BIOMARKER PAJAN~ DAN DOSIS RADIASI PENGION

Zubaidah AlatasPuslitbang Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir -BATAN

ABSTRAKBIOMARKER P AJANAN DAN OOSIS RADIASI PENGION. Tindakan medis pada suahlkecelakaan radiasi melibatkan penggunaan sejumlah parameter dosimetri fisik, dosimetri biologis,dan dosimetri klinik. Sangat dibutuhkan biomarker yang dapat membedakan kerusakan biologisyang diinduksi radiasi dengan kerusakan yang disebabkan oleh bahan lain. Karena biomarkeradalah indikator dari proses perubahan pada sistem biologis, maka waktu pengambilannya

bergantung pada jenis pajanan, jenis jaringan yang disampel dan efek yang ditimbulkan.Berdasarkan aplikasinya, biomarker dapat diklasifikasikan atas biomarker pajanan dan dosis,biomarker risiko dan sensitivitas, dan biomarker penyakit. Makalah ini terutama membahasbiomarker pajanan dan dosis sebagai biomarker yang unik akibat radiasi pengion. Biomarker yangdimaksud adalah clustered damage pada DNA, aberasi kromosom jenis pertukaran yang dapatberupa inter kromosom dan intra kromosom, dan profil ekspresi gen pada sellimfositdarah tepimanusia.

ABSTRACT

BIOMARKER OF IONIZING RADIATION EXPOSURE AND DOSE. Medical response forradiation accidents involves the use of multiple measures of physical dosimetry, biologicaldosimetry, and clinical dosimetry. A biomarker that can distinguish radiation-induced biologicaldamage from damage produced by other agents is badly needed. Since a biomarker is an indicatorof alteration processes in biological systems, so the time at which it should be sampled dependsupon the type of exposure, the type of tissue to be sampled and the end point. According to theirapplication, biomarker can be classified as biomarker of exposure dan dose, biomarker Q{ risk andsensitivity, and biomarker of disease. The selection of proper biomarker of radiation exposure anddose depends on the exposure scenario and the tissues available to be sampled. This article willdiscuss mainly biomarker of exposure and dose as a unique biomarker due to ionizing radiation.Those are clustered DNA damages, exchange type chromosomal aberrations that can be inter-chromosomal and intra-chromosomal aberrations, and gene expression profiles in humanpheripheral blood lympocytes.

I. PENDAHULUAN semakin besar perhatian terhadap'pengem-

Sebuah biomarker yang clapat mem-

bedakan kerusakan biologis yang diinduk-

bangan marker biologis yang dapat meng-

identifikasi populasi manusia yang ter-

si radiasi dengan kerusakan yang disebab- pajan radiasi.

kan oleh bahan lain telah lama menjadi

salah satu tujuan penelitian dalam bidangTerdapat sejumlah biomarker radiasi

yang telah dikembangkan, tetapi tidak ada

radiobiologi. Kekawatiran dengan bertam. satupun yang memuaskan untuk diapIika-

bahnya limbah nuklir clan sumber radiasi sikan pada semua kondisi pajanan. Metode

buatan manusia lainnya, menyebabkan yang di~nakan sebelumnya untuk mem-

Puslitbang Keselamatan Radiasi dan BiomedikaNuklir-Badan Tenaga Nuklir Nasional 172

Prasiding Presentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X

ItoteJ Kartika Chandra. .14 Vesember 2004

dengan prosedur dekontaminasi yangsesuai. Biodosim:etri dikombinasi dengan

perkirakan pajanan radiasi setelah kecela-

kaan nuklir antara lain penghitungan

aberasi kromosom dalam gel limfosit dosimetri fisik kemudian menjadi prioritas

karena individu yang terpajan kemungkin-perifer, uji mutasi glycophorin A pada

eritrosit dan electron spin resonance pada an akan merespon secara berbeda terhadap

enamel gigi. Teknik biomonitoring paling dosis radiasi yang diterima. Respon tingkat

molekuler, seluler clan jaringan bervariasisering menggunakan sel limfosit perifer

sebagai sel tubuh yang paling sensitif

terhadap radiasi dan mudah unttik di-

pada setiap individu .terpajan, dengan

demikian biomarker yang sesuai akan

sampel. Revolusi yang sedang berlang-

sung dalam analisa genom dan informasi

diharapkan berperan dalamdapat

sangat berguna dalam menentukan risiko

yang diderita clan demikian juga menentu-

kan kemungkinan intervensi medis yang

harus dilakukan. Konsep yang mendasariperkembangan profil ekspresi gen sebagai

indikator biologis yang dapat digunakan

akibat pajanan radiasi [1,2].

Pada kasus kecelakaan radiasi,

biodosimetri clan biomarker ditampilkan

pacta Gambar 1 yang menggambarkan

hubungan antara pajanan dengan efek

biologis (yaitu suatu penyakit atau

kesakitan) [3]..

penanganan medis terhadap kerusakanf

luka yang mengancam jiwa individu

terpajan, harus diprioritaskan clan diikuti

~~MarkerOasis

~ "'"I Marker Sensitivitas I

/ I I

~ (;=) \=/

Bagaimana penyakit berhubungan dengan pajanan ?

Gambar 1. Hubungan antara pajanan radiasi dengan efek. Respon molekuler, seluler clansel bervariasi antar individu; biomarker yang sesuai dapat berguna untukmengetahui fisiko clan juga intervensi terapi yang diperlukan [3].

173Puslitbang Keselamatan Radiasi ann Biomedika Nuklir-Badan Tenaga Nuklir Nasional

Prosiding Presentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X

/toteJ Kartika Chandra. .1'4 Vesember :J,O04

Masalah utama penggunaan bio- sebagai suatu parameter dosis radiasi

marker adalah bahwa setiap biomarker terhadap gel, organ atau organisma. Deter-

minasi kerusakan inisial ini yang diinduk-mempunyai latar yang dapat berubah

karena faktor umur, pola hidup, ling-

kungan, clan faktor genetik endogenous

clan fisiologis. Oleh karena itu penting

untuk dikembangkan metode yang

si radiasi pengion menunjukkan bahwa

single strand breaks (SSB) pada DNA sekitar

2000 ssb I sell Gy. Kerusakan SSB ini dapat

diperbaiki secara e~atis dengan cepat

clan efisien [4].menunjukkan bahwa perubahan pada

biomarker hanya berhubungan dengan

pajanan radiasi clan bukan karena faktor

lingkungan clan fisiologi. Biomarker dapat

diklasifikasikan berdasarkan aplikasinya

Radiasi jug~ menginduksi double

strand breaks (DSB) sebagai kerusakan

kompleks yang tersusun paling tidak dari

dua kerusakanf patahan pada strand ber-

yaitu sebagai biomarker pajanan daD lawanan pada sekitar 20 bp DNA:"'Teknik

dosis, biomarker fisiko dan sensitivitas,

clan biomarker penyakit [3],

molekuIer memtmgkinkan unv.lk mengeta-

hui jumlah dan distribusi dsb dalam DNA

yang diinduksi oleh radiasi. KerusakanSeleksi biomarker yang tepat untuk

pajanan clan dosis radiasi bergantung yang diinduksi radiasi dapat diperbaiki

Facia skenario pajanan clan jaringan yang

tersedia untuk dianalisa. Makalah ini

dengan cara yang unik clan Bering kali

menyebabkan kondisi ntengarahyangmembahas secara mendalam biomarker Facia kematian sel [4,5]

pajanan clan dosis sebagai biomarker yang

unik akibat pajanan radiasi pengion baik

Radiasi LET tinggi clan dosis tinggi

radiasi LET rendah menyebabkan sekum-

secara ekstema maupun interna. Sedang-

kan biomarker sensitivitas clan penyakit

hanya akan diuraikan secara singkat.

pulan kerusakan yang padat (clustered

damage) pada suatu lokasi tertentu pada

DNA. Distribusi kerusakan yang tidak

II. BIOMARKER SPESIFIK RADIASIPENGION

homogen ini lebih sulit untuk diperbaiki

dibandingkan dengan kerusakan DNA

yang random. Clustered damage didefinisi-

11.1. Kerusakan DNA kan sebagai dua atau lebih kerusakan (basa

Kerusakan Facia DNA menimbul- teroksidasi, basa hilang, atau strand breaks)

kan perubahan yang diturunkan, seperti

mutasi, sehingga beralasan untuk meng-

gunakan kerusakan awal pada DNA

yang terjadi pada suatu tempat tertentu

dalam struktur heliks DNA. Dosis sangat

rendah sekitar 0,01 Gy dapat menimbulkan-

Puslitbang Keselamatan Radiasidan Biomedika Nuklir-Badan Tenaga Nuklir Nasional 174

Prosiding Presentasi Iltniah Keselatnatan Radiasi dan Lingkungan X

Hotel Kartika Chandra, .14 1;>esember ~O04

kerusakan clustered DNA, yang keselu-

ruhan terdiri dari 20% dsb. clan 80% jenis

semua kerusakan yang dapat diperbaiki.

Rasio clustered damage relatif terhadap fre-

kerusakan DNA lainnya. Total clustered kuensi total patahan DNA. Ini berpotensisebagai II sidik jari" dalam mengidentifikasi

kerusakan DNA yang unik akibat radiasi

damage akibat radiasi pengion 3-4 kali

lebih besar dari dsb dan nampaknya tidak

terjadi pada sel yang tidak diiradiasi. relatif terhadap kerusakan DNA yang

ditirnbulkan oleh sumber endogenous atauTingkat clustered damage yang terjadi

setelah radiasi eksterna lain [4].dapatsegera pajanan

digunakan sebagai dosimeter yang relatif

sensitif akibat pajanan radiasi. Karena 11.2. Aberasi Kromosom

sejumlah cluster atau sekumpulan ke- Setelah DSB pada DNA ditimbulkan

rusakan tersebut tidak dapat diperbaiki oleh radiasi pengion, alan terjadi rekombi-

nasi antara DSB dalam rangkaian prosesclan terakumulasi dalam sel, maka dapat

dideteksi pada waktu yang lebih lama perbaikan dengan mekanisme penggabu-

setelah pajanan [4,5].

Clustered damage berpotensi sebagai

kerusakan dilakukan yang dapat berupa inter kromosom (disen-parameter yangtrik clan translokasi) atau intra kromosompada gel atausegera Jarmgan yang

dipanen setelah irradiasi dan sebagai (cincin clan inversi parasentrik) [6].

biologis seseorang

dilakukan setelah

terhadapsempurna

~---

/'/

\/

"'")

/

./

~--~

175

Gambar 2. Ilustrasi kesalahan pada proses penggabungan kembali patahan interkromosom (translokasi) clan intra kromosom (inversi parasentrik)akibat radiasi [6].

---

PuslitbanK Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir-Badan Tenaga NuklirNasional

Prosiding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X

~ UoteJ KaJtika Chandra, .14 Vesember ~O04

Aberasi inter kromosom merupakan tempatjlokasi kerusakan multipel DNA

hasil penggabungan DSB pada dua kro- clan keterlibatan multipel kromosom

mosom yang berbeda, sedangkan intra dalam sebuah aberasi tunggal memerlu-

kromosom terjadi jika penggabungan DSB kan studi tambahan. Sejak adanya hubu-

teIjadi pada satu kromosom yang sarna ngan yang baik antara aberasi kromosom

baik pada lengan kromosom yang berbeda dengan kanker, hubungan antara aberasi

multipel kromosom dengan dosis(inter lengan) rnaupun pada lengan kro-

mosom yang sarna (intra lengan). mungkin memberikan gambaran sekilas

penelitian dari kejadian molekuler inisial

ke perubahan seluler clan terhadap

Kenyataannya, pasangan patahan yang

berdekatan adalah lebih mudah berinter-

kanker [3,6]

III. BIOMARKER PAJANAN DANDOS IS

perbedaan jenis aberasi kromosom, yaitu

interrasio kromosom terhadap intra

kromosom inter lengan (rasio F) dan rasio

inter kromosom terhadap intra kromosomRespon medis terhadap kecelakaan

intra lengan (rasio H) dapat digunakanradiasi melibatkan penggunaan sejuInlah

parameter dari dosimetri fisik, dosimetriuntuk menentukan jenis pajanan radiasi

terlibat dalam induksi aberasiyangbiologis, clan dosimetri klinik." Karena

sebuah biomarker adalah suatu 'ii1dikator

proses perubahan atau kerusakan padakromosom [6,7].

Penelitian terakhir dengan meng- sistem biologis, maka waktu pengambilan

sampel bergantung pada jells pajanan,

jells jaringan clan efek yang ditimbulkan.

kromosom dapat diidentifikasi,setiap Ill.I. Biomarker Pajanan Radiasi Internamenunjukkan bahwa beberapa aberasi

Jatuhan

radioaktif dapat menyebab-

kan pajanan tidak merata dari deposisi-

bahan radioaktif secara eksterna atau

dan pertukaran kromosom yang sebelum-

nya dianggap sebagai interaksi kromosom

yang sederhana, sesungguhnya melibat- Pada kasus kecelakaan nuklir,interna.kan lebih daTi dua kromosom khususnya kontaminasi radioaktifinterna isotop

pada tubuh akan terjadi. Kontaminsi

interna menjadi masalah efek tertunda

setelah pajanan radiasi dosis tinggi. Meka-

nisme kerusakan kromosom perlu dieva-

luasi kembali clan hubungan antara ketika pajanan kontaminan yang relatif

PuslitbangKeselal1latan Radiasi dan Biomedikq Nuklir-BaJJi1J1 Tenaga NukJir N~sional

176

Prosiding Presentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X

JIOte!Kartika Chandra, .14 Vesember .:lO04

lama dari lingkungan clan memungkinkan

materi radioaktif tersebut pindah ke

sulit untuk mengembangkan skenario

kecelakaan akan menghasilkanyangdalam tubuh dengan berbagai jalur eko- konsentrasi aerosol cukup tinggi yang

logis. Masuknya berumurradioisotop mampu menghasilkan kerusakan radiasi

akut atau penyakit. Aerosolsuatupanjang secara ingesi menyebabkan leta-

litas akut yang lebih rendah karena partikulat dengan mudah diterbangkan

pajanan radiasi terjadi secara protraksi, angin, sehingga tidak menetap pada satu

lokasi dan juga konsentrasinya menurun

bersama waktu, Semua faktor ini menu-

tetapi tetap dapat menginduksi kerusakan

jaringan tertentu daD meningkatkan fisiko

kanker [8]. runkan fisiko efek radiasi akut 18]

Inhalasi adalah jalur utama masuk

bahan radioaktif ke dalam tubuh. Sangat

Tabell. Biomarker pajanan radiasiinterna [3]

Pencacahan berulang kali sete.lahpajanan

Cairan tubuh (darah, urin, airludah), udara ekshalasi, apusanhidung clan sampel feses

Pemancar partikel aKavan saia se!elahpajananPencacahan segera clan berulangkali setelah pajanan

~l

atau iarU1!!;an dari or!!;an targetCallan tubuh (darah, urin, airludah), udaI'a ekshalasi, artisanhidung clan sampel feses

Kapan saja setelah pajananSel atau jaringan dari organ target

Model biokinetika dapat digunakan

untuk mendeterminasi dosis materi radio-

ngan mempunyai kegunaan yang terbatas

untuk materi radioaktif yang terdeposisi

aktif yang terdeposisi secara intema dengan

menggunakan data masukan radionuklida

dalam tubuh karena distribusi dosis radi-

berdasarkan penghibunganjpencacahan

asi yang tidak homogen clan jaringanj

organ target radionuklida tidak mudah

seluruh tubuh clan organ target clan pengu-

kuran sampel clarah, urin, clan feses.

disampel sehingga perlu dikarakteristik

dengan cairan biologis yang ada untuk

keperluan evaluasi. lni khususnya terjadiSebagian besar biomarker kerusakan jari.

-177

-

Puslitbaug Keselamatan Radiasi dan Biome4ik~ Nuklir-J3Jldan Tenaga Nuklir Nasional

Prosiding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X

Uotel Kaltika Chandra. .14 Vesember 2004

untuk radionukIida pemancar alpa yang

lintasannya dalam jaringan hanya bebe-

rapa puluh micrometer. Biomarker lain

nuklida dalam tubuh yang merefleksikan

perubahan biologis dalam organ yang

menjadi target radionuklida [1].

perlu dikembangkan untuk deposisi radio-

111.2. Biomarker Pajanan Radiasi Ekstema

Tabe12. Biomarker pajanan radiasi eksterna [3].

Akut Seluruh Tubuh Sel darah limfositSel mukosa buccal

Jumlah sel clan Perubahan molekuler clanseluler pada jaringan segera setelah pajanan

Enamel ,gi,gi I

Sel darah limfosit IESR kapan saj~setelah pajanan

Kronik seluruh tubuh Aberasi

pajanankromosom kapan saja "setelah:.,

"f"..~

I

~~a~:~~i~_t:~A;"Sel darah limfositESR kapan saia setelah vaianan

Akut sebagian tubuh Perubahan molekuler dan seluler padajaringan segera setelah pajanan

Organ target Uji fungsi organ, biopsi bila munl!kin

111.2.1. Biomarker SitogenetikjSitologik

Biomarker Gold standard untuk an teknik pengecatan kromoso~~c untuk

pajanan ekstema adalah aberasi kromo- mendeteksi aberasi kromosom stabil jenis

pertukaran yang diinduksi radiasi, telahsom disentrik pada sel1imfosit darah tepi

yang diamati pada saat sel berada pada memungkinkan untuk dilakukan studi

tahap metafase daTi siklus sel. Aberasi terhadap radiasi dosis rendah. Dengan

teknik ini, dapat ditentukan perubahankromosom mempunyai sejarah yang

panjang sebagai biomarker pajanan dan

dosis dan masih tetap sebagai biomarker

frekuensi aberasi pada populasi manusia

yang besar sebagai fungsi daTi sen itivitas

radiasi, gaya hidup clan penuaan [1,9].

Marker lain pada sel limfosit antara

clan dosirnetri biologis yang paling sensitif

pada pajanan akibat kecelakaan clan kerja.

Telah digunakan untuk menentukan paja- lain jumlah absolut sel limfosit, Premature

Chromosome (PCC), clannan radiasi masa lalu ketika dosimetri Condensation

Prosiding Presentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X

Ifotel Kaltika Chandra. .14 Vesember !J,0l)4

sensitif mengalami kematian, oleh karena clan tingkat keparahan dapat diketahui

itu setelah pajanan radiasi dosis relatif dari deplesi absolut gel limfosit darah

perifer yang terjadi segera (1-7 hari) setelahtinggi akan terjadi penurunan populasi

sebagai fungsi dari dosis clan waktu. Pada pajanan [3].

rentang dosis 1,5 -7 Gy, perkiraan dosis

Interphase

~

Gambar 3. Bioassai 'pada tahap metafase dan interfase terhadap sellimfosit yang diirradiasi. Sellimfosit distimulasi dengan suatu mitogen supaya keluar dari lase Go (fase istirahat) dan masuk kedalam siktus set untuk melakukan mitosis dalam waktu kultur 48 jam sehingga bisa dilakukanpengamatan aberasi kromosom saat metafase. Sedangkan PCC dan dilesi DNA mitokondria(mtDNA) dilakukan padasaat interfase baik, yang sedang bersiklusmaupun istirahat [9J.

Teknik FCC dapat digunakan untuk

mengevaluasi aberasi kromosom Facia sel

.limfosit dalam tahap interfase yang di fusi

dengan pajanan lokalf parsial, clan juga

sebagai bioindikator diagnostik penting

untuk keputusan tindakan transplantasi

dengan sel Chinese Hamster OvanJ (CHO) sel stem sumsum tulang pada kasus

atau sel HeLa dalam tahap mitosis clan pajanan dosis tinggi [9}

111.2.2. Profit Ekspresi Gen

Sel marnalia rnernpunyai respon

molekuler yang kompleks terhadap teka-

nan fisiologis dan genotoksik, dan sebagi-radiasi LET rendah clan tinggi. Selain ifu,

an dari respon tersebut ditunjukkan

melalui perubahan ekspresi gen. Sel line

dapat pula untuk mendiskriminasi secara

seluruh tubuhakurat antara pajanan

waktu 24 jam. Induksi DDB2, CDKNIA

dan XPC menunjukkan hubungan dosis

respon antara 0,2 -2 Gy pada 24 dan 48

jam setelah irradiasi. Hasil indalam ekspresi gen pada gel tersebut. Ini

membuat sellimfosit perifer sebagai pilihan menunjukkan bahwa tingkat relatif

ekspresi gen dalam gel lim-fosit periferuntuk profil ekspresi gen yang diinduksi

radiasi dalam gel indukjprimer. Respon manusia menye-diakanberpotensidari sekelompok gen baik yang teraktivasi perkiraan pajanan radiasi lingkungan

[1,2] .

Penelitian lain mengidentifikasiekspresi tinggi pada gen dalam sel

limfosit perifer manusia 12 jam setelah

atau terinaktivasi oleh pajanan radiasi

sebagai fungsi dosis, laju dosis, LET, fluks,

clan latar genetik dapat sebagai biomarker

yang informatif akibat radiasi [2].

Biomarker ini sedang dikembangkan

dengan menggunakan cDNA microarray

irradiasi 1 Gy. Diperoleh 4 gen yaitu

TRAIL reseptor 2, DRAL (sekarang

hybridization yang dapat mengidentifikasi dikenal sebagai FHL2), ClJclin G, dan gen

protein cyclin, yang menunjukkan > 85%

kesesuaian antara gen yang diinduksi

dengan microarray analisis dan dengan

RT-PCR. FHL2 adalah kelompoI< GTPase

terjadinya peningkatan ekspresi sejumlah

gen pada sellimfosit manusia yang dipajan

radiasi pengion. Gen yang paling responsif

adalah DDB2, yang mengkode untuk p48

subunit XPE, sebuah protein yang berperan

dalam proses perbaikan kerusakan DNA

akibat radiasi UV. Teljadi pula perubahan

tingkat mRNA pada gen CDKNIA (sebe-

lumnya disebut CIPI/WAFl), GADD45,

yang terlibat dalam interaksi antar protein'?

clan dalam regulasi transkripsional apop-

tosis. Gen protein CtJclin clan CtJclin G

mengatur siklus gel yang menandakan

adanya perubahan dalam pengaturan

BAX dalam set ML-l siklus gel setelah irradiasi. Data ini meng-

indikasikan bahwa ke 4 gen ini adalah

MDM2, A TF3 daD

kanker leukemia mieloid manusia yang

diirradiasi sinar gamma dengan dosis 0,02-

0,5 Gy. Diketahui pula bahwa kelima gen

kandidat yang berpotensi untuk diguna-

kan sebagai biomarker akibat pajanan

maksimum radiasi. Suatu pendekatan untuk meng-ekspresitersebut mencapal

pada sel ML-l clan selline kanker manusia

lainnya pada 4 jam setelah pemberian 20

Gy sinar gamma, kemudian secara cepat

an yang lebih akurat [10]menurun mendekati tingkat kontrol dalam-180

Pranding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X

lfoteJ Kartika Chandra, .14 Vesember IlO04

111.3. Biomarker Pajanan :rladiasi LET

Tinggilengan yang kecil ini, terjadi baik untuk

aberasi stabil (translokasi vs inversi

Terdapat sejumlah kerusakan biolo- perisentrik) maupun untuk aberasi tidak

stabil (disentrik vs cincin). Aberasi tidak

stabil bersifat letal terhadap gel

membelah, sedangkan aberasi stabil ber-

suat tidak letal sehingga masih dapat

diamati pada sel yang diirradiasi dan

turunannya beberapa tahun kemudian

gis yang unik akibat radiasi LET tinggi

yang dapat digunakan sebagai biomarker

yang spesifik terhadap radiasi jenis ini.

Biomarker ini dapat secara nyata mening-

katkan kekuatan studi epidemiologi pada

individu terpajan radiasi LET tinggi seperti

partikel alpa (dari radon, plutonium, urani- setelah pajanan. Dengan demikian, nilai F

aberasi stabil berpotensi sebagai biomar-

ker akibat pajanan LET tinggi di masa lalu

urn) atau netron (pada pekerja radiasi,

awak pesawat terbang). Adanya mutasi

titik TP53 yang tidak urnum pada 7 (37%) [6]dari 19 tumor paro dari penambang

uranium yaitu pada kodon 146-161 clan

Nilai F in vitro konsisten dengan in

vivo clan keduanya menunjukkan secara

195-208 serta tidak ada transversi G:C

menjadi T:A sebagai inversi paling umum

pada kanker paru akibat rokokjtobako,

nyata nilai lebih rendah untuk LET tinggi

dibandingkan dengan sinar-X atau

gamma. Data ini rnenunjukkan bahwa

nilai F sekitar 6 adalah karakteristik dari

radiasi LET ringgi, sedangkan nilai sekitar

15 atau lebih untuk sinar-X atau gamma

secara luas telah dianggap sebagai finger-

print kerusakan biologis akibat radon.

Radiasi LET tinggi menimbulkan

deposisi energi tidak homogen dengan

demikian DSB yang dihasilkan saling

berdekatan dibandingkan dengan DSB

yang dihasilkan oleh Tadiasi LET rendah

clan karsinogen kimia [7]. Meski sejurnlah

studi menunjukkan adanya perbedaan

rasio F antara LET tinggi dengan rendah,

tetapi dengan adanya teknik pengecatan

kromosom FISH, dataseperti sinar-X atau gamma atau klastogen

kimia. Konsekuensinya, dapat diharapkan

temyata

diperoleh menunjukkan perbedaan rasio

bahwa jumlah aberasi intra kromosom akan F tidak cukup konsisten [7,12,13,14,15].

Bahkan dapat dibuktikan bahwa rasio F

nyatatidak secara

sebagai sidik

dapat digunakan

terhadapJan paJanan

radiassi LETtinggi [14,15}

lebih banyak dibandingkan dengan aberasi

inter kromosom; menghasilkan nilai F yang

lebih kecil yang kemudian dapat menjadifingerprint

radiasi LET tinggi. Nilai F inter

kromosom terhadap intra kromosom, inter

Prosiding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X

Hotel Kartika Chandra, .14 Vesember .rIO04-

akan memberikan basil yang lebih diskri-

minatif daTi niIai F yang diusulkan

Lebih jauh lagi, :umumnya pata '.tan

pada DNA yang menyebabkan aberasi intra

kromosom intra lengan bahkan lebih berde- sebelumnya. Karena aberasi stabil intrakatan satu sarna lain dibandingkan dengan

patahan yang menyebabkan pembentukan

kromosom inb-a lengan relatif sering dan

dapat diamati pada waktu yang lama

aberasi intra kromosom inter lengan. Ini setelah terpajan, nilai H ini nampaknya

adalah dasar untuk mempredik-si bahwa

nilai H (rasio aberasi inter kromosom

terhadap aberasi intra kromosom intra

sebagai biomarker yang praktis terhadap

pajanan LET tinggi. Oleh karena itu nilai

H yang lebih kecil merupakan fingerprint

lengan) lebih bergantung pada LET radiasi

dibandingkan dengan nilai F (TabeI3)[7].

yang berpotensi terhadap pajanan radiasi

LET tinggi. Nilai H pada aberasi stabil

penelitian clan teoriSturn secara dapat, secara prinsip, diukur pada sel

(dan turunannya) dari individu yangmenunjukkan bahwa H berbedarasio

sekitar 3 faktor antara radiasi LET tinggi terpajan radiasi beberapa tahun yang

dengan klastogen lain yang serupa, dan lampau [7]

Tabe13. Relevansi jenis da..'1 raBiD aberasi kromosom [7]

Secara spesifik aberasi intra kromo-

som telah dianggap sebagai biomarker

pajanan radiasi LET tinggi di masa lalu.

kerusakan pada D~A yang banyak dan

padat pada suatu lokasi pada kromosom.

lni sangat berbeda dengan kerusakan

lasannya

adalah bahwa radiasi LET tinggi akibat hampir semua mutagen kimia,

damage sebagaimenimbulkan clustered smar-X atau proses penuaan umum yang

Duslitbang KeselamatanRadiasi dan Biomedika Nuklir-Badan Tenaga Nuklir Nasional

182

Prosiding Presentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X

lIOteJ Kartika Chandra, .1'4 Vesember :1;004

me-rimbulkan kerusakatt DNA menyebar hanya 0,25 % pada mitosis ketiga.

dasarkan data yang diperoleh nampaknyahampir merata. Kerusakan DNA yang

padat dalam kromosom tunggal umumnya

akan mengalami kesalahan dalam proses

radiasi LET tinggi memang secara unik

menghasilkan nilai H rendah,

mempresentasikan sebagai suatu

marker dengan dasar teori yang kuat.

perbaikan, bahkan tidak dapat diperbaiki.

Konsekuensinya, kerusakan yang saling

berdekatan akibat radiasi LET tinggi ini

berpotensi besar menimbulkan aberasi intra

Secara praktis, teknologi untuk penguku-

ran inverse parasentrik masih dalam

kromosom. Sedangkan mutagen kimia, tahap sangat awal dan masih dibutuhkan

evaluasi sebaga:atas potensinyabiomarker [7],

sinar-X clan proses endogenous umumnya

menghasilkan patahan kromosom yang

didistribusi relatif merata pada beberapa Teknik pengecatan kromosom FISH

atau semua kromosom akan menimbuIkan

aberasiinter kromosom [16]

dengan satu atau duaftiga wama seperti

tidak memungkinkan pengarnatan aberasi

Contoh aberasi kromosomintra yang terjadi pada satu kromosom. Tetapi

teknik FISH multicolor banding (mBAND)adalah inversi perisentrik (kesalahan per-

baikan pada dua patahan pada lengan memungkinkan sebuah kromosom untuk

berbeda dari satu kromosom), inversi para-

sentrik (kesalahan perbaikan pada dua

diwamai dengan sejumlah band warna

yang mengindikasikkan adanya aberasi

intra kromosom. Teknik ini sangat ber-patahan pada satu lengan krornosorn yang

sarna) clan dilesi mterstisial. Sernua aberasi manfaat untuk mengetahui keberadaan

ini berpotensi stabil dan dapat diturunkan, biomarker aberasi kromosorn intra kro-

Oleh karena itu memungkinkal1 untuk mosom akibat pajanan radiasi LET tiilggi

memeriksa frekuensi aberasi intra kromo- di masa lalu [6].

som pada limfosit dati individu terpajan

lalu clan menggunakan hasilnya

memperkirakan apakah individu

IV BIOMARKER SENSITIVIT ASDAN PENYAKIT

masa

untuk

tersebut pernah terpajan clan pada dosis Sulit untuk menghubungkan secararadiasi LETtinggi berapa [16].

Aberasi kompleks umunmya tidaklangsung perubahan sensitivitas terhadap

tingkat dosis atau pajanan karena faktordapat ditransmisikan. Secara in vitro, paja- genetik atau lainnya yang mungkinmem-nan 0,5 Gy partikel alp a menyebabkan 5% pengaruhi perubahan yang diamati.

Setelah suatu proses penyakit diinisiasi,aberasi kompleks pacla mitosis pertama clan

183

Puslitbang Keselamatan Radiasi datI Blomedika Nuklir-Badan Tenaga Nuklir Nasional

Prosiding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X

UoteJ Kartika Chandra, 14 Vesember ~O04

dernikian semakin menegaskan bahwa

pengukuran translokasi dengan FISH

menjadi test yang paling akurat clan

sensitif untuk pajanan dengan dosis

terdapat beberapa perubahan biologis yang

berhubungan dengan penyakit tersebut.

Frekuensi biomarker penyakit sering relatif

dalam populasitinggI suatu yang

menunjukkan bahwa penyakit itu ada dan relatif rendah pada masa lamp au untuk

bahwa marker merupakan bagian dari digunakan sebagai biomarker prediksi

yang menggantikan metode sitogenetik

yang lebih klasik [16].

proses berkembangnya penyakit tersebut,

tetapi informasi yang ada sangat terbatas

untuk menunjukkan bahwa pajanan radiasi

v. PENUTUPbertanggung jawab terhadap penyakit [3].

Terdapat sejumlah kecil penyakitKeberadaan biomarker tidak berarti

akan berguna untuk manusia secaragenetik yang menunjukkan adanya pening-

katan sensitivitas penderita terhadap radia-langsung pada isu kesehatan masyarakat.

Adanya suatu biomarker stabil padasi pengion. Ini dapat diasumsikan sebagai

biomarker sensitivitas radiasi. Sebagian

besar simptom k1inis berhubungan dengan

penyakit diekspresikan dalam kondisi

homozigous. Terdapat pula

genom yang bergantung pada dosis clan

kualitas radiasi akan memberi-kan nilai

sebagian indi-penting terhadap epidemiologi radiasi.

Hanya sedikit biomarker yang diketahuividu mempunyai peningkatan sensitivitas

jelas manfaatnya untuk sturn epidemic-

logi terapan. Studi manusia yangterhadap radiasi ketika mereka sebagai

pembawa gen heterozigous [3]. mengkaji clan memvaliclasi bio-markerAberasi kromosom merupakan dikenal sebagai transisional. Transisional

prediktor paling efektif terhadap fisiko

kanker yang diketahui dengan peningkatan

frekuensi aberasi kromosom pada sel

dalam arti menjembatani gap antara

penelitian di laboratorium dengan di

lapangan, dimana suatu respon adalah

yang berhubunganlimfosit darah tepi variabel yang bergantung pada parameterdengan peningkatan frekuensi kanker pada

yang diuji yaitu pajanan.. sedangkan efek

atau susceptibilitas adalah 'lJariable bebas.

Setelah tervalidasi, biomarkerrespon

memberikan data yang renting untukterpajan meningkatkan kemampuan untuk

memprediksi kanker karena aberasi inidigunakan dalam pengkajian fisiko

ditransrnisikan yan,g kesehatan clan sebagai petunjuk untukkanker

...; merupakan

Dengan

dapat

lwllmark ~-j ~~ j program survelilens medis individual

Puslitbang Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir-Badan Tenaga Nuklir Nasional

darj induksi-184

Prosiding Presentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X

lfoteJ Kartika Chandra, .14 Vesember ~O04

Masyarakat yang tinggal di ling-

kungan dengan pajanan radon yang tinggi,

juga para pekerja clan peneliti energi nuklir,

awak pesawat clan korban born atom H&N

sebagai biodosimeter untuk memperkira-

kan baik dosis maupun jenis pajanan

radiasi masa lalu pada suatu populasi.

secara nyata terpajan radiasi LET tinggi

seperti partikel alpa atau netron.DAFfAR PUSTAKA

1Konsekuensinya, determinasi apakah indi- AMUNDSON, S.A. and FORNACE,

A.J.Jr. Gene Expression Profiles forvidu tersebut khususnya yang menderita

kartker, benar pemahnyatasecara

menerima dosis radiasi LET tinggi adalah

Monitoring Radiation Exposure.

Radiation Protection Dosimetry. 97(1),

11-16.2001

2.

AMUNDSON,S., DO, K.T., SHAl-{AB,

s.

BITTNER, M" MEL TZER,P.

isu sosial dan legal yang penting. Tetapi

biomarker untuk mengindikasikan pajanan

radiasi masa lalu belum seluruhnya me-

TRENT, J.muaskan. Tantangannya adalah mencoba

menghubungkan ketiga jenis biomarker ini Identification

Biomarkerssehingga Perpheral Bloodmemungkinkan untuk inmeng-

hubungkan pajanan inisial dosis-respon Lymphocytes for Human Exposure to

Ionizing Radiation. Radiation Research

154, 342 -346. 2000.

3. COLEMAN, C.N., BLAKELY, W.F.,

FIKE, J.R., MacVmIE, T.J.,

dengan perubahan dalam frekuensi penya-

kit dalam suatu populasi. Perkembangan

teknik analisis ekspresigen memungkinkan

untuk dilakukan studi identifikasi perubah-

METTING, N.Fo, MITCHELL,

B.

an ekspresi pada sejumlah gen akibat

MOULDER,

.E.,

PRESTON, R.I.,irradiasi di masa lalu.

SEED, T.M., STONE, H.B., TOFILON,

P.H. and WONG, R.S.L. Molecular

and Cellular Biology of Moderate~

Dose (1-10 Gy) Radiation and

Potential Mechanisms .of Radiation

Dengan teknik FISH, aberasi kromo-

sam semakin terbuktisebagai gold standard

biomarker yang paling sensitif untuk radiasi

dosis rendah clan retrospektif biodosimetri.

Sensitivitas translokasi menggambarkan

hubungan khusus antara patahan kromo- Protecction: Report of a Workshop at

Bethesda, Maryland, December 17-18,som dengan radiasi pengion. Aberasi intra

2001 Radiation Research 159,812-834oleh karenakromosom itu berpotensi2003.sebagai biomarker stabil akibat pajanan

radiasi LET tinggi berpeluang digunakan

Puslitbang Keselamutan Radiasi dan Biomedika Nuklir-Badan Tenaga Nuklir Nasional 185

Prosiding Presentasi lilniah Keselalnatan Radiasi dan Lingkungan X

~ -', lfo~ Kartika Chandra, .14 Vesember :J,O04

4. HALL, E.J. Radiobiology for the

5rd ed. Philadelphia,

of Ionizing Radiation Exposure in

Radiologist. Human Peripheral BloodLippincott William & Wilkins. 2000. Lymphocytes. Radiation Research 159,

312-319. 2003.

5.

SUTHERLAND, B.M., BENNETT, P.V.,

SAP ARBAEV, M., SUTHERLAND, I.C. 11. VAHAKANIAS, K.H., SAMET,I.Mo,

and LA VAL,

J.

Oustered DNA METCAILF, R.Ao, WELSH,].ADamages as Dosemeters for Ionising

Radiation Exposure and BiologicalBENNETT, W.P., LANE, D.P. and

HARRIS/C.C. Mutation of p53 and ras

Responses. Radiation Protection Genes in Lung

Cancer from Uranium Miners. Lancet

Radon-associated

Dosimetry. 97(1),33-38. 2001.

BRENNER, D.J. and SACHS,6.

R.K.

339,576-580. 1992.

Chromosomal "Fingerprints" of Prior

Exposure to Densely Ionizing Radiation.

Radiation Research 140,134-142.1994.

7

Chromosome-Type Dicentric Inter-

changes to Centric Rings for Track-BRENNER, D.J., OKLADNIKOV A, N.,

HANDE, P. BURAK, L., GEARD, C.R. Clustered Compared with Random

and AZIZOV A, T. Biomarkers Specific

Breaks.

Radiation Research 146, 236-

240.1996.

13.

SCHWARTZ, ].L. and HSli, A. W.

metnj. 97(1), 69-73. 2001 Genetic and Cytogenetic Markers of

8.

Exposure High-Linearto

Energy

Transfer Radiation. Radiation Research

GUSEV II. A" GUSKOV A, A.K., and

ME1TLER, F .A. Medical Management

of Radiation Accidents. 2nd ed. CRC 148,587-592. 1997.

Press, Boca Raton. 2001

14.

SASAKI, M.S., TAKA TSUJI, T. and

9.

BLAKELY, W.F., PRASANNA, P.G.S. EJIMA, Y. The F Value Cannot be

GRACE, M.B. and MILLER,

A.C.

Ruled Out Chromosomalas a

Radiation Exposure Assessment Using Fingerprint of Radiation Quality

Radiation Research 150, 253-258. 1998.Cytological and Molecular Biomarkers.

Radiation Protection Dosimetnj. 97(1), 17-

23. 2001

10. KANG P ARK,K., SONG, GEORGE,K. WU,H OWEN~ C.L.

JEOUNG,

D., CHO, C., KIM, T., BAE, S. and YANG, T. and

Theoretica

LEE, S. and

,EE,

Y. Possible Biomarkers Experimental Tests of a Chromosomal

Prosiding Presentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X

JioteJ Kartika Chandra, .14 Vesember :lO04

Fingerprint for Densely Ionizing

Radiation Bassed on F Ratios Calculated

Jawab :

1. Kerusakan kromosom yang berupa

translokasi (intra kromosom atau interfrom Stable and Unstable Chromosome

kromosom) clan dilesijhilang bersifatAberrations. Radiation Research 151, 85-

91.1999.

AZIZOV A, T.V"16. MITCHELL,

C.R.,

stabil atau permanen sehingga bisa

dijumpai pada sel anak bila sel yang

mengalami defect kromosom im

berproliferasi.

HANDE, M.P., BURAK, L.E., TSAKOK,

I.M., KHOKHRYAKOV, V.F., GEARD,

Stable 2. Bisa dikatakanC.R. and BRENNER, D.]. tldak akan dapat

dikembalikan ke posisi semula karenaIntrachromosomal Biomarkers of Past

efek radiasi termasuk pada kromosomExposure to Densely Ionizing Radiation

bersifat random, artinya patahan

terjadi secara acak. Pemberian radiasi

in Several Chromosomes of Exposed

individuals. Radiation Research 162, 257-

263. 2004. ulang pada krornosorn yang sarna

kemungkinan besar akan menimbul-

tambahan, bukankan aberasi

perbaikan.

Kromosom

DISKUSI

hilang bukan karena3.dr. Bagaswoto Poedjomartono, Sp.KN(FK-UGMj RS Dr. Sardjito Yogjakarta)

Tentang kromosom, defect kromosom

overlap atau tersembunyi tetapi seba-

gaiakibat dari proses dilesi baikinter-

testial atau terminal yang menyebab-

kan patahan lenganj fragmen kromo-akibat radiasi kadang terjadi dislokasi

ataupun hilang atau berpindah tempatsom lepas. Patahan ini berpotensi

yang dapat mengakibatkan kelainanmembentuk struktur yang disebut

mikronuklei atau akanhancur.

2.

Himawan Anwar (PT. Pindo Deli)

genetik, bersifat permanen atautidak?

Ke depan, dengan kemajuan teknologi,

apakah bisa kelainan yang terjadi akibat

radiasi dilakukan back slide denganMana yang lebih berbahaya antara

radiasi alpa dengan radiasi beta?radiasi yang berlawanan dengan radiasi

semula sehingga kromosom dapat

kembali ke tempatsemula ?Jawab:

Hilangnya kromosom itu karena over-radiasi tidakKedua jenis ini

lap/ tersembunyi atau hilang karenaterlalu berbahaya bagi tubuh bila berada

di luar tubuh (sebagai sumber radiasi

eksterna) karena lintasannya di udara

2. Kerusakan Facia sel limfosit yang

spesifik disebabkan oleh radiasi

sangat pendek. Kedua jenis radiasi ini

berbahaya hila sebagai sumber radiasi

adalah penurunan jumlah limfosit

absolut segera setelah pajanan clan

aberasi kromosom spesifikyanginterna yang dapat masuk tubuh melalui

inhalasi, ingesi atau kulit. Di dalam tubuh, terjadi adalah kromosom disentrik,

dilesi interstisial,cincin, inversitingkat kerusakan yang ditimbulkan par-

tikel aIpa lebih besar dari beta karena parasentrik clan inversi perisentrik.

tingkat ionisasinya yang lebih besar meski

volumefluasan kerusakannya lebih kecil

dari yang ditimbulkan partikel beta

dr. Fadil Nazir (P3KRBiN-BATAN)

Dengan teknik FISH, apakah kita dapat

membedakan kerusakan kromosom

2.

sornatik dengan kromosom sexual?

Bagaimana kita membedakan kerusak-

an pada set limfosit akibat radiasi

dengan keracunan zat kimia atau obat-

obatan

Jawab

1 Teknik FISH khususnya multicolor

banding FISH akan lebih jelas menun-

jukkan kerusakan baik pada kromosom

kromosomautosom maupun sex.

Aberasi pada kedua jenis kromosom

dapat dibedakan selama kita dapat

membedakan kedua kromosom ter-

dengan

dibuat

mudah

kariotip

kromOSOff

188