Mr. Trump; Teknologi Reproduktif Dalam Menghasilkan Baka Lembu Elit

Oleh : Dr. Raja Ili Airina binti Raja Khalif
Fakulti Industri Asas Tani,  Universiti Malaysia Kelantan Kampus Jeli

Pada 3 Ogos 2019, Mr. Trump, lembu Baka American Grey Brahman seberat satu tan bernilai lebih RM20,000 dipamerkan di Hari Peladang, Penternak dan Nelayan peringkat negeri Kelantan. Bagaimanakah kacukan lembu elit ini terhasil? Andai hibrid ini diperoleh dari kacukan konvensional dan berapa lamakah masa yang diperlukan untuk mendapat baka seperti ini? Kejayaan menghasilkan baka superior atau elit ini memerlukan kepakaran dalam bidang genetik dan teknologi pembiakbakaan. Teknologi pembiakbakaan yang tidak asing di kalangan penternak di Malaysia adalah permanian beradas. Namun, terdapat teknologi pembiakbakaan yang lain, sama penting dalam penghasilan baka elit dalam jangka masa yang lebih singkat.

Bagi penghasilan genetik terpilih seperti Mr. Trump, kombinasi beberapa teknik dan teknologi perlu diatur agar prosedur ini menjimatkan masa, kos dan progeni atau anak yang terhasil memliki ciri-ciri yang diingini seperti komposisi daging yang banyak, toleransi pada penyakit dan mempunyai kadar tumbesaran yang tinggi. Teknologi pembiakbakaan antaranya adalah permanian beradas, superovulasi, pemindahan embrio dan pengawetankrio.

Dalam artikel ini, teknologi pengawatenkrio akan diberi penjelasan yang lebih mendalam. Pengawetankrio adalah penyimpanan dalam keadaan sejuk beku terlampau. Hal ini kerana proses melibatkan cecair nitrogen dengan suhu -196 ^oC. Oleh kerana suhu cecair nitrogen ini melampau sejuk, ia dipanggil krio. Pengawatenkrio ini terbahagi kepada 2 kaedah; penyejuk bekuan lambat dan vitrifikasi.

Penyejuk bekuan lambat berlaku apabila sel disejukkan dengan perlahan pada penurunan sebanyak -3 º atau -2 º Celsius per minit sehingga mencapai suhu penyimpanan akhir -196 º Celsius. Pada suhu ini, sel yang disejukkan akan terpelihara. Hal ini kerana, semua proses biologi di dalam sel akan berhenti. Proses keseluruhan mengambil masa beberapa jam, itulah sebabnya teknik ini disebut penyejuk bekuan lambat. Ia juga dikenali sebagai penyejukbekuan terkawal atau penyejukbekuan diprogramkan secara lambat. Sebaliknya, vitrifikasi adalah kaedah pembekuan pantas mampu menyejukkan sel-sel dengan sangat pantas dalam masa kurang dari 10 minit dalam suhu -196 ºC sehingga menjadi seperti kaca atau “vitrified”.

Secara teori, pengawetankrio adalah teknik pengawetan yang mengeluarkan molekul air melalui penyingkiran air terikat yang tidak terkawal tanpa mengakibatkan kerosakan struktur kepada protein, DNA dan sel membran. Penyingkiran air dalam sel ini bertujuan meminimumkan kerosakan berpunca dari pembentukan kristal ais. Kristal ais yang terhasil dalam sel akan mengakibatkan sel lisis. Selain itu, kadar kematian akibat sel lisis dapat dikawal dengan proses dehidrasi sel dan penyerapan agen kriopelindung (cryoprotectant) melalui teknik penyejukbekuan lambat dan vitrifikasi (Shaw & Jones, 2003). Agen kriopelindung yang lazimnya dalam bentuk cecair ini bertanggungjawab untuk mencegah pembentukan kristal ais. Perlu diingatkan bahawa penyejuk bekuan lambat dan vitrifikasi mempunyai pendekatan yang berbeza dalam membekukan sel atau embrio menggunakan agen kriopelindung yang berbeza.

Mari kita pelajari sejarah teknologi pengawetankrio ini. Pada tahun 1938, kajian vitrifikasi pertama yang diterbitkan adalah vitrifikasi sperma katak. Penemuan penting yang ditemui ketika itu adalah kepentingan sukrosa dalam air sebagai agen kriopelindung. Kajian itu menjelaskan penggunaan kepekatan 2mol / L sukrosa dan penggunaaan titisan kecil meningkatkan kepekatan medium dan ini memainkan peranan penting untuk kejayaan vitrifikasi. Selepas kejayaan pengawetankrio sel pertama (Basille, .J & Eugune, R., 1938), kajian seterusnya melibatkan pengawetankrio embrio tikus pada tahun 1972 (Whittingham, Mazur, & Leibo, 1972) dan pengawetankrio embrio lembu pada tahun 1973 (Wilmut & Rowson, 1973). Selepas itu, pelbagai spesies lain turut menggunakan kaedah pengawetankrio dengan pelbagai tujuan.

Pengawetankrio embrio telah digunakan secara meluas untuk menyimpan dan mengekalkan sumber genetik haiwan yang hampir pupus, haiwan liar dan baka haiwan terpilih. Kaedah ini membolehkan embrio ini disimpan selama mana ia tidak diperlukan tanpa menyebabkan sebarang kerosakan pada kualiti embrio. Kaedah ini terbukti kos efektif dalam bidang reproduktif khususnya (Lee et al., 2015). Hal ini kerana, penternak atau saintis yang menginginkan baka elit tidak perlu membeli pejantan atau induk betina. Embrio sejuk beku yang diterhasil dari induk betina boleh dibeli dan dipindahkan secara pemindahan embrio dalam ibu tumpang. Kawalan penyakit juga dapat dikawal kerana tiada pembelian haiwan terlibat, hanya pembelian embrio sejuk beku.

Pengawetankrio sperma juga merupakan kaedah yang sering digunakan oleh penternak dan bidang perubatan manusia. Kepentingan pengawetankrio sperma adalah menyimpan sperma dari baka pejantan dengan ciri-ciri terpilih. Pengawatenkrio ini sangat lazim terutamanya pada kuda lumba, lembu elit dan juga khinzir.

Kelebihan pengawetankrio sperma ini adalah kawalan penyakit. Penternak tidak perlu membeli pejantan sebaliknya hanya membeli semen penjantan. Penternak hanya perlu membeli semen dari baka terpilih dan melakukan kaedah permanian beradas pada haiwan betina. Hal ini menjimatkan kos dari segi pembelian induk pejantan dan kos pengurusan haiwan. Selain itu, ia menghilangkan risiko penyakit berjangkit akibat pembelian haiwan baru.  Hal ini selamat kerana tiada sentuhan kulit atau cecair dari haiwan kerana hanya semen yang dibeli oleh penternak. Seterusnya, permanian beradas menggunakan semen yang disejukbeku ini mengurangkan kemungkinan kecederaan antara pejantan dan induk betina. Lazimnya, mengawan secara semulajadi antara pejantan dan induk betina boleh mengakibatkan kecederaan terutamanya sekiranya pejantan adalah agresif. Lazimnya, pejantan dari baka terpilih mempunyai baka badan yang besar dan agresif. Dengan pengawetankrio sperma, haiwan tidak perlu mengawan secara semulajadi kerana penternak hanya menjalankan permanian beradas.

Tambahan pula, pengawetankrio sperma membolehkan semen juara kuda lumba digunakan secara maksimum dengan sekumpulan induk betina tanpa memenatkan kuda tersebut. Hal ini penting untuk mengekalkan kualiti semen pada kuda jantan. Dengan kaedah pengawetankrio sperma, semen boleh dianalisa dan kualiti sperma boleh diberikan gred sebelum melalui teknik pengawetankrio. Tambahan pula, pengawetankrio ini amat penting bagi haiwan pejantan yang tua dan mengalami kecederaan. Dengan teknologi pengumpulan dan pengawetankrio semen, haiwan pejantan tidak perlu mengawan secara semulajadi. Oleh itu, kaedah pengawetankrio sperma ini merupakan alternatif terbaik.

Pengawetankrio ini juga digunakan secara meluas dalam sel manusia. Namun begitu, kepekatan dan pemilihan agen kriopelindung adalah berbeza bagi sel haiwan dan manusia. Pengawetankrio untuk haiwan melibatkan dimethyl sulfoxide (DMSO), gliserol atau ethylene glycol tetapi embrio manusia menggunakan propanediol sebagai kriopelindung. Dengan beberapa pengubahsuaian pada agen kriopelindung yang digunakan, kejayaan pertama melibatkan sel manusia terhasil pada 1984. Anak pertama yang lahir dari embrio yang disejuk beku direkodkan pada 1984 (Zeilmaker, Th., & I., 1984). Manakala, anak yang lahir dari oosit yang disejukbeku adalah 2 tahun selepas itu (Chen, 1986). Hal ini menambahkan minat saintis dan pelbagai percubaan membekukan embrio atau oosit manusia dilakukan dengan beberapa pengubahsuaian (Mukaida & Oka, 2012).

Teknologi pengawetankrio ini menjanjikan penambahanbaikkan dalam pembiakbakaan haiwan, khususnya. Dengan amalan yang berterusan dari teknologi ini, baka haiwan dapat dihasilkan dengan lebih efisien dan dalam kadar segera. Ini mampu menyokong halatuju negara untuk mencapai self-sufficiency level (SSL) pada kadar 30% dalam masa 5 tahun lagi bagi lembu pedaging.

RUJUKAN

Basille, .J, L., & Eugune, R., H. (1938). Revival of spermatozoa vitrified in liquid air. Proc Soc Exp Biol, 39, 2.

Chen, C. (1986). Pregnancy after human oocyte cryopreservation. Lancet, 1, 884–886. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(86)90989-X

Graham, J. K. (1957). CRYOPRESERVATION OF STALLION SPERMATOZOA. Veterinary Clinics of North America: Equine Practice, 12(1), 131–147. https://doi.org/10.1016/S0749-0739(17)30300-0

Lee, H. H., Lee, H. J., Kim, H. J., Lee, J. H., Ko, Y., Kim, S. M., … Kim, S. H. (2015). Effects of antifreeze proteins on the vitrification of mouse oocytes: Comparison of three different antifreeze proteins. Human Reproduction, 30(9), 2110–2119. https://doi.org/10.1093/humrep/dev170

Mukaida, T., & Oka, C. (2012). Vitrification of oocytes, embryos and blastocysts. Best Pract Res Clin Obstet Gynaecol, 26(6), 789–803. https://doi.org/10.1016/j.bpobgyn.2012.07.001

Shaw, J. M., & Jones, G. . (2003). Terminology associated with vitrification and other cryopreservation procedures for oocytes and embryos. Hum Reprod Update, 9(6), 23.

Shin, M. R., Choi, H. W., Kim, M. K., Lee, S. H., Lee, H. S., & Lim, C. K. (2011). In vitro development and gene expression of frozen-thawed 8-cell stage mouse embryos following slow freezing or vitrification. Clin Exp Reprod Med, 38(4), 203–209. https://doi.org/10.5653/cerm.2011.38.4.203

Whittingham, D. G., Mazur, P., & Leibo, S. P. (1972). Survival of mouse embryos frozen to -196 degrees and -269 degrees C. Science, 178(4059), 411–414. https://doi.org/10.1126/science.178.4059.411

Wilmut, I., & Rowson, L. E. A. (1973). Experiments on low-temperature preservation of cow embryos. Veterinary Record, 92(26), 686–690.

Zeilmaker, G. ., Th., A. A., & I., G. (1984). Two pregnancies following transfer of intact frozen-thawed embryos. Fertil. Steril., 42, 293–296. Fertil Steril, 42, 293–296.

Kredit Foto : shutterstock