BIOMARKER ABERASI KROMOSOM AKIBA T PAPARAN...

16
Biomarker aberasi kromosom akibat paparan radiasi pengion (Ora. Yanti Lusiyanti) BIOMARKER ABERASI KROMOSOM AKIBA T PAPARAN RADIASI PENGION Yanti Lusiyanti Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radasi, SATAN, Jakarta e-mail: [email protected] ABSTRAK BIOMARKER ABERASI KROMOSOM AKIBAT PAPARAN RADIASI PENGION. Ketika tubuh terpapar radiasi pengion, sebagian besar sel akan mengalami kerusakan sitogenetik yang dapat teramati sebagai perubahan struktur kromosom pada sel limfosit darah tepi. Perubahan struktur kromosom tersebut dinamakan aberasi kromosom, yang dikategorikan sebagai biomarker yang spesifik yang diinduksi oleh radiasi pengion yang dapat memberikan informasi tentang tingkat kerusakan pada tubuh. Aberasi kromosom yang teramati dalam sellimfosit dapat berupa aberasi yang tidak stabil seperti kromosom disentrik dan cincin, dan aberasi yang stabil seperti translokasi. Pemeriksaan terhadap kromosom disentrik dan translokasi merupakan indikator yang sangat penting untuk memprediksi dan mengkaji efek segera maupun tertunda akibat radiasi. Kromosom disentrik telah dimanfaatkan untuk estimasi dosis radiasi yang diterima pad a kasus kecelakaan radiologik terutama apabila dosimeter fisik tidak tersedia. Kromosom translokasi merupakan biomarker sitogenetik untuk biodosimeter retrospektif. Frekuensi aberasi kromosom yang terinduksi akibat paparan radiasi alam atau latar adalah 1-3 disentrik dan 3-5 translokasi dalam 1000 sel. Karya tulis ini melaporkan mengenai penguasaan, pengembangan, dan aplikasi teknik pemeriksaan aberasi kromosom pada sel limfosit yang dilakukan di laboratorium Sitogenetik - PTKMR. Metode Giemsa staining untuk deteksi aberasi kromosom disentrik telah dikuasai dan ditetapkan sebagai metode standar, serta telah dimanfaatkan untuk pemeriksaan aberasi kromosom disentrik pada pekerja radiasi di lingkungan BATAN dan di industri pengguna teknik nuklir. Selain itu telah dilakukan penguasaan teknik pengecatan kromosom Fluorescence In Situ Hybridization (FISH) sebagai metode untuk mendeteksi kromosom translokasi menggunakan variasi whole chromosom probe. Metode pewarnaan kromosom telah dilakukan terhadap kromosom no. 1, 2, 4, 5, 6, 8 dan 10 yang dilabel dengan FITC, Texas Red atau pan centromic probe dan diamati dengan mikroskop fluorescence. Oari hasil pemeriksaan aberasi kromosom tak stabil yang dilakukan di BATAN (88 pekerja) dan di industri (95 pekerja), frekuensi aberasi kromosom tak stabil pada sellimfosit masih dalam kisaran normal, sedangkan kromosom translokasi tidak ditemukan pad a pekerja radiasi yang diperiksa. Hasil visualisasi kromosom menunjukkan bahwa FISH dapat dimanfaatkan dan harus dikembangkan dengan menggunakan jumlah dan warna whole chromosom probe yang berbeda untuk mendapatkan gambar yang lebih baik. Oalam rangka pengembangan laboratorium sitogenetik PTKMR menjadi laboratorium biodosimeter sitogenetik yang mampu mengkaji dosis radiasi, perlu dibuat kurva respon dosis sebagai kurva standar aberasi kromosom pekerja radiasi di Indonesia. Salah satu program penelitian dan pengembangan di PTKMR tahun 2010-2014 adalah Pengembangan Teknik Analisis Sitogenetik sebagai Biodosimetri Radiasi untuk memperoleh kurva standar aberasi kromosom yang diinduksi oleh radiasi foton. Kata kunci: aberasi kromosom, sellimfosit, disentrik, FISH, dan translokasi, biodosimeter. ABSTRACT CHROMOSOME ABERRATION BIOMARKER INDUCED BY IONIZING RADIATION. When a body is exposed to ionizing radiation, most of the cells can suffer cytogenetic damages that can be seen as structural alterations of chromosome in pheripheral blood lymphocytes. Those changes of chromosome structure called chromosome aberrations categorized as biomarker specifically induced by ionizing radiation which can be used to obtain information concerning the level of damages in the body. Chromosome aberrations that can be detected in lymphocyte cells could be unstable aberrations such as dicentric or ring chromosomes, and stable aberrations such as translocations. Measurement of dicentric and translocation chromosomes becomes a very important indicator to predict and assess immediate and late radiation effects, respectively. Oicentric chromosomes have been applied to the estimation of radiation dose received radiological accidents especially in the absence of physical dosimeters. Translocation is a cytogenetic biomarker for long-term retrospective biodosimetry. Frequency of chromosome aberrations induced by natural radiation exposure is about 1-5 dicentric and 3-5 translocation in 1000 cell. This paper reports about the mastery, development, and application of chromosome aberration detection techniques in pheripheral blood lymphocytes that have been 15

Transcript of BIOMARKER ABERASI KROMOSOM AKIBA T PAPARAN...

Page 1: BIOMARKER ABERASI KROMOSOM AKIBA T PAPARAN …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/2087-8079-2010-015.pdfIptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti ISSN 2087-8079

Biomarker aberasi kromosom akibat paparan radiasi pengion (Ora. Yanti Lusiyanti)

BIOMARKER ABERASI KROMOSOM AKIBA TPAPARAN RADIASI PENGION

Yanti LusiyantiPusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radasi, SATAN, Jakarta

e-mail: [email protected]

ABSTRAK

BIOMARKER ABERASI KROMOSOM AKIBAT PAPARAN RADIASI PENGION. Ketika tubuh

terpapar radiasi pengion, sebagian besar sel akan mengalami kerusakan sitogenetik yang dapatteramati sebagai perubahan struktur kromosom pada sel limfosit darah tepi. Perubahan strukturkromosom tersebut dinamakan aberasi kromosom, yang dikategorikan sebagai biomarker yang spesifikyang diinduksi oleh radiasi pengion yang dapat memberikan informasi tentang tingkat kerusakan padatubuh. Aberasi kromosom yang teramati dalam sellimfosit dapat berupa aberasi yang tidak stabil sepertikromosom disentrik dan cincin, dan aberasi yang stabil seperti translokasi. Pemeriksaan terhadapkromosom disentrik dan translokasi merupakan indikator yang sangat penting untuk memprediksi danmengkaji efek segera maupun tertunda akibat radiasi. Kromosom disentrik telah dimanfaatkan untukestimasi dosis radiasi yang diterima pad a kasus kecelakaan radiologik terutama apabila dosimeter fisiktidak tersedia. Kromosom translokasi merupakan biomarker sitogenetik untuk biodosimeter retrospektif.Frekuensi aberasi kromosom yang terinduksi akibat paparan radiasi alam atau latar adalah 1-3 disentrikdan 3-5 translokasi dalam 1000 sel. Karya tulis ini melaporkan mengenai penguasaan, pengembangan,dan aplikasi teknik pemeriksaan aberasi kromosom pada sel limfosit yang dilakukan di laboratoriumSitogenetik - PTKMR. Metode Giemsa staining untuk deteksi aberasi kromosom disentrik telah dikuasaidan ditetapkan sebagai metode standar, serta telah dimanfaatkan untuk pemeriksaan aberasikromosom disentrik pada pekerja radiasi di lingkungan BATAN dan di industri pengguna teknik nuklir.Selain itu telah dilakukan penguasaan teknik pengecatan kromosom Fluorescence In Situ Hybridization(FISH) sebagai metode untuk mendeteksi kromosom translokasi menggunakan variasi wholechromosom probe. Metode pewarnaan kromosom telah dilakukan terhadap kromosom no. 1, 2, 4, 5, 6,8 dan 10 yang dilabel dengan FITC, Texas Red atau pan centromic probe dan diamati denganmikroskop fluorescence. Oari hasil pemeriksaan aberasi kromosom tak stabil yang dilakukan di BATAN(88 pekerja) dan di industri (95 pekerja), frekuensi aberasi kromosom tak stabil pada sellimfosit masihdalam kisaran normal, sedangkan kromosom translokasi tidak ditemukan pad a pekerja radiasi yangdiperiksa. Hasil visualisasi kromosom menunjukkan bahwa FISH dapat dimanfaatkan dan harusdikembangkan dengan menggunakan jumlah dan warna whole chromosom probe yang berbeda untukmendapatkan gambar yang lebih baik. Oalam rangka pengembangan laboratorium sitogenetik PTKMRmenjadi laboratorium biodosimeter sitogenetik yang mampu mengkaji dosis radiasi, perlu dibuat kurvarespon dosis sebagai kurva standar aberasi kromosom pekerja radiasi di Indonesia. Salah satu programpenelitian dan pengembangan di PTKMR tahun 2010-2014 adalah Pengembangan Teknik AnalisisSitogenetik sebagai Biodosimetri Radiasi untuk memperoleh kurva standar aberasi kromosom yangdiinduksi oleh radiasi foton.

Kata kunci: aberasi kromosom, sellimfosit, disentrik, FISH, dan translokasi, biodosimeter.

ABSTRACT

CHROMOSOME ABERRATION BIOMARKER INDUCED BY IONIZING RADIATION. When a

body is exposed to ionizing radiation, most of the cells can suffer cytogenetic damages that can be seenas structural alterations of chromosome in pheripheral blood lymphocytes. Those changes ofchromosome structure called chromosome aberrations categorized as biomarker specifically inducedby ionizing radiation which can be used to obtain information concerning the level of damages in thebody. Chromosome aberrations that can be detected in lymphocyte cells could be unstable aberrationssuch as dicentric or ring chromosomes, and stable aberrations such as translocations. Measurement ofdicentric and translocation chromosomes becomes a very important indicator to predict and assessimmediate and late radiation effects, respectively. Oicentric chromosomes have been applied to theestimation of radiation dose received radiological accidents especially in the absence of physicaldosimeters. Translocation is a cytogenetic biomarker for long-term retrospective biodosimetry.Frequency of chromosome aberrations induced by natural radiation exposure is about 1-5 dicentric and3-5 translocation in 1000 cell. This paper reports about the mastery, development, and application ofchromosome aberration detection techniques in pheripheral blood lymphocytes that have been

15

Page 2: BIOMARKER ABERASI KROMOSOM AKIBA T PAPARAN …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/2087-8079-2010-015.pdfIptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti ISSN 2087-8079

Iptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti ISSN 2087-8079

terluarnya. Keadaan ini menyebabkan radikal bebas menjadi tidak stabil, sangat reaktif dantoksik terhadap molekul organik vital tubuh. Radikal bebas yang terbentuk dapat salingbereaksi, salah satunya menghasilkan suatu molekul hidrogen peroksida yang stabil danberfungsi sebagai oksidator[1].

Kerusakan pad a DNA sebagai akibat radiasi dapat menyebabkan terjadinyaperubahan struktur molekul gula atau basa, putusnya ikatan hidrogen antar basa, danhilangnya gula atau basa. Kerusakan yang lebih parah adalah putusnya salah satu rantaiDNA yang disebut single strand break dan putusnya kedua rantai DNA yang disebut doublestrand breaks. Jenis kerusakan pad a struktur DNA yang diinduksi oleh radiasi ditunjukkanpada Gambar 1[3].

Pembentukan Radikal

Inter Strand Cross-Links

Intra Strand Cross-Links

Gambar 1. Kerusakan pada struktur DNA akibatpajanan radiasi pengion[13J.

Secara alamiah sel mempunyai kemampuan untuk melakukan proses perbaikanterhadap kerusakan pad a DNA dengan menggunakan beberapa jenis enzim yang spesifik.Proses perbaikan dapat berlangsung tanpa kesalahan sehingga struktur DNA kembali sepertisemula. Tetapi dalam kondisi tertentu, proses perbaikan tidak berjalan sebagaimanamestinya, sehingga walaupun kerusakan dapat diperbaiki tetapi tidak secara tepat atausempurna sehingga menghasilkan DNA dengan struktur yang berbeda yang dikenal sebagaimutasi[1,2].

2.2. Interaksi Radiasi dengan Kromosom

Struktur kromosom terdiri dari dua lengan yang dihubungkan satu sama lain dengansuatu penyempitan yang disebut sentromer. Kerusakan yang diinduksi oleh radiasi dapatberupa perubahan struktur pada kromosom atau aberasi kromosom yang bersifat tak stabildan stabil. Aberasi kromosom yang bersifat tak stabil contohnya disentrik (kromosom dengandua sentromer), cincin (kromosom bentuk cincin) dan fragmen asentris (kromosom tanpasentromer). Kromosom ini bersifat tak stabil karena sel yang mengandung kromosom ini akanmati pada saat pembelahan sel sehingga tidak diturunkan pada sel anak. Kromosom yangbersifat stabil contohnya translokasi yaitu kromosom yang mengalami perpindahan bagiankromosom antar dua kromosom atau antar kromosom yang sama. Aberasi kromosom yangdiinduksi oleh radiasi ditunjukkan pada Gambar 2[1,13]

18

Page 3: BIOMARKER ABERASI KROMOSOM AKIBA T PAPARAN …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/2087-8079-2010-015.pdfIptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti ISSN 2087-8079

Biomarker aberasi kromosom akibat paparan radiasi pengion (Ora. Yanti Lusiyanti)

Olcentrtc chromosome Ring Chromosome Translocatiun Inv~rsio"

¥il 111\ 61\n U 11

In It §~. .na liS IiI II fS'& IX ~I.IIA 1\ l\ 6d..• I( III

" 21

(a)

IfOK13 Ui§TranslokBsi.,, .,

inversi ir XI

/7>11

IIill)~i~~,.."/

A'U6/1 IIIIIA".... .."..

aa

/ Ua A...... ." "

(b)

Gambar 2. Aberasi kromosom pada sel darah limfosit manusia{13J.

Aberasi kromosom yang diinduksi oleh radiasi pengion adalah kerusakan komosomyang berupa patahan dan atau pertukaran kromosom yang terjadi ketika sel berada padatahap G1 pada siklus sel sebelum direplikasi pada tahap mitosis[2]. Beberapa jenis aberasikromosom yang paling relevan dengan dosimeter biologi yaitu kromosom translokasi dandisentrik yang masing-masing dianggap sebagai kromosom simetris dan asimetris[14J.Mekanisme pembentukkan kromosom translokasi (resiprokal dan non resiprokal) dandisentrik ditunjukkan pad a Gambar 3.

a ~~ ;MReciprocal

c>~l/ -= ,~-

~i0I" D~N~ArePlica~tlon~ Dlcentric plus

~ c::=:> fragmentRepair

Gambar 3. Skematis pembentukan translokasi dan disentrik.(a) kromosom translokasi resiprokal dan disentrik,

(b) translokasi non resiprokaP4J.

Kromosom disentrik merupakan aberasi kromosom yang spesifik akibat paparanradiasi. Pembentukan terjadinya aberasi kromosom disentrik diperlukan dua patahan yangdihasilkan oleh jejak ionisasi tunggal atau interaksi dua jejak ionisasi yang terpisah. Aberasiini dapat segera diamati dan dihitung dalam preparat limfosit perifer manusia yang dipaparisecara in vitro maupun in vivd1,15J•

Kromosom translokasi terbentuk karena adanya penggabungan patahan dari dualengan kromosom yang terinduksi oleh radiasi. Patahan yang satu berpindah posisi padakromosom yang lain sehingga terbentuk kromosom yang baru yang berbeda dengan aslinya.Kromosom translokasi dapat terjadi baik di dalam kromosom yang sama (intra-chromosome)seperti kromosom inversi parasentrik, maupun antar dua kromosom (inter-chromosome)seperti kromosom translokasi resiprokal. Kromosom translokasi berperan dalamperkembangan kelainan atau penyakit genetik dan dalam proses karsinogenesis termasukproses aktivasi onkogen yang menyebabkan sel normal berkembang menjadi sel malignan.

19

Page 4: BIOMARKER ABERASI KROMOSOM AKIBA T PAPARAN …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/2087-8079-2010-015.pdfIptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti ISSN 2087-8079

Iptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti ISSN 2087-8079

Dengan demikian pemeriksaan kromosom translokasi berguna untuk mendeteksi kerusakansitogenetik akibat radiasi dalam memprediksi dan mengkaji efek tertunda sebagai indikatorterjadinya akumulasi kerusakan untuk pendugaan risiko timbulnya kerusakan yang mengarahpada pembentukan kanker akibat radiasi[16,17J•

Aberasi kromosom dapat diamati dalam sel darah limfosit. Sel ini tersebar danbersirkulasi pada seluruh tubuh sehingga kerusakan yang terjadi dalam darah perifer akanmewakili kerusakan yang terjadi di dalam tubuh. Jumlah total limfosit dalam tubuh orangdewasa sehat sekitar ± 500 x 109 sel, dan sekitar 2% terdapat dalam darah perifer. Umurlimfosit dalam darah bervariasi, dan 90% dari sel limfosit dalam darah perifer berumurpanjang dengan waktu paruh sekitar 3 tahun. Limfosit yang bersirkulasi dalam perifer adalahlimfosit yang berada pada tingkat pre-sintesa DNA dari siklus sel (GO). Sel ini dapatdistimulasi secara in-vitro untuk melakukan pembelahan mitotik dengan bantuan proteinmitogen Phytohemaglutinin (PHA) dan dihentikan pada tahap metafase dalam siklus sel[18,19].

Pada tahun 1986 International Atomic Energy Agency telah menerbitkan bukuChromosomal Aberration Analysis for Dose Assessment dan telah menetapkan metode bakuuntuk mendeteksi aberasi kromosom. Terhadap negara-negara yang memanfaatkanteknologi nuklir, IAEA menghimbau untuk memiliki fasilitas laboratorium sitogenetik danmenerapkan metode ini sebagai dosimeter biologi pada kasus kedaruratan radiologik. Metodedeteksi untuk pemeriksaan aberasi kromosom tersebut, meliputi proses pembiakan,pemanenan, preparasi preparat, dan pengamatan[20J•

Kromosom disentrik dapat diamati pada sel tahap metafase yang telah diwarnaidengan larutan Giemsa (Giemsa Staining) dengan menggunakan mikroskop cahaya denganperbesaran 1000x, sedangkan visualisasi aberasi kromosom translokasi dilakukan denganmelakukan pewarnaan kromosom dengan teknik Fluorescence in situ hybridization(FISH).Tehnik FISH ini didasarkan pada hibridisasi pada molekul DNA pendek yang probenyadilengkapi dengan complementary sequence pad a genom. Probe selanjutnya dilabel denganfluorescent dye yang akan menunjukkan warna pendar pada fragmen kromosom yangmengalami translokasi. Penggunakan probe dengan urutan genom yang spesifikmemungkinkan untuk memperoleh informasi sejumlah gambaran dan lokasi patahankromosom. Dengan proses hibridisasi yang simultan dengan probe yang dilabel danpenggunaan f1urescent dye yang berbeda dapat mendeteksi beberapa translokasi yangberbeda pada genom secara bersamaan[3J• Mekanisme proses hibridisasi wcp probekromosom dengan kromosom target ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 4. Skematik proses denaturisasi dan hibridisasiprobe kromosom dengan kromosom target

2.3. Aberasi Kromosom sebagai Dosimeter Biologi

Prinsip dosimeter biologi adalah memperkirakan dosis serap radiasi berdasarkanperubahan yang terjadi akibat radiasi pad a tubuh manusia. Dosimeter biologi terutamadiaplikasikan dalam kasus kecelakaan radiasi yang tidak disertai dengan dosimetri fisiko

20

Page 5: BIOMARKER ABERASI KROMOSOM AKIBA T PAPARAN …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/2087-8079-2010-015.pdfIptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti ISSN 2087-8079

Biomarker aberasi kromosom akibat paparan radiasi pengion (Ora. Yanti Lusiyanti)

Kadangkala metode dosimetri fisik masih harus dilengkapi atau didukung oleh uji biologik.Sebagai contoh terjadinya papa ran sebagian tubuh (parsial) dengan dosimetri fisik di luararea radiasi. Cek silang dosis yang diukur secara fisik memang diperlukan pad a kondisitertentu. Akan tetapi, jika dosis ditentukan secara biologi, variabilitas biologik akanmempengaruhinya karena setiap individu yang radiosensitif akan memiliki efek yang lebihbesar pad a materi biologinya dari pad a yang tidak radiosensitif. Metode fisik sama sekalitidak sesuai untuk maksud ini. Dosimetri fisik pada umumnya dilakukan denganmenggunakan peralatan yang sensitif terhadap efek fisik dari radiasi pengion. Akan tetapidalam banyak kasus yang melibatkan paparan radiasi akibat kecelakaan secara nyata atauterduga, seseorang tersebut tidak menggunakan dosimeter, dan karena itu dosimetri fisiktidak dapat mewakili. Dalam situasi demikian maka studi efek biologik khususnya aberasikromosom yang diinduksi oleh radiasi pengion telah diusulkan baik sebagai pelengkapmaupun metode alternatif untuk penentuan dosis[4J.

Aberasi kromosom dapat diinduksi oleh semua jenis radiasi. Frekuensi terjadinyaaberasi kromosom, khususnya disentrik, bergantung pada linear energy transfer (LET), lajudosis dan dosis. Dengan diketahui frekuensi disentrik sebagai fungsi dosis suatu jenis radiasi,dapat dibuat kurva standar untuk jenis radiasi tersebut. Jadi setiap jenis radiasi dengan lajudosis tertentu mempunyai kurva standar yang spesifik yang menggambarkan daya rusakjenis radiasi tersebut terhadap sistem biologik, dalam hal ini adalah sel Iimfosit[1.3.21J.

Umumnya kurva dosis respon diasumsikan sesuai dengan persamaan linier kuadratikY = a + aO + 1302, dimana Y adalah jumlah disentrik, a adalah disentrik akibat radiasi latar, aadalah koefisien korelasi linier untuk aberasi yang yang diinduksi oleh radiasi jejak tunggal

(single track) dan 13 sebagai koefisien kuadrat dosis untuk aberasi yang produksi oleh radiasijejak ganda[ J.

Bentuk dari kurva dosis respon salah satunya dipengaruhi oleh kualitas radiasi yangdiindikasikan oleh nilai LET. Dengan meningkatnya LET, probabi litas dua kerusakan dalamtarget akan diinduksi oleh dua kejadian ionisasi sepanjang jejak yang sama. Kurva dosisrespon akan linier pad a LET di atas sekitar 20 keV/lJm. Dengan demikian, kurva dosis responuntuk LET rendah tidak akan linier dan cocok atau sesuai dengan model Linear Quadratik(LQ)[1.3J.

Untuk pembuatan kurva kalibrasi aberasi kromosom terhadap dosis dilakukandengan mengiradiasi limfosit dan dibiakkan secara in vitro. Pad a umumnya untuk radiasidengan Linear Energy Transfer (LET) rendah menggunakan hubungan respon dosis modelLa. Sedangkan untuk radiasi LET tinggi, hubungan respon dosis untuk disentrik akan linear.Radiasi LET tinggi akan lebih efisien mengakibatkan disentrik disbanding dengan LETrendah, contohnya sinar a lebih efisien dari pad a sinar y. Menurut penelitian pada dosis diatas 8 Gy atau setara dengan hasil 5 disentriklsel kejenuhan dari kurva akan muncul[1.6J•

BAB III METODOLOGI

Metode yang digunakan untuk deteksi aberasi kromosom tak stabil disentrik dengan

Giemsa Staining adalah metode IAEA tahun 1986[20], sedangkan metode aberasi kromosomstabil dengan tehnik FISH adalah metode IAEA tahun 2001 J. Kedua metode tersebut telahdimodifikasi sesuai dengan kondisi laboratorium di PTKMR, menjadi metode standar yangditerapkan di laboratorium Sitogenetik-PTKMR. Tahapan dalam metode tersebut meliputipengambilan sampel darah, pembiakan, pemanenan, preparasi sampel, dan pengamatan.Metode Giemsa staining telah dimanfaatkan pertama kali untuk pemeriksaan aberasikromosom tak stabil pad a pekerja radiasi pad a tahun 1995[22]. Sedangkan teknik FISH telahdikembangkan untuk meningkatkan kualitas teknik terhadap pewarnaan kromosom single

probe yang dilabel den~an f1uorochrom Fluorescent isothiocyanate [FITC] terhadapkromosom no. 1, 4, 5 dan 823Jdan untuk dual probe terhadap pasangan kromosom komposisino. 1 dan 2, 1 dan 5, 2 dan 5, 1 dan 8, 2 dan10 serta 4 dan 8[24J.Untuk pengecatankromosom triple probe yang dilabel dengan f1uorochrom FITC dan Texas Red dilakukanterhadap komposisi probe kromosom no 1,2 dan 5; 1,5 dan 10; 2,5 dan 10; serta 5, 6 dan10[25].

21

Page 6: BIOMARKER ABERASI KROMOSOM AKIBA T PAPARAN …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/2087-8079-2010-015.pdfIptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti ISSN 2087-8079

Iptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti

3.1. Pengambilan sam pel darah

ISSN 2087-8079

Sam pel darah diperoleh dari pekerja radiasi dengan rentang usia antara 29-59tahun. Setiap pekerja diminta mengisi formulir biodata yang meliputi riwayat penyakit danpekerjaan yang berkaitan dengan radiasi, dan menandatangani informed consent (kesediaanmemberikan sam pel darah). Sekitar 5 mL darah tepi diambil menggunakan syringe dansegera ditambah 0,03 mL heparin sebagai anti koagulan. Sampel darah tersebut kemudiandibiakkan secara triplo. Terhadap 5 mL sam pel darah yang telah diambil, selanjutnyadilakukan proses dimulai dari pembiakan, pemanenan, preparasi preparat, sampaipengamatan.

3.2. Pembiakan sel darah limfosit

Ke dalam tabung kultur, dimasukkan secara berurutan media pertumbuhan 7,5 mLRPMI-1640; 0,1 mL L-Glutamin; 1 mL Fetal Bovine Serum; 0,2 mL Penicillin-Streptomycin;1 mL sam pel darah dan 0,25 mL Phytohaemaglutinin (PHA). Tabung kemudian ditutup dandisimpan dalam inkubator 37°C selama 48 jam. Pada 3 jam sebelum pemanenan, ke dalambiakan ditambahkan 0,1 mL colchisin untuk menghentikan proses pembelahan sehinggadiperoleh sel pada tahap metafase.

3.3. Pemanenan sel limfosit

Sam pel darah yang telah dibiakkan, disentrifus dengan kecepatan 1500 rpm selama10 menit. Pad a endapan darah yang diperoleh, ditambahkan 10 mL KCI 0,56%, diadukdengan pipet Pasteur dan disimpan pada waterbath 37°C selama 20 menit. Larutanselanjutnya disentrifus kembali dengan kecepatan yang sama. Pada endapan ditambahkan4 mL larutan carnoy (metanol : asam asetat = 3 : 1), divortex, ditambahkan lagi larutan carnoysampai volume total mencapai 10 mL, dan disentrifus. Tahap terakhir ini dilakukan beberapakali sampai diperoleh endapan sellimfosit yang berwarna putih.

3.4. Preparasi preparat untuk deteksi aberasi kromosom tak stabil

Endapan sel limfosit diteteskan di atas gelas objek pad a tiga tempat yang berbeda.Setelah kering, pada preparat diberi pewarnaan Giemsa 4% selama 5 menit. Setelah dicucidan dikeringkan, preparat ditutup dengan cover glass dan siap untuk dilakukan pengamatandengan mikroskop cahaya.

3.5. Preparasi preparat untuk deteksi aberasi kromosom stabil

Endapan kromosom diteteskan di atas kaca preparat sebanyak 2 tetes dandikeringkan di atas hot plate 65°C selama 1% jam. Kemudian dilakukan dehidrasi terhadappreparat, menggunakan serial larutan etanol 70, 90 dan 100% selama waktu tertentu.Selanjutnya slide dikeringkan di atas hot plate 65°C selama 1% jam. Pada waktu yangbersamaan whole chromosome probe sebanyak 1 IJL dalam buffernya di vortex, di sen trifuse,dan didenaturasi pada suhu 65°C dan kemudian disimpan dalam waterbath suhu 37°Cselama 45 menit. Kemudian preparat didenaturasi dengan menginkubasinya dalam larutanformamida dalam water-bath 65°C selama 1% menit dan dicuci berturut-turut dengan seriallarutan alkohol 70% dingin, 90% dua kali dan 100% masing-masing selama 5 men it.

Proses hibridisasi untuk pewarnaan dengan fluorochrom FITC diawali denganmeneteskan probe pad a preparat yang telah didenaturasi kemudian ditutup dengan coverslipserta bagian pinggir diolesi lem kuning untuk mencegah udara masuk (penguapan).Kemudian preparat diletakkan dalam lunch box berwarna gelap dan diinkubasi pad a suhu37°C selama 16 jam. Setelah proses hibridisasi, coverslip dibuka dan preparat direndamdalam waterbath 45°C selama 30 menit. Proses hibridisai untuk pewarnaan menggunakancampuran fluorochrome FITC dan Texas Red, dilanjutkan dengan proses pencucian pascahibridisasi dengan proses inkubasi dengan larutan RNAase, kemudian pencucian dilakukankembali dengan melakukan inkubasi preparat dengan reagen campuran biotinylated AntiAvidin pada larutan pencuci detergen. Preparat selanjutnya direndam berturut-turut dalamkopling jar yang masing-masing berisi stringency wash solution dua kali, larutan 1xSSC duakali, dan akhirnya larutan detergen selama 4 menit. Setelah dikeringkan, preparat ditetesidengan DAPI.

22

Page 7: BIOMARKER ABERASI KROMOSOM AKIBA T PAPARAN …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/2087-8079-2010-015.pdfIptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti ISSN 2087-8079

Biomarker aberasi kromosom akibat paparan radiasi pengion (Ora. Yanti Lusiyanti)

3.6. Pengamatan

Pengamatan terhadap aberasi kromosom tak stabil diawali dengan penghitunganterhadap jumlah kromosom pada setiap sel metafase. Bila sebaran metafase kromosomberjumlah 46 buah, dilanjutkan dengan penghitungan dan peneatatan terhadap jumlahkromosom disentrik, cincin dan/atau fragmen atau potongan kromosom terhadap 200-1000sel metafase. Pengamatan dilakukan dengan menggunakan mikroskop eahaya padaperbesaran 1000 kali.

Pengamatan terhadap aberasi kromosom stabil dilakukan pada sel metafase denganmikroskop epifluorescent yang dilengkapi dengan filter tunggal biru, untuk pengamatan padaprobe kromosom yang dilabel dengan fluorochrome FITC. Kemudian segera dilakukanpemotretan terhadap kromosom yang memilki pendaran probe kromosom. Sedangkanpengamatan untuk probe kromosom yang dilabel fluorochrom FITC dan Texas Red.Pengamatan dilakukan dengan menggunakan mikroskop epifluorescent yang telah dilengkapifilter triple band pass, yaitu filter yang mampu memvisualisasikan pendaran probe denganfluoroehrom FITC, Texas Red dan DAPI seeara bersamaaan. Selain itu mikroskop telahdilengkapi komputer yang telah dilengkapi dengan Applied Imaging System menggunakanprogram software Cytovision Dengan program tersebut pemotretan dapat dilakukan denganlebih baik, dan data pemotretan kromosom dapat disimpan, dianalisis dan dibuat pemetaankromosom (kariotyping).

3.7. Iradiasi sampel darah untuk studi awal respon dosis

Sebagai studi awal untuk mempelajari hubungan respon dosis terhadap frekuensiaberasi kromosom, dilakukan irradiasi seeara in vitro terhadap sam pel darah masing-masingsebanyak 5 ml dalam tabung sentrifus dengan variasi dosis 0,5; 0,75; 1,5; 2; dan 3 Gy. Untuksetiap dosis, iradiasi dilakukan dengan 3 kali ulangan.

Irradiasi dilakukan dengan menggunakan pesawat Linae di Bagian RadioterapiRSCM. Sebelum pesawat digunakan untuk menyinari sampel darah, terlebih dahuludilakukan pengukuran keluaran berkas radiasi sinar-X 6 MV dengan menggunakan DosimeterFarmer tipe 2570A/531 yang terangkai dengan detektor kamar ionisasi bervolume 0,6 ee.Pengukuran keluaran dilakukan dalam fantom air pada jarak sumber ke permukaan fantom100 em, luas lapangan radiasi 10 x 10 em pad a kedalaman 5 em air, berdasarkan protokol

untuk pengukuran dosis serap maksimum, berkas sinar-X 6 MV yan~ dihitung berdasarkanpersamaan yang terdapat dalam Technical Reports Series No. 277[26. Selanjutnya dilakukanproses pembiakan, pemanenan dan preparasi sam pel dan pengamatan aberasi kromosomtak stabil dilakukan dengan prosedur yang sama seperti prosedur in vivo di atas.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Deteksi aberasi kromosom tak stabil

Sampling terhadap sam pel darah pekerja radiasi telah dilakukan untuk mendeteksiaberasi kromosom disentrik sebagai biomarker spesifik akibat radiasi untuk mengevaluasikondisi tingkat kerusakan kromosom pad a sel darah yang diinduksi oleh papa ran radiasi.Pad a tahun 1995 dilakukan studi awal pemeriksaan aberasi kromosom tak stabil denganGiemsa staining dengan metode standar Lab Sitogenetik PTKMR pada beberapa pekerjaradiasi di BATAN[22]. Selanjutnya penelitian telah dilakukan juga pada pekerja di BATAN,untuk pusat PTBIN, P2RR, PTLR, PATIR, PTAPB, dan PTNBR, sebagai kegiatan litbangmaupun pada pekerja yang diduga telah menerima dosis berlebih dalam kasus kedaruratan.Pemeriksaan aberasi kromosom yang dilakukan terhadap pekerja radiasi di industripengguna teknologi nuklir khusus pad a bidang Logging dan NOT ditampilkan pad a Gambar5, sedangkan hasil pemeriksaan terhadap frekuensi aberasi kromosom tak stabil ditampilkanpada Gambar 6.

23

Page 8: BIOMARKER ABERASI KROMOSOM AKIBA T PAPARAN …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/2087-8079-2010-015.pdfIptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti ISSN 2087-8079

Iptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti

45

40<t 35C2 w

30~ w 25Co.:I:

20<t ....• 15~::::>

10....• 5

0 Lf')

...-INm<:tLf')l.Dr--000'\0'\ 0000000000'\ 000000000...-I NNNNNNNNN

TAHUN

ISSN 2087-8079

• BATAN

.Industri

Gambar 5. Jumlah pekerja yang telah melakukan pemeriksaan aberasikromosom tak stabil

25 30~

~0

025II) 20 II)

0 0~

~200 150

---;;;-ex:

ex:~

~15Vi • Fragmen

Vi• Fragmen<t

10 <tex:

ex:10w • Ringw

• RingtXItXI

<t5 <t5Vi

• DisentrikVi • DisentrikzzIw

0 w0

::::>

::::>

~Lf')mLf')r--ooO'\

~N<:tr--000'\w 0'\00000 w00000ex: 0'\00000 ex:00000LL.

...-INNNNN LL.NNNNN

TAHUN

TAHUN

(a)

(b)

Gambar 6. Frekuensi kromosom tak stabil pada pekerja radiasi.(a) BA TAN dan (b) Industri.

Pengamatan aberasi kromosom disentrik dilakukan terhadap sel yang berada pad atingkat metafase dan diwarnai dengan pewarna giemsa. Visualisasi sebaran kromosombeserta bentuk aberasinya diamati dengan mikroskop cahaya pada perbesaran 1000xditampilkan pad a (Gambar 7). Namun dari hasil pemeriksaan tersebut menunjukkan bahwafrekuensi aberasi kromosom disentrik masih berada dalam batas normal yaitu 1-2disentrik/1000 sel[27]. Menurut IAEA frekuensi terbentuknya disentrik yang diinduksi olehradiasi adalah 1-3 disentrik/ 1000 sel metafase[3].

24

Page 9: BIOMARKER ABERASI KROMOSOM AKIBA T PAPARAN …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/2087-8079-2010-015.pdfIptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti ISSN 2087-8079

(a)

Biomarker aberasi kromosom akibat papa ran radiasi pengion (Ora. Yanti Lusiyanti)

(b)

Gambar 7. Sebaran kromosom pada tingkat metafase dengan pewarna Giemsa.(a) Kromosom ring dan (b) kromosom disentrik dan fragmen (tanda panah)'23J.

Kromosom disentrik tidak ditemukan pada semua pekerja radiasi. Hal inikemungkinan karena papa ran yang diterima tidak cukup besar untuk menginduksiterbentuknya aberasi kromosom. Kemungkinan lain bahwa memang telah terinduksi aberasikromosom stabil tetapi sel limfosit yang membawa kromosom tersebut telah mengalamikematian dan diganti dengan sel limfosit baru. Identifikasi disentrik didukung oleh adanyafragmen asentrik sebagai akibat adanya patahan pad a lengan kromosom. Fragmen asentrikberasal dari delesi terminal (patahan ujung lengan kromosom) atau delesi interstitial(hilangnya sebagian kecil bagian tengah kromosom). Fragmen tidak dapat digunakan sebagaidosimeter biologi karena fragmen dapat muncul sebagai kejadian alamiah dalam tubuh dandiperkirakan terdapat 1 dalam 250 sel dan jumlahnya akan meningkat pad a sel yangterpapari oleh bahan kimia yang bersifat mutagen[8] Menurut Hall kromosom disentrik akanmuncul dengan indeks kerusakan akibat radiasi yang tetap sekitar 60% dari seluruh aberasikromosom yang diamati pada paparan radiasi akut[1].

4.2. Deteksi Aberasi kromosom dengan teknik FISH

Terhadap individu yang terpapar radiasi secara kronik dalam waktu yang lama dapatdilakukan pemeriksaan aberasi kromosom yang bersifat stabil yaitu translokasi. Kromosomini tidak hilang dengan berjalannya waktu karena sel yang mengandung kromosom bentuk initidak mengalami kerusakan ketika melakukan pembelahan sel. Dengan demikian keberadaankromosom translokasi dapat digunakan sebagai indikator kerusakan genetik pada sel darahindividu yang terpapar radiasi setelah waktu yang lama (retrospektif) atau sebagai indikatorterjadinya akumulasi kerusakan untuk pendugaan risiko timbulnya kerusakan yang mengarahpada pembentukan kanker akibat radiasi. Translokasi berperan dalam proses perkembangankelainan atau penyakit genetik dan dalam karsinogenesis termasuk proses aktivasi onkogenyang menyebabkan sel normal berkembang menjadi sel malignan. Translokasi berperandalam proses perkembangan kelainan atau penyakit genetik dan dalam karsinogenesis

termasuk proses aktivasi onkogen yang menyebabkan sel normal berkembang menjadi selmalignan[? .

Pengembangan teknik deteksi kromosom stabil menggunakan teknik PengecatanFISH telah dikembangkan di PTKMR-BATAN sejak tahun 2005, dengan melakukan studipenguasaan metode teknik FISH untuk pewarnaan kromosom single probe yang dilabelfluorochrome (FITC), untuk pengamatan terhadap translokasi pada sel limfosit pekerja, yangmasing-masing dihibridisasi menggunakan probe kromosom no 1, 4, 5 dan 8 yang berlabel.Sel metafase yang terdeteksi adalah sel dengan kromosom yang menunjukkan sinyal warnaberpendar. Kromosom dengan dua warna berpendar dan satu sentromer diklasifikasikansebagai translokasi (Gambar 8)[23].

25

Page 10: BIOMARKER ABERASI KROMOSOM AKIBA T PAPARAN …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/2087-8079-2010-015.pdfIptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti ISSN 2087-8079

Iptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti ISSN 2087-8079

(a) (b)

Gambar B. Pewarnaan kromosom dengan teknik FISH single probe.(a) kromosom no.1 (b) kromosom no.5 dengan indikasi transloaksl23J•

Oari hasil pewarnaan tersebut indikasi translokasi hanya dijumpai pada kromosom no 5. Hasilpewarnaan dengan single probe belum menunjukkan hasil yang maksimal, karenakemungkinan kromosom translokasi lainnya dapat terjadi pad a kromosom yang tidak dilabel.Oi sam ping itu pemotretan hanya dilakukan secara manual dengan mikroskop Epifluorescent. Pengembang kualitas teknik FISH selanjutnya dilakukan dengan pewarnaankromosom dual probe yang berlabel FITC pada 2 nomor target kromosom, masing-masing1 dan 2, 2 dan 8, 2 dan 10, serta 2 dan 5. Sebagian dari hasil yang diperoleh ditampilkandalam Gambar 9[24].

(a) (b)

Gambar 9Pewarnaan kromosom dengan teknik FISH dual probe.(a) kromosom no.2 dan 10, (b) kromosom no.5 dan 10

dengan indikasi transloaksF4J.

Aspek penting dari pengamatan aberasi kromosom dengan teknik FISH adalah

seleksi kromosom ~ang akan dianalisis. Pemilihan nomor kromosom tersebut mengacu padapendapat Oarroudi[ 8] yang menyarankan untuk melakukan pewarnaan pada minimal 3 buahkromosom dengan ukuran besar untuk kelompok kromosom nom or 1 hingga 12 karenakromosom tersebut berdasarkan ukurannya, mampu memvisualisasikan sekitar 20% darigenom sehingga mampu mendeteksi adanya translokasi sekitar 33%.

Sensitivitas setiap kromosom terhadap radiasi pengion berbeda satu sama lain danbagian tertentu pada kromosom mungkin lebih sensitif terhadap mekanisme pertukarankromosom dibandingkan dengan bagian yang lain[29]. Penghitungan frekuensi kromosomtranslokasi dengan menggunakan tiga probe akan mengakibatkan pengamatan yang berbedadibanding dengan teknik Multiplex FISH (MFISH). Hal ini didasarkan pada 3 alasan yaitu (1)formula empirik yang digunakan dalam mengekstrapolasi seluruh genom terhadap hasiltranslokasi yang dapat diamati dengan FISH 3 probe, (2) beberapa kromosom tidak dapatdideteksi dengan baik dengan FISH biasa karena perpindahan materi genetik kromosomyang terjadi sangat kompleks, dan (3) keberadaan klon pada sampel akan mempersulitidentifikasi[29.30].

Untuk itu pengembangan terhadap kualitas penguasaan teknik FISH dilanjutkandengan menggunakan triple probe yang berlabel fluorochrom FlrC dan texas red dilakukan

26

Page 11: BIOMARKER ABERASI KROMOSOM AKIBA T PAPARAN …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/2087-8079-2010-015.pdfIptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti ISSN 2087-8079

Biomarker aberasi kromosom akibat paparan radiasi pengion (Ora. Yanti Lusiyanti)

untuk mendapatkan hasil yang lebih baik terhadap pengecatan kromosom yang mengalamitranslokasi. Kombinasi probe yang digunakan adalah kromosom 1, 2, dan 5; kromosom 1, 5,dan 10; kromosom 2, 5, dan 10, kromosom 2, 6, dan 10, dan kromosom 5, 6, dan 10.Sebagian dari hasil yang diperoleh ditampilkan dalam Gambar 10[25J.

(a) (b)

Gambar 10. Pewarnaan kromosom dengan teknik FISH triple probe.(a) Kromosom 1 dan 10 dengan FITC, dan kromosom 5 dengan

Texas Red. (b) Kromosom 2 dengan FITC, dan kromosom1 dan 5 dengan Texas Red25].

Oari semua rangkaian hasil pengamatan terhadap pewarnaan aberasi kromosomstabil, menunjukkan indikasi kromosom translokasi hanya terdeteksi pada kromosom no. 5dengan jumlah yang masih jauh di bawah jumlah terbentuknya kromosom translokasi latar.Hal ini kemungkinan disebabkan karena papa ran radiasi yang diterima tidak cukup besaruntuk menginduksi terbentuknya aberasi kromosom yang dimaksud atau translokasi terjadipada kromosom yang tidak dilakukan proses pewarnaan.

Oosis ambang radiasi secara akut yang dapat menginduksi aberasi kromosomtranslokasi adalah sekitar 200mGy. Frekuensi latar akibat radiasi alam untuk aberasikromosom translokasi adalah 5 translokasil1000 se!. Waktu paro translokasi berkisar 3-11tahun akibat radiasi lokal pada tubuh dengan dosis tinggi[3J•

Pengembangan kualitas teknik FISH, selanjutnya dilakukan terhadap kromosom tripleprobe yang dikombinasikan dengan pan centromic probe, untuk mendeteksi aberasikromosom stabil dan tak stabil dalam waktu bersamaan dengan menggunakan mikroskopFluorescent dengan triple band pass, yang dilengkapi komputer yang telah dilengkapi denganApplied Imaging system yang menggunakan program software Cytovision. Salah satupemanfaatan program ini yaitu pemetaan kromosom dapat dibuat dan dianalisis, sehingga

adanya aberasi kromosom disentrik dan translokasi daRat terdeteksi dengan jelas. Sebagiandari hasil pengamatan ditampilkan pada (Gambar 11p ].

(a) (b)

Gambar 11. Pewarnaan kromosom dengan teknik FISH triple probedikombinasikan dengan pan centromic probe. (a) kromosomno. 1 dan 3 dengan Texas Red dan kromosom no. 6 dengan

FITC. (b) Kromosom no. 1 dan 6 dengan FITC dankromosom no. 8 dengan Texas Red31].

27

Page 12: BIOMARKER ABERASI KROMOSOM AKIBA T PAPARAN …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/2087-8079-2010-015.pdfIptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti ISSN 2087-8079

Iptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti ISSN 2087-8079

Hasil penelitian terdahulu (Morton) menunjukkan bahwa sejumlah kromosom tertentuternyata lebih sensitif terhadap radiasi dibanding dengan kromosom lainnya sehingga lebihsering mengalami kerusakan pertukaran fragmen. Distribusi patahan kromosom ternyatabersifat tidak random pada genom man usia. Berdasarkan ukuran panjang fisik kromosompad a genom manusia, kromosom nomor 1, 4, 5 dan 8 masing-masing mempunyai panjangsekitar 8,29%, 6,28%, 5,97%, dan 4,75% dari genom[32]. Kromosom 1 dan 4 mempunyai lebihbanyak patahan pad a bagian tengah lengan p dan q, sementara patahan relatif meratasepanjang kromosom nomor 2[33J.

Dengan teknik FISH telah diketahui bahwa DNA strand break yang disebabkan olehradiasi pengion tidak bersifat random (terdistribusi dalam genom) dan kebanyakan terjadipada bagian eukromatin. Namun demikian efisiensi perbaikan (repair) pad a patahan tersebutcukup tinggi dibanding daerah pada heterokromatin. Karena disebabkan karakteristik padasequence base pair (deret pasangan basa) pada daerah telomeri maka kromosom 8 lebihsusceptible (mudah terpengaruh oleh radiasi pengion) dibanding kromosom lain[29].

Sejumlah studi yang lain pada kromosom manusia menunjukkan keretakankromosom yang berbeda terhadap patahan akibat paparan radiasi in vitro. Hal inimengindikasikan bahwa terjadinya translokasi pada kromosom tidak berhubungan dengankandungan DNA[28,29J.Fraksi aberasi kromosom pada kromosom nomor 10 ternyata lebihbesar bila dibandingkan dengan kromosom nomor 1 atau 3. Data ini menunjukkan bahwa,bila dibandingkan dengan kromosom 1 dan 3, keterlibatan kromosom 10 dalam pembentukanaberasi kromosom ternyata lebih besar dari yang diperkirakan berdasarkan kandungan DNAnya. Studi lain dengan teknik FISH mengindikasikan keterlibatan berbagai kromosom dalampembentukan aberasi tidak selalu berhubungan dengan kandungan DNA dari setiapkromosom. Semua ini membuktikan bahwa probabilitas induksi patahan pad a kromosom olehradiasi tidak terdistribusi secara random dan tidak bergantung pad a kandungan DNAkromosom[34,35].

Dari hasil penelitian Tucker menunjukkan bahwa untuk patahan kromosom lebihbanyak terjadi pad a posisi dekat tengah lengan kromosom dibanding dekat telomer dan lebihbanyak lagi patahan terjadi dekat centromer. Untuk kromosom no 2 menunjukkan pola yangsama yaitu patahan terjadi dekat telomer, namun untuk sentromer tidak menunjukkan sepertihalnya kromosom 1, sedangkan untuk kromosom 4 juga menunjukkan patahan lebih banyakdi dekat telomer (36). Pada penelitian Botwell, telah dilaporkan bahwa frekuensi translokasidan disentrik terjadi pad a kromosom nomor 1, 3 dan 4 pada darah yang diiradiasi sinar-xdengan dosis sampai 2 Gy. Hasil penelitiannya kemudian digunakan dalam menetapkanteknik biodosimetri untuk menentukan hubungan antara variasi masing-masing pekerjaradiasi yang berusia 51-82 tahun, frekuensi translokasi yang teramati adalah sebesar 14,33 ±0,87 x 10.3per genom ekuivalenr37].

4.3. Studi awal kurva respon dosis kromosom disentrik yang diinduksi sinar-X

Dosis serap merupakan besaran fisik paling penting untuk mengevaluasi potensirespon biologik sebagai akibat paparan terhadap radiasi. Penetapan Frekuensi aberasikromosom dalam sel limfosit perifer manusia merupakan cara yang sangat berguna dalammengkaji dosis serap dari radiasi seseorang. Sebagai studi awal untuk mengkaji dosis responaberasi kromosom terhadap dosis, telah dilakukan penelitian mengenai hubungan respondisentrik terhadap dosis yang diiradiasi berkas sinar-X 6 MV pada dosis 0.5-3 Gy. Hasilpengamatan aberasi kromosom disentrik pada sel limfosit perifer yang diinduksi berkasradiasi sinar-X 6 MV ditampilkan pada Tabel1.

28

Page 13: BIOMARKER ABERASI KROMOSOM AKIBA T PAPARAN …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/2087-8079-2010-015.pdfIptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti ISSN 2087-8079

Biomarker aberasi kromosom akibat paparan radiasi pengion (Ora. Yanti Lusiyanti)

Tabel1. Data aberasi kromosom disentrik pada sellimfosit yang diiradiasi oleh berkas sinar­X6MV.

dosis Juml seldisentrik

d isentri k/selS.D.Poiss(Gy) metafase0

138200 00,5

150020.00130.00090,75

150030.00200.00111,5

150090.00600.00202

1500150.0100.00253

1298270.02080.0040

Hasil penelitian menunjukkan bahwa frekuensi aberasi kromosom disentrik yangmerupakan indikator specifik untuk radiasi pengion meningkat sesuai dengan bertambahnyadosis. Pada dosis serendah 0,5 Gy frekuensi disentrik/sel metaphase adalah 0,0013,sedangkan untuk dosis 3 Gy sebagai dosis tinggi pada penelitian ini, frekuensinya meningkatmenjadi 0,0208. Dari data tersebut dapat dibuat kurva respon dosis untuk pengamatankromosom disentrik sebagai fungsi dosis radiasi, ditampilkan pada Gambar 12.

0.025

0.02251

- - .- - disentrik/sel

0.02

____ L_ Q Fitting

0.0175~

0.015

."0.0125

~ 0.01'5

0.00750.0050.0025 0

-0 0.511.522.533.5

Dosis (Gy)

Gambar 13. Kurva respon dosis antara aberasi kromosom disentrikdengan dosis sinar-X 6 M1/38J.

Berdasarkan analisis kurva respon-dosis dengan persamaan model Linier QuadraticY = a + aD + 1302. Dimana Y adalah jumlah disentrik, a adalah disentrik akibat radiasi latar,a adalah koefisien korelasi linier untuk aberasi yang yang diinduksi oleh radiasi jejak tunggal(single track) dan 13 koefisien kuadrat dosis untuk aberasi yang produksi oleh radiasi jejakganda. Diperoleh nilai koefisien linier a = 10,8 x 10-4, 13 =19 X 10-4 dan koefisien korelasisebesar 0,99 yang menunjukkan adanya korelasi yang positif antara dosis dan frekuesnidisentrik[38].

BAB V KESIMPULAN

Terhadap pekerja radiasi yang diperkirakan menerima paparan radiasi berlebih,dapat dilakukan suatu tindakan sebagai konfirmasi terhadap data dosis radiasi yang diperolehdari dosimeter fisik. Tindakan yang dimaksud antara lain pendeteksian adanya aberasikromosom dalam sellimfosit yang diketahui sebagai biomarker yang spesifik hanya terinduksioleh paparan radiasi pengion.

29

Page 14: BIOMARKER ABERASI KROMOSOM AKIBA T PAPARAN …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/2087-8079-2010-015.pdfIptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti ISSN 2087-8079

Iptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti ISSN 2087-8079

• penguasaan teknik deteksi aberasi kromosom disentrik sejak tahun 1995 telahdimanfaatkan untuk pemeriksaan aberasi kromosom disentrik terhadap sekitar 88pekerja radiasi dilingkungan BATAN , termasuk 6 (enam) kasus pekerja yang didugamenerima dosis radiasi berlebih.

• Sejak tahun 2002 Laboratorium Sitogenetik PTKMR telah melakukan pemeriksaanaberasi kromosom disentrik terhadap 95 pekerja dari 6 (enam) industri penggunateknik nuklir, dan frekuansi disentrik yang ditemukan masih dalam kisaran normal.

• Sedangkan pada tahun 2005-2009 Laboratorium Sitogenetik PTKMR telah berhasilmelakukan penguasaan teknik deteksi aberasi kromosom translokasi sampai denganmetode FISH multi probe dilakukan terhadap kromosom no. 1, 2 ,4 ,5 ,6 ,8 dan 10yang dilabel dengan FITC, Texas Red atau pan centromic probe yang dapatdiaplikasikan selain untuk mengetahui potensi risiko pad a kesehatan akibat paparankronik radiasi (retrospektif), juga untuk estimasi dosis.

• Dalam rangka mengembangkan kemampuan Laboratorium Sitogenetik sebagailaboratorium biodosimetri sitogenetik yang mampu mengestimasi dosis radiasi melaluianalisis aberasi kromosom, maka perlu dibuat kurva respon dosis sebagai kurvastandar aberasi kromosom pekerja radiasi di Indonesia. Salah satu kegiatan litbangPTKMR tahun 2010-2014, adalah Pengembangan Teknik Analisis Sitogenetik sebagaiBiodosimetri Radiasi dengan target capaian diperolehnya kurva standar aberasikromosom stabil dan tidak stabil yang terinduksi akibat papa ran radiasi gamma dansinar-X.

DAFTAR PUSTAKA

[1]

[3]

[8]

[5]

[11]

[10]

[9]

[7]

HALL, E. J. and Giaccia,A.J Radiobiology for the Radiobiologist. Lippincott Williams &Wilkins. Philadelphia, 6th Edition, 2006.

[2] TUBIANA, M. The report to the French Academy of Science. Problems associated withthe effects of low dose of ionizing radiation, J. Radiation Protection, 1998, 18, 243-248.INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY. Cytogenetic Analysis For RadiationDose Assessment. A Manual Series No. 405, IAEA-Vienna, 2001.

[4] STEPHAN, G. and PRESSL, S. Chromosome Aberrations in Human LymphocytesAnalised by Fluoresence in situ Hybridization after in vitro Irradiation, and in RadiationWorkers, 11 Years after an Accidental Radiation Exposure. International Journal ofRadiation Biology 71, 293-299, 1997.EDWARDS., AA The use of Chromosomal Aberrations in Human Lymphocytes forBiological Dosimetry. Radiation Research 148: 539-544, 1977.

[6] JACOB.P; BAILEFT.I; BAUCHINGERM; HASKEL.E and WIESERA, RestrospectifeAssessment Of Exposure to Ionizing Radiation. International Commision on radiationUnit and Measurement. INC. June 2000CAMPAROTO, M.L., RAMALHO, AT, NATARAJAN, A.T., CURADO, M.P., andSAKAMOTO-HOJO, E.T. Translocation Analysis by the FISH-Painting Methode forRetrospective Dose Construction in Individuals Exposed to Ionizing Radiation 10 YearsAfter Exposure. Mutation Research 530, 1-7,2003.BOUCHINGER, M., SCHMID, E., and BRASELMANN, H. Time-Course of Translocationand Dicentric Frequencies in A Radiation Accident Case. International Journal ofRadiation Biology 77(5), 553-557, 2001.SALASSIDIS, K., GEORGIADOU-SCHUMACHER, V., BRASEL-MANN, H., MILLER, P.,PETER, RU, and BAUCHINGER, M. Chromosome Painting in Highly IrradiatedChernobyl Victims: A Follow-up Study to Evaluatemthe Stability of SymmetricalTranslocations and the Influence of Clonal Aberrations for Retrospective DoseEstimation. International Journal of Radiation Biology 68, 257-262, 1995.NAKAMURA, N., MIYAZAWA, SAWADA, S., AKIYAMA, M., and AWA, AA A CloseCorrelation between Electron Spin Resonance (ESR) Dosimetry from Tooth Enamel andCytogenetic Dosimetry from Lymphocytes of Hiroshima Atomic-Bomb Survivors.International Journal of Radiation Biology 73,619-627, 1998.BLAKLEY., W.F, et al WHO, Biodosimetry Laboratories Network, BioDosNet, RadiationResearch on Juli 31,2008.

30

Page 15: BIOMARKER ABERASI KROMOSOM AKIBA T PAPARAN …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/2087-8079-2010-015.pdfIptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti ISSN 2087-8079

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]

[28]

[29]

[30]

Biomarker aberasi kromosom akibat paparan radiasi pengion (Ora. Yanti Lusiyanti)

ALBERT.B.DENIS RJULIAN LEWIS M. R, KEITH R AND JAMES D.WATSON. BiologiMolekuler Sel, alihbahasa, alex Tri Kantjono. Ed.2. Jakarta, PT, Gramedia PustakaUtama 1994KONDO. S. Health Effects of Low Level Radiation, Kinki University Press, Osaka, Japanand Medical Physics Publishing, Madison USA, 1993KLEINERMAN, R.A., ROMANYUKHA, A.A. , SCHOUER, D.A., and TUCKER, J.D.Retrospective Assessment of radiation Exposure Using Biological Dosimetry:Chromosome Painting, Electron Paramagnetic Resonance and the Glycophorin AMutation Assay. Radiat. Res. 166,287-302.2006.LLOYD, D.D.C., PYRROTT, RJ & REEDER, G.J. Thelncidence of unstablechromosome abberrations in pheripheral blood lymphocytes from unirradiated andoccupationally exposed people, Mutations Research 72 (1997).COCO-MARTIN, J.M., SMEET, M.F.M.A., POGGENESSE, M., MOORENE, E.,HOFLAN, I, VAN DE BRUG, M., OTTENHEIM, C., BARTELlNK, H. AND BEGG, A.C.Use of Flourescence In Situ Hybridization to Measure Chromosome Aberrations as APredictor of Radiosensitivity in Human Tumour Cells. Int. J. Radiat. BioI. 66 (3). 297­307. 1994.BRENNER, D.J., OKLADNIKOVA, N., HANDE, P. BURAK, L., GEARD, C.R andAZIZOVA, T. Biomarkers Specific to Densely-Ionizing (High LET) Radiations. RadiationProtection Dosimetry. 97(1), 69-73. 2001.CARSTAIRS, K.The Human Small Lymphocyte - Its Possible pluripotential qualityLancer [1962]BOGEM, K.T Reassessment of Human Peripheral T Lymphocyte life Span Deducedfrom Cytogenetic and Cytotocix Effect of Radiation. Int J. Radiation Biologi 64 [1993]195-204

INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY. Biological Dosimetry: ChromosomalAberration Analysis for Dose Assessment. Technical Reports Series No. 260, IAEA­Vienna, 1986.BUSHONG, S.C. Radiobologic Science For Technologists: Physics, Biology, andProtection. 4th ed. The CV Mosby Company, St Louis. 1988.INDRAWATI, I. LUSIYANTI, Y., 21-22 Studi Aberasi Kromosom Pada Pekerja Radiasi,Prosiding Presentasi IImiah Keselamatan radiasi dan lingkungan Jakarta, 1995.ALATAS, Z., LUSIYANTI,Y. DAN INDRAWATI, I,Pemeriksaan Aberasi Kromosom StabilDengan Tehnik Fluorescence In Situ Hibridization, Prosiding PPI Penelitian Dasar IImuPengetahuan dan Teknologi Nuklir, Yogyakarta, 2006LUSIYANTI. Y., ALATAS, Z., PURNAMI, S., Teknik FISH Dengan Dual Probe Untukdeteksi Kromosom Translokasi. Diterbitkan dalam Prosiding Seminar NasionalKeselamatan Kesehatan dan Lingkungan IV dan Internasional Seminar on OccupationalHealth and safety I, Jakarta 27 Agustus 2008.LUSIYANTI. Y., ALATAS, Z., PURNAMI, S., dan RAMADHANI, 0, Deteksi KromosomTranslokasi Akibat Radiasi dengan Triple Probe. Diterbitkan dalam Prosiding Pertemuandan Presentasi Ilmiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir,Yogyakarta, 14 Juli 2009.INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY. Radiological Aspects of The OperationOf Electron Linier Accelerators,Technical Report Series, No 188, IAEA Vienna. 1979.LUSIYANTI. Y., ZUBAIDAH, A, dan SOFIATl.P. Deteksi Kromosom Disentrik danTranslokasi Dalam Limfosit Pekerja Radiasi. Diterbitkan Dalam Prosiding SeminarNasional Keselamatan, Kesehatan dan Lingkungan III. Depok 1 November 2007.DARROUDI, F., Use of FISH Translocation Analices For Retrospective BiologicalDosimetry How Stable Chromosome Aberratios. Radiation Protection Dosimetri 88(2000).POUZOULET, F, LEFEVRE.ROCH, S, GIRAUDET .AL .VAURIJOUX, A. VOISIN P,BUARD V. DELBOS, M, BOURHIS J. VOISIN and ROY Laurence .. MonitoringTranslocation by M-FISH and Three-color FISH Painting Techniques: A Study of TwoRadiotherapy Patiens. J. Radiat. Res. 48, 425-434. 2007LOUCAS, B.D. and CORNFORTH, M.N. Complex Chromosome Exchanges Induced byGamma Rays in Human Lymphocytes: An mFISH Study. Radiation Research 155,660­671, 2001.

31

Page 16: BIOMARKER ABERASI KROMOSOM AKIBA T PAPARAN …digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/2087-8079-2010-015.pdfIptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti ISSN 2087-8079

Iptek Nuklir: Bunga Rampai Presentasi IImiah Jabatan Peneliti ISSN 2087-8079

[31] LUSIYANTI. Y., SOFIATI. P ZUBAIDAH, A dan RAMADHANI. D. Pengembangankualitas teknis FISH dengan multi probe. Laporan Teknis. Bidang Biomedika-PTKMR,Maret 2010

[32] MORTON, N.E. Parameters of the Human Genome. Procceeding of National AcademyScience USA 88, 7474-7476, 1991 MULLER, I., GEINITZ, H., BRASELMANN, H.,BAUMGARTNER, A, FASAN, A, THAMM R, MOLLS, M.; MEINEKE, V. andZITZELSBERGER, H., Time-course of radiation-induced chromosomal aberrations intumor patients after radiotherapy, International journal of radiation oncology, biology,physics, vol. 63 (4), pp. 1214-1220,2005

[33] LUOHAMAARA, S., LINDHOLM, C., MUSTONEN, Rand SLOMAA, S. Distribusi ofRadiation-Induced Exchange Aberrations in Human Chromosome 1, 2 and 4.International Journal of Radiation Biology 75(12), 1551-1556, 1999.

[34] GRANATH, F., GRIGOREVA, M. and NATARAJAN, AT. DNA Content Proportionalityand Persistence of Radiation-Induced Chromosome Aberrations Studied by FISH.Mutation Research, 366,145-152, 1996.

[35] SCARPATO, R, LORI,A., TOMEI,A, CIPOLLlNI,M., and BARALE,R High Prevalenceof Chromosome 10 Rearrengements in Human Lymphocytes after in vitro X-rayIrradiation. International Journal of Radiation Biology 76(5),661-666,2000.

[36] TUCKER,J.D, And SENFT ,J. R, Analysis Of Nanurally Occuring and Radiation-InducedBreakpoint Locations In HUMAN CHROMOSOME 1,2 AND Radiation Research 140, 31­36 (1994).

[37] BOTHWELL, AM., WHITEHOUSE, CA, and TAWN, E.J. The Application of FISH froChromosome Analysis in Relation to Radiation Exposure. Radiation ProtectionDosimetry vol. 88 (1), 7-14. 2000. SCARPATO, R, LORI,A., TOMEI,A, CIPOLLlNI,M.,and BARALE,R High Prevalence of Chromosome 10 Rearrengements in HumanLymphocytes after in vitro X-ray Irradiation. International Journal of Radiation Biology76(5),661-666,2000.

[38] LUSIYANTI,Y. INDRAWATI., I BUDIANTARI,T. dan ALATAS Z. Induksi AberasiKromosom Oleh Berkas Sinar X Dari Pesawat Akselerator Linier Proseding PresentasiIImiah, PTNBR-BATAN, BAN DUNG Juli 2007

32