apa kira-kira kegunaan mesin kasir ini? Lalu kita akan cek database alien dari studi alien lain yang pernah meneliti makhluk planet biru ini. Mereka menemukan bahwa ada kesamaan antara mesin kasir dengan mesin lain yang disebut ‘kalkulator’.Karena kalkulator ini sudah diketahui kegunaannya, maka kita para aliens sudah bisa melakukan ‘educated guess’ tentang apa kegunaan mesin kasir dan bisa menarasikan secara komprehensif dampak ketika dilenyapkan, diperbanyak, atau dipindahlokasikan. 

Kira-kira begitulah logika ilmuwan biologi lakukan ketika menemukan gen baru yang mereka pelajari. 

Studi kasus gen RB: logika ilmuwan mengetahui fungsi gen

Ambil contoh gen Retinoblastoma atau di singkat RB. Gen RB ini ditemukan pada sekelompok anak-anak yang menderita tumor mata, dengan cara studi asosiasi. Artinya, para ilmuwan membandingkan kelompok anak-anak sehat tanpa tumor, dan anak-anak yang memiliki tumor mata. Mereka lihat ada yang aneh pada suatu gen yang terletak di kromosom nomer 13 pada anak-anak yang terkena tumor mata tersebut. Maka studi ini disebut studi ‘asosiasi’ karena adanya asosiasi antara keanehan pada kromosom 13 dengan anak-anak penderita tumor mata. Asosiasi ini hilang atau tidak ditemukan adanya keanehan kromosom 13 pada anak-anak dengan mata sehat. 

Pertanyaannya apakah gen RB tersebut merupakan penyebab terjadinya Retinoblastoma? Ataukah gen penyebab retinoblastoma yang sebenarnya terletak sangat dekat pada gen RB yang sedang mereka pelajari. Bagaimana mereka bisa memisahkan dua kemungkinan tersebut?

Lokasi ekspresi gen RB

Ketika mereka cek ekspresi gen RB pada mencit, mereka temukan ternyata ekspresi gen RB ini ditemukan di banyak sekali organ. Mengingat terekspresinya di banyak sekali organ,lalu apa kira-kira maknanya?

Bandingkan dengan gen Rhodopsin, misalnya. Gen Rhodopsin menyandi protein yang diperlukan untuk menangkap cahaya. Maka ekspresi gen Rhodopsin ditemukan di mata, spesifiknya di bagian retina mata, bukan alis mata. Karena di retina ini lah perlu adanya protein rhodopsin yang akan mentransmisi informasi ada atau tidaknya cahaya yang masuk ke mata. Kini kita ketahui pentingnya fungsi gen Rhodopsin, karena mutasi gen ini ditemukan pada pasien Retinitis Pigmentosum, dimana pasien ini mengalami kebutaan perlahan seiring dengan hilangnya kemampuan untuk menangkap cahaya. 

Gen RB ini berarti sangat penting, karena hampir semua organ mengekpresikannya. Kini kita ketahui bahwa gen RB menyandi protein yang berfungsi sebagai penentu komitmen sel untuk memulai siklus sel atau justru menahan diri untuk tidak memulai siklus sel. 

Dan ternyata semua sel mammalia (dari mencit hingga manusia) memiliki gen RB ini. Mengapa perlu adanya penentuan komitmen? Karena sekali siklus sel atau proses perbanyakan sel dimulai, maka sel tidak akan berhenti di jalan. Maka, RB memegang peran penting. Sebelum sel memulai proses perbanyakan sel, semua kebutuhan logistik dan kualitas DNA yang akan diperbanyak akan dicek. RB mengendalikan keputusan komitmen dengan cara mengikat protein E2F, yaitu protein yang akan ‘menyalakan’ ekspresi gen lain yang diperlukan demi kelancaran proses perbanyakan sel.

Saya ingat graduate advisor saya, Dr Wen Hwa Lee ketika sedang memimpin rapat laporan hasil penelitian laboratorium mingguan, mengatakan,” God does not create genes in vain, if they were expressed, then they must have functions. We do not know what they are for…. yet!” Oya Dr Lee ini tidak mengikuti agama samawi. Kami memang jarang membahas agama, mungkin dianggap hal sensitif. Tapi saya ingat beliau pernah berkomentar di saat rapat mingguan juga,” You have to look at Ahmad. He prays five times a day, even in our lab. If you believed in something, then you have to commit.” Nampaknya dia sedang menggunakan kebiasaan saya untuk mendidik para mahasiswa tentang makna komitmen. Menjadi mahasiswa paska sarjana tidaklah mudah, perlu keyakinan terhadap jalan hidup penelitian dan komitmen untuk menjalaninya. O iya, Dr Lee adalah satu penemu gen RB (saat beliau dan timnya bekerja di University of California San Diego) disamping dari dua tim peneliti lainnya (satu tim di Massachusset General Hospital, satu Tim lain di Dana Farber Cancer Insittute, keduanya di Boston berafiliasi dengan Harvard Medical School). 

MELENYAPKAN GEN RB

Kembali ke gen RB, para peneliti termasuk Tim Dr Lee berlomba-lomba untuk menghilangkan gen RB pada mencit, mengingat gen Rb mencit dan gen RB manusia sangat mirip. Dengan asumsi kemiripan ini, maka apapun fenotip pada mencit ini bisa memberikan konsekuensi yang sama pada manusia. 

Hasilnya menarik, setelah diperlakukan rekayasa genetika, mencit yang kehilangan satu dari dua alel atau kopi gen Rb-nya, ternyata mencit mengalami tumor juga. Data ini penting, karena pada anak-anak yang mengalami tumor, biasanya mewarisi satu dari dua gen nya sudah termutasi sejak lahir. Maka kita ketahui fungsi gen RB ini, yaitu adanya fungsi penekanan tumor yang ternyata turut hilang ketika dilenyapkan. 

Kedua, Kita kini juga tahu bahwa mutasi pada gen RB lah yang menyebabkan Retinoblastoma, bukan gen lain yang lokasinya sangat dekat dengan gen RB tersebut. Di sinilah peran rekayasa genetik untuk membedakan Antara “asosiasi” dari “sebab akibat”

MEMPERBANYAK GEN RB

Bagaimana kalau diperbanyak gen RB nya? Normalnya setiap gen yang manusia memiliki hanya memiliki dua kopi (copies) atau alel (alleles). Kenapa dua? Karena, satu kopi/allel kita dapat dari ibu, satu kopi/alel dari ayah. Nah ketika diperbanyak menjadi lebih dari satu kopi apakah fungsi penekanan tumor menjadi semakin ‘hebat’?

Pertanyaan ini menarik, karena terjawab secara tidak disengaja (serendipity). Louis Pasteur pernah bilang,”Chance favors the prepared minds.” Kesempatan untuk menjawab misteri alam yang rumit akan diraih dan dijawab oleh mereka yang memang sudah siap otaknya atau matang logika berpikirnya sehingga mampu menangkap kesempatan tersebut. Apel jatuh tiap hari di halaman Trinity College, tetapi memang perlu Sir Isaac Newton untuk menangkap fenomena jatuhnya apel sehingga melahirkan hukum gravitasi. 

Salah satu postdoctoral fellow dari Perancis, J Bignon, lari menuju ruang kerja Dr Lee setelah mengamati mencit Rb. Proyek penelitian J Bignon adalah mentransfer gen RB manusia ke mencit yang sudah kehilangan Rb nya dan bertanya  apakah dengan mentransfer gen RB manusia, maka gen RB manusia mampu untuk menekan terjadinya tumor pada mencit. Singkatnya, gen manusia RB ternyata berhasil menekan tumor pada mencit yang kehilangan gen Rb nya sendiri. Ini menunjukkan bahwa gen RB manusia tidak saja mirip dengan gen Rb mencit, tapi juga memiliki fungsi biologis yang sama. 

Lalu apa yang J Bignon temukan?

Dia melihat sekelompok mencit ada masalah ‘tumbuh kembang’ artinya menjadi kerdil. Setelah dicek genom dari sekelompok ‘dwarf mice’ ini ternyata jumlah kopi gen RB manusia yang ditanamkan pada mencit tersebut banyak sekali, sehingga terjadi peningkatan jumlah kopi. Maka di sini terlihat pentinya keseimbangan. Meskipun bisa menekan tumor, tetapi ketika jumlahnya terlalu banyak bisa menimbulkan dwarfism. 

Masa depan rekayasa Genetik: Gene Editing dan perspektif Islam

Kini kita memasuki era dimana apa yang kita ketahui tentang mekanisme terjadinya penyakit semakin rinci, meskipun belum semua kita tahu pasti. Namun, untuk beberapa penyakit keturunan seperti Thalassemia, PKU (phenylketourinaria) dan juga Down syndrome kita bisa menunjuk kerusakan gen penyebab penyakit tersebut. 

Demikian juga pengobatan kanker sudah melibatkan pengetahuan tentang mutasi gen untuk memaksimalkan dampak pengobatan (seperti terapi target), dan juga ekspresi gen yang mengatur interaksi antara sel imun dan sel kanker juga menentukan syarat pemberian imunoterapi. Wanita yang diketahui memiliki mutasi gen BRCA dan juga mengalami Infeksi virus HPV juga bisa mendapatkan konseling untuk melakukan deteksi dini secara lebih sering guna mengantisipasi terjadinya kanker payudara dan indung telur (mutasi BRCA), atau kanker serviks (infeksi HPV) di usia muda.

Meskipun bioteknologi di bidang medis yang lahir karena pengetahuan yang kita kuasai, muncul pertanyaan terkait sikap kita sebagai bagian dari masyarakat: siapa yang berhak mendapatkan terapi, bagaimana pembiayaannya, dan bagaimana menyeimbangkan antara kemanfaatan dan kemudaratan. Kalau kita sudah bicara masalah yang menyinggung penerapan teknologi pada masyarakat maka solusinya akan tergantung dari perspektif yang kita adopsi dalam melihat dunia dan kehidupan di dalamnya. 

Perspektif bioetika seküler modern bertumpu pada empati prinsip yang perlu diingat ketika kita akan menerapkan teknologi pada pasien, yaitu: autonomy (kemandirian), beneficence (manfaat), nonmaleficence (menghindari bahaya atau risiko) dan justice (berkeadilan). Tidak bisa dipungkiri prinsip bioetika ini lahir dan didorong paska terjadinya kekejaman Nazi pada tawanan perang ataupun tahanan politik yang menjadi subyek Penelitian medis. Sekilas empat prinsip ini terkesan universal dan manusiawi. 

Namun, dari perspektif Islam, empati prinsip ini perlu dicermati. Pertama, prinsip bioetika sekuler terpancar dari konsep bahwa manusia merupakan pemilik dari tubuhnya. Dia berhak melakukan apapun pada dirinya selama para manusia lain sepakat dan membolehkannya. Artinya, kesepakatan komunitas manusia akan menentukan apakah terapi berbasis bioteknologi modern itu memberikan manfaat (beneficient), tanpa paksaan (autonomy), mendapatkan akses secara terjangkau (justice), dan tidak memberikan dampak berbahaya (nonmaleficience).

Autonomy

Menurut perspektif Islam, manusia serta komunitasnya bukanlah ‘pemilik’ tubuhnya sendiri secara mutlak, yang boleh melakukan apa saja terhadap diri mereka. Namun, mereka harus ‘meminta ijin’ kepada Sang Pencipta manusia yaitu Allah azza wa jall, dengan cara menggali teks atau Sumber hukum Islam. Sang Pencipta ini memberikan Amanah kepada manusia untuk mengelola tubuhnya dan mematuhi aturan yang telah ditetapkan padanya demi kebahagiaan di dunia maupun di akhirat. Pembahasan mengenai ‘Sang Pencipta’, ‘akhirat’ memang jarang diikutsertakan meski diberi ruang pembahasan terkait ‘kultur/kearifan lokal’. Masalahnya, bagaimana kalau kultur lokal bertentangan dengan kultur lokal yang lain?

Prinsip autonomy dalam bioetika sekuler dimaksudkan agar tidak ada unsur paksaan, bahwa pasien sudah mendapatkan semua informasi terkait manfaat dan bahaya dari terapi atau perlakuan yang akan diterima. Mengikuti prinsip ini, maka tawanan penjara, anak kecil adalah contoh subyek yang tidak akan memiliki kemauan dan kemampuan untuk membuat keputusan sendiri. Namun masalah akan timbul, ketika individu yang merdeka, membuat keputusan atau persetujuan agar dokter yang merawatnya untuk ‘membunuh dirinya’ (euthanasia), apakah Islam membolehkan? Mengingat di dalam perspektif Islam bunuh diri itu haram hukumnya. Demikian juga dengan donor organ vital seperti jantung dan kornea, dimana kedua organ tersebut hanya akan bisa diambil ketika individu telah meninggal dunia. Namun organ tubuh seperti ginjal, liver (hati) bisa saja dilakukan mengingat manusia bisa tetap hidup dengan satu ginjal dan separuh hati.

Namun, Islam juga memastikan tidak boleh adanya eksploitasi terhadap kaum duafa yang ‘menjual’ organ tubuhnya, Karena ada mekanisme lain untuk memberdayakan kaum duafa diluar jual beli organ tubuh, seperti mekanisme ekonomi, zakat, dan wakaf. 

JUSTICE

Di masa peradaban kapitalisme sekuler, ada ironi dimana terapi terbaik tidak selalu bisa diakses Oleh pasien yang sebenarnya membutuhkan tetapi tidak memiliki cukup finansial untuk membayarnya. Dari sisi pengetahuan, ilmuwan sudah berhasil menjelaskan mekanisme terjadinya sebagian penyakit, dan cara untuk mengkoreksinya. Namun, ‘sebagian penyakit’ tersebut dari sisi bisnis tidak selalu menguntungkan. Misalnya, jumlah pasien terlalu sedikit, sehingga kecil kemungkinan bisa menemukan pasien yang mampu untuk membayarnya? Lalu mengapa mahal? Karena sistem kapitalisme, disamping berkontribusi terhadap kemajuan pengetahuan yang luar biasa, tetapi juga pengetahuan yang berlabel harga. Dan seringkali label harga itu mahal sekali.

Dr. Reem Al-Sulaiman: Pakar Genetik dari Qatar salah satu Anggota Tim yang bertanggungjawab melakukan skrining mutasi gen pada pasien dengan penyakit atropi otot dan spinal. Pasien dengan mutasi gen SMN bisa diterapi dengan mengedit gen yang Rusak menjadi benar kembali. (Hamad Medical Corporation)

Apakah itu adil? 

Di sini prinsip keadilan bioetika bisa menjadi sorotan. Di Qatar tim peneliti berhasil menemukan cara untuk mengkoreksi penyakit Spinal Muscular Atrophy dengan cara melakukan gen terapi SMN. Meski harganya mahal, pemerintah Qatar menyediakannya secara gratis sehingga pasien yang memiliki mutasi gen SMN bisa mendapatkan akses pengobatan yang memang mereka butuhkan.

Tautan berita di sini: https://www.tellerreport.com/news/2019-11-30---a-dose-of-more-than-two-million-dollars----al-jazeera-net-reviews-the-most-expensive-medicine-in-the-world-provided-by-qatar-for-free-.HyyiAj1ar.html

Nonmaleficience, beneficient

Terapi atau prosedur medis apapun tentu tidak boleh menimbulkan kemudaratan terhadap pasien. Maka tidak heran, Ibn Sina ratusan Tahun lalu dalam bukunya Qanun at Tibb menyatakan bahwa terapi harus dibuktikan efektifitas dan tentu keamanannya. 

Baca lengkap tentang bahasan pembuktian terapi Oleh Ibn Sina: http://kankerlab.blogspot.com/2019/06/Terapi-alternatif-kanker-harapan.html

Kemajuan bioteknologi kini juga memungkinkan untuk mendeteksi adanya kelainan kromosom pada janin dengan mengambil sampel dari darah ibu. Demikian juga, penapisan kromosom yang rusak juga bisa dilakukan pada embrio yang terbentuk melalui proses bayi tabung, sehingga dokter bisa menempatkan embrio yang ‘sehat’ saja kromosomnya kedalam rahim ibu. Pertanyaan ini bisa menimbulkan polemik, apakah ketika kromosom bayi ditemukan kelainan, apakah ibu boleh melakukan aborsi? Penyakit kelainan kromosom tidak selalu fatal tetapi bayi yang lahir bisa memiliki kecacatan atau retardasi mental maupun kognitif yang bisa menimbulkan dampak finansial pada keluarga. Maka prinsip bioetika islam juga perlu diberlakukan pada sistem masyarakat yang selaras antara hukum Islam dan penerapan syariat islam yang menyeluruh. 

Wallahu a'lam bi ash-showwab