Sampai tahun 1982, siapa pun yang menggunakan insulin untuk mengelola diabetes mereka mendapatkannya dari apa yang sekarang kita anggap sebagai sumber yang tidak biasa: pankreas sapi dan babi, dipanen dari rumah jagal dan dikirim secara massal ke pabrik pengolahan farmasi. Tetapi ada masalah dengan mendapatkan semua insulin kita dengan cara ini — fluktuasi di pasar daging mempengaruhi harga obat, dan proyeksi peningkatan jumlah penderita diabetes membuat para ilmuwan khawatir bahwa kekurangan pasokan insulin akan menyerang dalam beberapa dekade mendatang.
Itu semua berubah dengan diperkenalkannya Humulin, insulin manusia sintetis pertama. Tetapi obat itu juga merupakan tonggak sejarah untuk alasan lain: Ini adalah produk komersial pertama yang keluar dari rekayasa genetika, disintesis oleh bakteri yang telah diubah untuk memasukkan gen untuk memproduksi insulin manusia.
Tahun lalu, American History Museum memperoleh beberapa item penting yang digunakan untuk membuat Humulin dari Genentech, perusahaan San Francisco yang bertanggung jawab atas pengembangannya, dan menampilkannya minggu lalu di sebuah layar berjudul "The Birth of Biotech, " yang memberi pengunjung sebuah melihat ke fajar era rekayasa genetika.
Peralatan elektroforesis digunakan dalam penelitian genetika awal di Genentech (Museum Nasional Sejarah Amerika) Pekerjaan Genentech dimulai dengan penemuan yang dibuat pada 1970-an oleh sepasang ilmuwan Bay Area, Herbert Boyer dari UC San Francisco dan Stanley Cohen dari Stanford: Gen dari organisme multi-seluler, termasuk manusia, dapat ditanamkan ke dalam bakteri dan masih berfungsi normal. Segera setelah itu, mereka bekerja sama dengan pemodal ventura Robert Swanson untuk membentuk perusahaan, dengan harapan menggunakan rekayasa genetika untuk menciptakan produk yang layak secara komersial.
Awalnya, mereka memutuskan insulin adalah pilihan yang logis. “Itu nyaman. Itu adalah protein yang mudah ditangani, dan itu jelas sesuatu yang dibutuhkan banyak orang, ”kata Diane Wendt, kurator Smithsonian yang bekerja di layar.
Salah satu prestasi pertama mereka adalah secara sintetis membangun gen insulin manusia di laboratorium, pasangan genetik tunggal sekaligus. Untuk memeriksa keakuratan urutannya, mereka menggunakan teknik yang disebut elektroforesis gel, di mana listrik memaksa DNA melalui gel. Karena potongan DNA yang lebih besar bermigrasi lebih lambat daripada bagian yang lebih kecil, proses ini secara efektif menyaring materi genetik berdasarkan ukuran, memungkinkan para peneliti untuk memilih bagian yang mereka inginkan, salah satu langkah kunci dalam metode pengurutan genetik awal.
Elektroforesis masih banyak digunakan, tetapi peralatan yang disumbangkan oleh Genentech jelas lebih diimprovisasi daripada pengaturan standar yang terlihat di laboratorium saat ini. "Anda bisa lihat itu dibuat dengan tangan, " kata Mallory Warner, yang juga mengerjakan layar. "Mereka menggunakan piring kaca dan klip pengikat, karena mereka bekerja sangat cepat setiap saat dan mereka menginginkan sesuatu yang dapat mereka pisahkan dan bersihkan dengan mudah."
Microforge yang digunakan untuk membuat instrumen gelas kecil yang dibuat khusus, dibuat sekitar tahun 1970 (Museum Nasional Sejarah Amerika) Untuk memanipulasi DNA dan molekul mikroskopis lainnya, para peneliti menggunakan berbagai instrumen kaca kecil. Mereka membuat sendiri banyak alat ini dengan alat yang disebut microforge — pada dasarnya, toko alat dalam miniatur yang ekstrem, dilengkapi dengan mikroskopnya sendiri sehingga pembuatnya dapat melihat apa yang sedang mereka lakukan.
Wadah untuk Eco R1, enzim yang digunakan dalam penelitian genetik di Genentech tak lama setelah pengembangan Humulin (Museum Nasional Sejarah Amerika) Setelah mensintesis gen untuk insulin, para ilmuwan perlu berasimilasi menjadi DNA bakteri sehingga organisme akan memproduksi insulin sendiri. Mereka menggunakan berbagai enzim untuk melakukannya, termasuk Eco R1, bahan kimia yang memotong DNA di lokasi yang tepat, berdasarkan pasangan basa di sekitarnya. Para peneliti mengekstraksi molekul DNA kecil yang disebut plasmid dari bakteri, memutusnya dengan enzim ini, lalu menggunakan enzim lain untuk menjahit gen insulin sintetik yang ada. Plasmid hibrida baru kemudian dapat dimasukkan ke dalam bakteri hidup.
Tangki fermentasi yang digunakan untuk membiakkan bakteri yang dimodifikasi secara genetik (Museum Nasional Sejarah Amerika) Setelah para ilmuwan Genentech berhasil menciptakan bakteri dengan salinan gen insulin, mereka mengkonfirmasi bahwa mikroba dapat memproduksi insulin manusia dalam jumlah yang cukup dalam tangki fermentasi seperti ini. Kemudian bakteri yang dimodifikasi secara genetis ditularkan kepada para peneliti di Eli Lilly, yang mulai memproduksinya dalam jumlah komersial untuk dijual. Voila: insulin manusia sintetis.
Pistol gen prototipe, yang dikembangkan oleh John Sanford, Ed Wolf dan Nelson Allen di Cornell University (Cornell University) Tentu saja, keadaan bioteknologi terus berkembang pada tahun-tahun setelah Humulin memulai debutnya, dan museum telah mengumpulkan barang-barang penting dari waktu itu juga. Salah satunya adalah prototipe senjata gen, yang dikembangkan oleh para ilmuwan di Universitas Cornell pada pertengahan 1980-an.
Perangkat itu memudahkan para ilmuwan untuk memasukkan gen asing ke dalam sel tanaman, dengan melapisi partikel logam kecil dalam DNA dan menembakkannya ke sel tanaman, memaksa sejumlah kecil bahan genetik untuk menembus ke dalam inti sel dan memasuki genom mereka. Prototipe senjata gen asli menggunakan pistol udara yang dimodifikasi sebagai mekanisme penembakan, dan teknik ini terbukti berhasil ketika memodifikasi sel-sel bawang, dipilih karena ukurannya yang relatif besar.
Mesin pengendara sepeda termal pertama, yang dibangun oleh para ilmuwan di Cetus Corporation (Cetus Corporation) Inovasi berikutnya berikutnya mengantarkan era bioteknologi dengan sungguh-sungguh: reaksi rantai polimerase, atau PCR, reaksi kimia yang dikembangkan pada tahun 1983 oleh ahli biokimia Kary Mullis yang memungkinkan para ilmuwan untuk secara otomatis menggandakan sampel DNA menjadi jumlah yang lebih besar dengan kerja manual yang jauh lebih sedikit. Mesin PCR prototipe pertama, atau pengendara sepeda termal, didasarkan pada pengetahuan peneliti tentang bagaimana enzim seperti DNA polimerase (yang mensintesis DNA dari blok bangunan yang lebih kecil) berfungsi pada berbagai suhu. Itu bergantung pada siklus pemanasan dan pendinginan untuk secara cepat menghasilkan sejumlah besar DNA dari sampel kecil.
"The Birth of Biotech" dipajang di lantai dasar Museum Sejarah Amerika hingga April 2014.
