Rekayasa Genetika pada Zebrafish Denio

Scientiae Educatia: Jurnal Pendidikan Sains (2017)
DOI:
Published by Tadris IPA Biologi, IAIN Syekh Nurjati Cirebon, Indonesia.

article link in jounal

journal homepage:www.syekhnurjati.ac.id/jurnal/index.php/sceducatia

SCIENTIAE EDUCATIA: JURNAL PENDIDIKAN SAINS

Rekayasa Genetika pada Zebrafish (Denio rerio) Sebagai Bio Indikator
dan Bio Medis
Rina Noviana 1ax
Jurusan Tadris IPA Biologi, IAIN Syekh Nurjati Cirebon, Jawa Barat, 45132, Indonesia
Corresponding author: Jalan Perjuangan By pass, Sunyarangi, Kesambi, Kota Cirebon, Jawa Barat ,45132,
Indonesia. E-mail addresses: novianar37@gmail.com
x

A r t i c l ein f o

Abstract

Article history:

This study aims to determine This research is useful to know Genetic Engineering in

Received:

Zebrafish (Denio rerio) as Bio Indicator and Bio Medical. Genetic engineering

Received in revised form

techniques continue to experience the development and refinement of methods before

Accepted:

methods. Techniques carried out in this engineering by injecting the gene color of the

Available online:

jellyfish to produce zebra fish that fluoresce as expected. Zebra fish (Danio rerio) is a

monophyletic species in Indonesia Cyprinidae family, zebra fish can be used as an

Keywords:

indicator for natural pollutants and can be used as biomedical of certain diseases.

Transgenic

.

Zebrafish (Danio rerio)

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui Rekayasa Genetika pada Zebrafish (Denio

Bio indikators

rerio) Sebagai Bio Indikator dan Bio Medis. Teknik rekayasa genetika terus-menerus

Bio medics

mengalami perkembangan dan penyempurnaan dari metode-metode sebelumnya. Teknik
yang dilakukan dalam rekayasa ini dengan menyuntikan gen warna ubur-bur sehingga

Kata Kunci:

menghasilkan ikan zebra yang berpendar sesuai yang diharapkan. Ikan zebra (Danio

Rekayasa Genetika

rerio) adalah spesies monofiletik di Indonesia keluarga Cyprinidae, ikan zebra ini dapat

Ikan Zebra (Danio rerio)

dijadikan sebagai indikator untuk polutan alam dan dapat dijadikan biomedis penyakit

Bio Indikator

tertentu.

Bio medis

2017 Scientiae Educatia: Jurnal Pendidikan Sains. All rights reserved

1. Pendahuluan/Introduction
Bioteknologi didefinisikan sebagai organisme biologi molekuler, yang digunakan di
industri produksi. Istilah ini mencakup proses yang digunakan selama berabad-abad,
seperti produksi alkohol, dan juga penemuan di tahun-tahun terakhir rekayasa genetika [30,
40, 46] (Stryjewska, 2013). Teknik rekayasa genetika terus-menerus mengalami
perkembangan dan penyempurnaan dari metode-metode sebelumnya. Adapun metodemetode yang telah berhasil diterapkan dalam teknologi transfer gen antara lain adalah
mikroinjeksi, elektroporasi, dan transfeksi.

Keberhasilan transfer gen menggunakan

metode transfeksi ditentukan oleh berbagai faktor, antara lain pemilihan larutan transfeksi
yang sesuai dengan mempertimbangkan kesediaan secara komersial, mudah diaplikasikan,
1

keberhasilan tinggi, dan tidak bersifat toksik terhadap embrio. Namun demikian, umur
embrio yang digunakan sama dengan metode transfer gen lainnya. Produksi hewan hasil
rekayasa genetika (GM) adalah teknik yang berpotensi berdampak pada industri

peternakan dan farmasi (Mora, C. et al, 2012).
Seperti keberhasilan menghasilkan ikan hias transgenik melalui biologi molekuler
dengan karakter keunggulan tertentu memberikan harapan baru dalam budidaya ikan
khususnya dalam menunjang peningkatan kualitas warna dan bentuk. Meskipun rekayasa
genetika bukan segala-galanya, karena adanya keterbatasan dalam menghasilkan ikan
transgenik seperti badan yang bengkok, kepala bercabang, dan lain-lain (Kusrini, 2012).
Danio rerio (awalnya Brachydanio rerio) ikan zebra atau zebrafish dijelaskan dalam
buku mengenai ikan di Sungai Gangga oleh seorang Dokter dari Inggris Sir Francis
Hamilton (Hamilton 1822). Hamilton mengidentifikasi 10 spesies; Sekarang jumlahnya
ada 45 spesies yang diketahui dalam genus Danio. D. rerio adalah spesies monofiletik di
Indonesia keluarga Cyprinidae, yang ditandai dengan sirip ekor bilobate, dan merupakan
anggota ikan bersirip sinar di infraclass Teleosti, yang mencakup lebih dari 26.000 spesies
yang masih ada (Fang et al. 2009). D. rerio merupakan ikan air tawar tropis yang tinggal di
Indonesia seperti di sungai kecil, sungai besar, sawah, dan saluran di Asia Selatan,
termasuk India, Myanmar, Bangladesh, dan Nepal (Engeszer et al. 2007). Ikan ini bisa
bertahan selama rentang 3-5 tahun (Spence et al., 2008). Ikan zebra adalah omnivora ikan
ini biasa memakan zooplankton, serangga, larva serangga, dan fitoplankton. Cacing dan
beberapa krustasea kecil termasuk kedalam makanan favoritnya (Spence et al., 2008). Ikan
zebra mampu menghasilkan rata-rata 100-150 butir telur yang dijaga dengan ketat
dan dirawat oleh ikan jantan dan betina (Rahman, A. et al, 2012).

Zebrafish dapat meregenerasi sirip, jantung (Wade, 2010) dan kulit termasuk otak dan
mereka memiliki sel punca pada tahap larva. Yayasan Jantung Inggris di Tahun 2011
menyelidiki melalui penelitian tentang bagaimana fitur khusus ikan ini dapat dimanfaatkan
mengurangi berbagai penyakit jantung manusia (Ganguly et al., 2012). Sementara sistem
saraf mereka lebih sederhana dari pada mamalia, ikan zebra masih melakukan perilaku
kompleks yang juga dimodulasi oleh sistem neurotransmiter pusat (Suckerman et al,.
2010).
Rekayasa genetika pada ikan zebra dilakukan dengan menyuntikan gen warna ubur-ubur
ke telur ikan zebra. Di samping itu warna-warna yang disuntikan ke telur ikan zebra akan
membuat ikan dengan warna yang berbeda pada ikan zebra dengan menggunakan gen GFP
2

(Green fluoroscent protein), YFP (Yellow fluoroscent protein), dan RFP (Red fluoroscent
protein) yang dapat terlihat pada kondisi cahaya biasa.
Glofish adalah zebrafish yang dimodifikasi secara genetik, atau Danio rerio yang
dimodifikasi secara genetik, yang telah diberi protein neon untuk diberikan kepada mereka
penampilan yang bersinar dan penuh warna. Glofish ini awalnya dibuat untuk menguji air
racun, dan mereka diprediksi akan bersinar saat menemukan adanya toksin. Glofish
menjadi hewan peliharaan hasil modifikasi genetik pertama yang dijual ke masyarakat
umum pada tahun 2003 (Barlow, H. K, 2012).

Selain dijadikan sebagai bio indikator lebih dari 30 tahun yang lalu, ikan air tawar kecil
Danio rerio menarik perhatian ilmuwan yang mencari hewan vertebrata yang mudah
ditangani namun kompleks untuk menganalisis fungsi gen yang dilestarikan. D. rerio lebih
dikenal dengan nama "zebrafish" untuk penampilan bergaris-garis, dan ini adalah model
mapan untuk menantang isu-isu di berbagai bidang penelitian relevansi biomedis seperti
penyakit kardiovaskular atau neurodegeneratif (Sasen, A. W & Koster, W. R, 2015).
2. Hasil dan Pembahasan
Hasil penelitian menunjukan jika rekayasa genetika yang dilakukan pada ikan zebra
menghasilkan ikan zebra yang dapat memendarkan warna yang berbeda dari warna asalnya

3

Ikan zebra (Danio rerio) biasanya berwarna perak dengan garis-garis hitam keunguan,
dengan teknologi transgenik dapat memendarkan warna hijau atau merah pada tubuhnya
(Gambar1). Warna tersebut diambil dari warna ubur-ubur yang disuntikan ke telur ikan
zebra. Hasil rekayasa berwarna hijau karena gen warna yang disuntikan adalah GFP
(Green fluoroscent protein) sehingga menghasilkan warna hijau yang berpendar pada ikan
zebra. Pola ekspresi GFP di ikan pukat zebrafish pasca-injeksi ke embrio selama 24 jam
secara tidak merata dan di berbagai daerah embrio. Di bawah kondisi pengamatan ekspresi
GFP akan menjadi sebuah indikator transformasi embrio yang baik ialah 67% (50-100%)

embrio fluoresen menghasilkan ikan yang positif urutan transgen setelah analisis PCR.
sesuai dengan fragmen yang disuntikkan (Gambar ). Ikan betina digunakan sebagai awal
dari P1 untuk mendapatkan keturunan F1 di kawinkan ke laki-laki non transgenik.
Transgen itu ditransmisikan ke 46% ikan F1 (Moraless, M. et al, 2001).
Gambar 2. Fragmen DNA (transgen) diinjeksikan ke dalam embrio zebrafish. Struktur cβ transgen p-chrtiGH

Selain warna hijau para ilmuan juga mengembangkan beberapa warna lain untuk
medeteksi polutan sesuai dengan warna yang diinginkan. Karenanya sedari awal ikan jenis
ini sebenarnya dirancang sebagai detektor adanya racun-racun yang ada di alam. Agar
berfungsi sebagai indikator polusi, para pakar memasukkan gen pemicu yang akan
mengaktifkan pancaran cahaya pada ikan apabila ikan berada dalam lingkungan yang
mengandung zat tertentu. Ikan transgenik ini dirancang untuk bisa merespon dengan jelas
promotor estrogenik saat terpapar oleh racun. Ikan akan menampilkan warna tertentu yang
bertugas mendeteksi polutan (Nagare, 2009).

4

Gambar 3 struktur morfologi ikan zebra (Wixon, 2000)

Gambar 4 struktur anatomi ikan zebra (Yuniarto. dkk, 2017).

Gambar 4. GFP, BFP, dan DsRed pertama kali terdeteksi pada tahap perkembangan yang berbeda. Injeksi pTβ-GM2 menghasilkan ekspresi GFP yang terdeteksi pada stadium akhir bola (A, medan terang; D,
bp-GFP filterset). Protein dari pXeX-BFP pertama kali terdeteksi pada tahap perisai (B, medan
terang; E, filter B-GFP), Sementara ekspresi dari pXeX-DsRed muncul kemudian pada tahap tunas
ekor (C, medan terang; F, rhodamine filterset). Bila skala = 250 μm (Finley, K. R. et al. (2001).

5

Gambar 5. GFP dan DsRed dapat direproduksi, sedangkan BFP bersifat fotolitik. Embrio 24-hpf itu diterangi
selama 15 menit dengan cahaya dari yang sesuai filter eksitasi waktu dimulai (0 min) untuk GFP,
BFP, dan DsRed ditampilkan di panel A, B, dan C, masing-masing. Titik waktu 15 menit
ditunjukkan pada panel D, E, dan F untuk GFP, BFP, dan DsRed. Hilangnya sinyal hanya
terdeteksi untuk BFP (bandingkan panel B dan E). Bilah skala = 250 μm.

Selain menjadi bio indikator ikan jenis ini dapat dijadikan sebagai biomedis yang dapat
mendeteksi penyakit. Ikan zebra sebagai model hewan untuk memahami perkembangan
manusia, penyakit, dan toksikologi kita harus sangat memiliki pengetahuan yang maju
6

mengenai ikan zebra, penyakit dan patologi (Spitsbergen, J. M & Kent, M. L., 2003). Ikan

bercahaya ini merupakan alternatif untuk uji coba obat baru, ikan ini dapat dijadikan
percobaan untuk mendeteksi tumor kanker karena ikan zebra ini memiliki kemiripan secara
fisiologi dengan manusia dan memiliki reaksi yang sama dengan saat terindikasi kanker,
ikan zebra bercahaya dapat dijadikan sebagai uji coba obat kanker dengan penggunaan
biaya yang rendah, untuk menanam kanker hati pada zebra hanya dibutuhkan 6 minggu
sedangkan pada percobaan tikus memrlukan waktu selama 68 minggu hal ini menunjukan
percobaan pada ikan zebra lebih efisien. Yang membuat gen ikan bercahaya didapatkan
dari gen ubur-ubur yang ditransplantasikan kedalam hati ikan zebra kemudian kemudian
ditanamkan sel kanker untuk pengujian, hal ini akan meungkinkan ilmuan memantau
perkembangan sel kanker di dalam hati ikan melalui mikroskop dan memungkinkan
ilmuan untuk mengevaluasi dan cara memberikan obat (Nagare, 2009).
Selain kanker Zebrafish juga sangat sesuai pada aplikasi model gangguan ginjal yang
meliputi penyakit ginjal polisistik, model gagal ginjal akut, model nefrolitiasis, dan
beberapa model lainnya Govind, P. et al. (2012). Pada model penyakit ginjal polisistik,
beberapa studi menjelaskan bahwa bagian yang disebut sebagai silia memiliki peranan
penting terhadap terjadinya penyakit ini. Beberapa model yang dapat diterapkan pada
zebrafish yang erat kaitannya dengan kerusakan pada silia antara lain Bardet Biedl
Syndrome, Nephronophthisis, Oro-Facial-Digital, dan Sindroma Meckels.

Gambar 6 ikan zebra transgenik yang memiliki beberapa warna dibawah cahaya matahari

7

Gambar 7 ikan zebra transgenik pada 385 sinar ultraviolet

Menurut penelitian yang dilakukan oleh Zhiyuan Gong dari National University of
Singapure, sejauh ini ikan-ikan zebra atau yang lebih populer disebut goldfish hasil
rekayasa tersebut tidak menimbulkan ancaman terhadap lingkungan. Ikan-ikan ini hanya
memancarkan warna terang di bawah segala macam sinar, namun tidak akan mencemari
lingkungan. Meskipun sebenarnya ikan ini hanya mempunyai dua macam warna tambahan,
namun dapat dikembangkan menjadi lima warna yang berbeda, di mana masing-masing
warna tersebut akan bersinar sesuai dengan jenis polutan yang dijumpai ikan (Kusrini,
2012).
Sekalipun hewan transgenik ini dikatakan tidak mengancam lingkungan namun hewan
transgenik mungkin saja menggangu keseimbangan ekosistem beberapa hewan transgenik
mungkin memiliki manfaat baru bisa sebagai predator atau pesaing yang baik
dibandingkan sesamanya yang bukan dari hewan transgenik, namun binatang transgenik
bisa menjadi binatang yang liar. Masalah tambahan muncul jika hewan transgenik
berpasangan dengan hewan binatang non transgenik, misalnya akan menghasilkan
keturunan yang lebih sedikit viabilitasnya dan kesuburanya akibatnya populasinya akan
menurun, kepedulian terhadap lingkungan dan kesehatan memungkinkan untuk melakukan
pengendalian yang tinggi. Bahkan sterilisasi hewan transhgenik (seperti mengendalikan
hormon sistem reproduksinya), beberapa tindakan dapat dilakukan untuk mencegah hal
yang lain terjadi (Aji, P. L, 2012).
8

3. Simpulan/Conclusion
Berdasarkan hasil penelitian ini maka dapat disimpulkan bahwa rekayasa genetika pada
ikan zebra dengan menggunakan gen warna dari ubur-ubur dapat bermanfaat sebagai
indikator pencemaran alam, karena ikan hasil rekayasa genetika ini akan memendarkan
warna sesuai dengan gen yang disuntikanya jika tempat yang ia tinggali mengandung
polutan atau sudah tercemar polusi, selain sebagai indikator pencemaran lingkungan ikan
zebra juga dapat dijadikan sebagai biomedis yang dapat dijadikan percobaan penelitian
mendeteksi suatu penyakit.
Daftar Pustaka/References
Aji, P. L. (2012). Transgenic In Aquaqulture. Volume 15 No 3D: Jurnal Penelitian Sains
(118-121).
Alimudin, et al. (2003). Aplikasi Transfer Gen dalam Aquakultur. Volume 2: Jurnal
Aquakultur Indonesia (41-50).
Alimuddin. at al (2007). Efektivitas Promoter Hcmv, Mef1 Dan Mact Dalam Mengatur
Ekspresi Gen Asing Pada Transgenik Ikan Zebra. Volume 6: Jurnal Aquakultur
Indonesia (65-77).
Amanuma, K. et al. (2008). Genetically Modifi ed, Red Fluorescent Zebrafi sh: Detection,
Crossing, Inheritance of Red Fluorescence, and Tolerance to Low Temperatures.
Volume 2 : Journal Environmental Biotecnology (105-110).
Barlow, K. H. (2012). Shoaling Differences In Zebrafish, Danio Rerio, And Yellow
Glofish, Genetically Altered Danio Rerio. Biology (1-40).
Braun, M.H. et al. (2009). The responses of zebrafish (Danio rerio) to high external
ammonia and urea transporter inhibition: nitrogen excretion and expression of
rhesus glycoproteins and urea transporter proteins. Volume 212: The Journal of
Experimental Biology (3846-3856).
Bratspies, R. M . (2006). Glowing in the Dark: How America’s First Transgenic Animal
Escaped Regulation.
Eenennaam, A. V. (2008). Geneticaly Engineered Animals : On Overview. Departement Of
Animals Science: California.
Finley, K. R. et al. (2001). Three-Color Imaging Using Fluorescent Proteins in Living
Zebrafish Embryos. Volume 66: Shorts Technical Report (66-72).

9

Ganguly, S. et al. (2012). Zebra Fish- General Biology And A Biomedical Research Tool.
Volume 1 No 3 : International Of Science Environment Of Technology (193-196).
Govind, P. et al. (2012). Zebra Fish- General Biology And A Biomedical Research Tool.
Internatinal Research Journal Of Parmacy (120-123).
Holtzman, G. N. et al. (2016).Learning to Fish with Genetics: A Primer on the Vertebrate
Model Danio rerio. Volume 203: Genetics Society Of America (1069-1089).
Kusrini, E. (2012). Perkembangan Rekayasa Genetika Pada Ikan Hias Di Indonesia.
Volume 7 : Media Aquakultur (59-64).
Kusrini, E. (2015).

Transfeksi Merupakan Metode Teknologi Transgenik Penyisipan

Green Flourescent Protein Terhadap Ikan Wild Betta. Volume 10 : Media
Aquakultur (7-11).
Mora, C. et al. (2012). Factors Affecting the Adoption of Genetically Modified Animals in
the Food and Pharmaceutical Chains. Volume 1: Bio- Based and Aplied Economics
(313-329).
Moraless, M. et al. (2001). Tilapia chromosomal growth hormone gene expression
accelerates growth in transgenic zebrafish (Danio rerio. Volume 2: EJB Electronic
Journal of Biotechnology (0717-3458).
Mueller, M. et al. (2012).The Future of Citizen Science. Volume 2: Democracy Education
(1-12).
Rahman, A. et al. (2012). SebaraN Ukuran dan Kondisi Ikan Zebra Amatitlania
nigrofasciata (Gunther, 1867) da Danau Beratan Bali. Volume 2 : Jurnal Aktiologi
Indonesia (135-145).
Rehbein, H & Bogerd, J. (2007). Identification of Genetically Modified Zebrafish (Danio
rerio) by Protein- and DNA-Analysis. Volume 2: Journal für Verbraucherschutz und
Lebensmittelsicherheit (122-125).
Sackerman, J. et al. (2010). Zebrafish Behavior in Novel Environments: Effects of Acute
Exposure to Anxiolytic Compounds and Choice of Danio rerio Line. International
Journal of Comparative Psychology (43-61).
Sassen, W.A & Koster, R.W. (2015). A Molecular Toolbox For Genetic Manipulation Of
Zebrafish. Volume 5 : Advances In Genomics and Genetics (151-163).
Saxena, A & Jha, P. N. (2013). Transgenic Fish: Techniques, Potential And Prospects.
Volume 2: Trends In Fhiseries Research (1-10).

10

Subyakto, S. et al. (2010). Penggunaan Metode Mikroinjeksi Dan Elektroporasi Dalam
Transfer Gen Hormon Pertumbuhan (GH) Pada Ikan Kerapu Tikus (Cromileptes
Altivelis). Volume 9: Omni Aquatika (1-8).
Snow, A. A. et al. (2005). Genetically Engineered Organisms And The Environment:
Current Status And Recommendation. Volume 15 : Ecological Aplicatios (377-404).
Spitsbergen, J. M & Kent, M. L. (2013). The State of the Art of the Zebrafish Model for
Toxicology and Toxicologic Pathology Research—Advantages and Current
Limitations. Volume 31: Toxicology Phatology (62-87).
Spence, R. (2006). The distribution and habitat preferences of the zebrafish in Bangladesh.
Volume 09: Journal Fish Of Biology (1435-1448).
Stryjewska, A. et al. (2013). Biotechnology and genetic engineering in the new drug
development. Part I. DNA technology and recombinant proteins. Volume 65 :
Pharmacologycal Reports (1065-1075).
Wixon, J. (2000). Danio rerio The zebrafish. Volume: 12 Featured Organism (225-231).
Xu, Y. et al. (1999). Fast Skeletal Muscle-Specific Expression of a Zebrafish Myosin Light
Chain 2 Gene and Characterization of Its Promoter by Direct Injection into Skeletal
Muscle. Volume 18 : DNA and Cell Biology (85-95).
Yuniarto, A. et al. (2017). Aplikasi Zebrafish (Danio rerio) pada Beberapa Model Penyakit
Eksperimental. Volume 1: Media Pharmaceutica Indonesiana (116-126).

11