BIOMARKER PAJAN~
DAN DOSIS RADIASI PENGION
ZubaidahAlatas Puslitbang Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir -BATAN
ABSTRAK BIOMARKER PAJANAN DAN OOSIS RADIASI PENGION. Tindakan medis pada suahl kecelakaan radiasi melibatkan penggunaan sejumlah parameter dosimetri fisik, dosimetri biologis, dan dosimetri klinik. Sangat dibutuhkan biomarker yang dapat membedakan kerusakan biologis yang diinduksi radiasi dengan kerusakan yang disebabkan oleh bahan lain. Karena biomarker adalah 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 membahas biomarker pajanan dan dosis sebagai biomarker yang unik akibat radiasi pengion. Biomarker yang dimaksud adalah clustereddamagepada DNA, aberasi kromosom jenis pertukaran yang dapat berupa inter kromosom dan intra kromosom, dan profil ekspresi gen pada sellimfositdarah tepi manusia.
ABSTRACT BIOMARKER OF IONIZING RADIATION EXPOSURE AND DOSE. Medical response for radiation accidents involves the use of multiple measures of physical dosimetry, biological dosimetry, and clinical dosimetry. A biomarker that can distinguish radiation-induced biological damage from damage produced by other agents is badly needed. Since a biomarker is an indicator of alteration processes in biological systems, so the time at which it should be sampled depends upon the type of exposure, the type of tissue to be sampled and the end point. According to their application, biomarker can be classified as biomarker of exposure dan dose, biomarker Q{ risk and sensitivity, and biomarker of disease.The selection of proper biomarker of radiation exposure and dose depends on the exposure scenario and the tissues available to be sampled. This article will discuss 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 interchromosomal and intra-chromosomal aberrations, and gene expression profiles in human pheripheral blood lympocytes.
I. PENDAHULUAN Sebuah biomarker yang clapat mem-
semakin besar perhatian terhadap'pengembangan marker biologis yang dapat meng-
bedakankerusakanbiologis yang diinduk-
identifikasi
si radiasi dengan kerusakan yang disebab-
pajanradiasi.
populasi manusia yang ter-
kan oleh bahan lain telah lama menjadi
Terdapat sejumlah biomarker radiasi
salahsatu tujuan penelitian dalambidang
yang telah dikembangkan, tetapi tidak ada
radiobiologi. Kekawatiran dengan bertam.
satupunyang memuaskanuntuk diapIika-
bahnya limbah nuklir clan sumber radiasi
sikan pada semua kondisi pajanan. Metode
buatan manusia lainnya, menyebabkan
yang di~nakan
sebelumnya untuk mem-
PuslitbangKeselamatan Radiasidan BiomedikaNuklir-BadanTenagaNuklir Nasional
172
Prasiding
Presentasi
Ilmiah
Keselamatan
Radiasi
ItoteJ Kartika
Chandra.
dan Lingkungan .14 Vesember
X
2004
perkirakan pajanan radiasi setelah kecela-
dengan prosedur dekontaminasi yang
kaan nuklir
sesuai. Biodosim:etri dikombinasi dengan
antara lain penghitungan
aberasi kromosom
dalam gel limfosit
dosimetri fisik kemudian menjadi prioritas
perifer, uji mutasi glycophorin A pada
karenaindividu yang terpajankemungkin-
eritrosit dan electron spin resonancepada
an akan merespon secaraberbeda terhadap
enamelgigi. Teknik biomonitoring paling
dosis radiasi yang diterima. Respon tingkat
sering menggunakan sel limfosit
molekuler, seluler clan jaringan bervariasi
perifer
sebagai sel tubuh yang paling sensitif
pada setiap individu
terhadap radiasi dan mudah unttik di-
demikian
sampel. Revolusi yang sedang berlang-
sangat berguna dalam menentukan risiko
sung dalam analisa genom dan informasi
yang diderita clan demikian juga menentu-
dalam
kan kemungkinan intervensi medis yang
perkembangan profil ekspresi gen sebagai
harus dilakukan. Konsep yang mendasari
indikator biologis yang dapat digunakan
biodosimetri clan biomarker ditampilkan
akibat pajanan radiasi [1,2].
pacta Gambar 1 yang menggambarkan
diharapkan
Pada
dapat
kasus
berperan
kecelakaan radiasi,
.terpajan, dengan
biomarker yang sesuai akan
hubungan antara pajanan dengan efek
penanganan medis terhadap kerusakanf
biologis
luka yang mengancam jiwa
kesakitan) [3]..
individu
(yaitu
suatu
penyakit
atau
terpajan, harus diprioritaskan clan diikuti
~~
Marker
~
~
Oasis
"'"
/
I Marker I
(;=)
Sensitivitas
I I
\=/
Bagaimana penyakit berhubungan dengan pajanan ? Gambar 1. Hubungan antara pajanan radiasi dengan efek. Respon molekuler, seluler clan sel bervariasi antar individu; biomarker yang sesuai dapat berguna untuk mengetahui fisiko clan juga intervensi terapi yang diperlukan [3].
PuslitbangKeselamatanRadiasiann BiomedikaNuklir-Badan TenagaNuklir Nasional
173
Prosiding
Presentasi
Ilmiah
Keselamatan /toteJ
Radiasi
Kartika
Chandra.
dan Lingkungan .1'4 Vesember
X
:J,O04
Masalah utama penggunaan bio-
sebagai suatu parameter dosis radiasi
marker adalah bahwa setiap biomarker
terhadap gel, organ atau organisma. Deter-
mempunyai
minasi kerusakan inisial ini yang diinduk-
latar yang dapat berubah
karena faktor umur, pola hidup, ling-
si radiasi pengion menunjukkan bahwa
kungan, clan faktor genetik endogenous
single strand breaks(SSB)pada DNA sekitar
clan fisiologis. Oleh karena itu penting
2000 ssbI sell Gy. Kerusakan SSB ini dapat
untuk
diperbaiki secara e~atis
dikembangkan
menunjukkan
metode
yang
bahwa perubahan pada
dengan cepat
clan efisien [4].
biomarker hanya berhubungan dengan
Radiasi jug~ menginduksi double
pajanan radiasi clan bukan karena faktor
strand breaks (DSB) sebagai kerusakan
lingkungan clan fisiologi. Biomarker dapat
kompleks yang tersusun paling tidak dari
diklasifikasikan
dua kerusakanf patahan pada strand ber-
yaitu
berdasarkan aplikasinya
sebagai biomarker
pajanan daD
lawanan pada sekitar 20 bp DNA:"'Teknik
dosis, biomarker fisiko dan sensitivitas,
molekuIer memtmgkinkan unv.lk mengeta-
clan biomarker
hui jumlah dan distribusi dsb dalam DNA
penyakit
[3],
Seleksi biomarker yang tepat untuk
yang diinduksi
oleh radiasi. Kerusakan
pajanan clan dosis radiasi bergantung
yang diinduksi
radiasi dapat diperbaiki
Facia skenario pajanan clan jaringan yang
dengan cara yang unik clan Bering kali
tersedia untuk
menyebabkan
dianalisa. Makalah ini
membahas secara mendalam biomarker
kondisi
yang ntengarah
Faciakematian sel [4,5]
pajananclandosissebagaibiomarkeryang
Radiasi LET tinggi clan dosis tinggi
unik akibat pajanan radiasi pengion baik
radiasi LET rendah menyebabkan sekum-
secara ekstema maupun interna. Sedang-
pulan kerusakan yang padat (clustered
kan biomarker sensitivitas clan penyakit
damage)pada suatu lokasi tertentu pada
hanya akan diuraikan secarasingkat.
DNA.
Distribusi
kerusakan yang tidak
homogen ini lebih sulit untuk diperbaiki II. BIOMARKER SPESIFIKRADIASI
PENGION
dibandingkan
dengan kerusakan DNA
yang random. Clustered damagedidefinisi-
11.1. Kerusakan DNA
kan sebagaidua atau lebih kerusakan (basa
Kerusakan Facia DNA menimbul-
teroksidasi, basa hilang, atau strand breaks)
kan perubahanyang diturunkan, seperti
yang terjadi pada suatu tempat tertentu
mutasi, sehingga beralasan untuk meng-
dalam struktur heliks DNA. Dosis sangat
gunakan kerusakan awal
rendah sekitar 0,01 Gy dapat menimbulkan
Puslitbang
Keselamatan Radiasidan
pada DNA
Biomedika Nuklir-Badan
Tenaga Nuklir
Nasional
174
)"'" --~ ./
Prosiding Presentasi
Iltniah Keselatnatan Hotel Kartika
Radiasi dan Lingkungan Chandra,
X
.14 1;>esember ~O04
kerusakan clusteredDNA, yang keselu-
semua kerusakan yang dapat diperbaiki.
ruhan terdiri dari 20% dsb. clan 80% jenis
Rasio clustereddamagerelatif terhadap fre-
kerusakan DNA lainnya. Total clustered damage akibat radiasi pengion 3-4 kali
kuensi total patahan DNA. Ini berpotensi sebagai IIsidik jari" dalam mengidentifikasi
lebih besar dari dsb dan nampaknya tidak
kerusakan DNA yang unik akibat radiasi
terjadi pada sel yang tidak diiradiasi.
relatif
Tingkat
ditirnbulkan oleh sumber endogenous atau
segera
clustered damage yang terjadi setelah
pajanan radiasi dapat
terhadap kerusakan DNA
yang
eksterna lain [4].
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-
clan terakumulasi dalam sel, maka dapat
nasi antara DSB dalam rangkaian proses
dideteksi pada waktu yang lebih lama
perbaikan dengan mekanisme penggabu-
setelah pajanan [4,5]. Clustereddamageberpotensi sebagai
parameter kerusakan yang dilakukan
yang dapat berupa inter kromosom (disen-
segera pada gel atau Jarmgan yang
trik clan translokasi) atau intra kromosom
dipanen setelah irradiasi
(cincin clan inversi parasentrik) [6].
dan sebagai
biologis seseorang dilakukan sempurna
setelah
terhadap
/'
/
\
/
/
~--~
Gambar 2. Ilustrasi kesalahanpada proses penggabungan kembali patahan inter kromosom (translokasi) clan intra kromosom (inversi parasentrik) akibat radiasi [6]. ---
PuslitbanK Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir-Badan
Tenaga NuklirNasional
175
Jatuhan 176
Prosiding
Presentasi
llmiah
~
Keselamatan UoteJ
Aberasi inter kromosommerupakan
Radiasi
KaJtika
dan Lingkungan
Chandra,
.14 Vesember
X
~O04
tempatjlokasi kerusakan multipel DNA
hasil penggabungan DSB pada dua kro-
clan
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
(inter lengan) rnaupun pada lengan kro-
multipel
mosom
lengan).
mungkin memberikan gambaran sekilas
Kenyataannya, pasangan patahan yang
penelitian dari kejadian molekuler inisial
berdekatan adalah lebih mudah berinter-
ke
yang
sarna
(intra
keterlibatan multipel
kromosom
perubahan
kromosom
dengan
seluler
dosis
clan terhadap
kanker [3,6] perbedaanjenis aberasi kromosom, yaitu rasio inter
kromosom terhadap intra
kromosom inter lengan (rasio F) dan rasio inter kromosom terhadap intra kromosom intra lengan (rasio H) dapat digunakan
untuk menentukanjenis pajanan radiasi yang terlibat dalam
induksi
aberasi
kromosom [6,7].
III. BIOMARKER PAJANAN DAN DOS IS
Responmedis terhadapkecelakaan radiasi melibatkan penggunaan sejuInlah parameter dari dosimetri fisik, dosimetri biologis, clan dosimetri
klinik." Karena
sebuah biomarker adalah suatu 'ii1dikator proses perubahan atau kerusakan pada
Penelitian terakhir dengan meng-
sistembiologis, maka waktu pengambilan sampel bergantung pada jells pajanan, jells jaringan clan efek yang ditimbulkan.
setiap kromosom dapat diidentifikasi, menunjukkan bahwa beberapa aberasi
Ill.I. Biomarker Pajanan Radiasi Interna
dan pertukaran kromosom yang sebelum-
kan pajanan tidak merata dari deposisi
nya dianggap sebagai interaksi kromosom
bahan radioaktif secara eksterna atau
yang sederhana, sesungguhnya melibat-
interna. Pada kasus kecelakaan nuklir,
kan lebih daTi dua kromosom khususnya
radioaktif dapat menyebab-
kontaminasi
interna
setelah pajanan radiasi dosis tinggi. Meka-
pada tubuh
akan terjadi.
nisme kerusakan kromosom perlu dieva-
interna menjadi masalah efek tertunda
luasi kembali clan
ketika pajanan kontaminan yang relatif
hubungan antara
PuslitbangKeselal1latan Radiasi dan Biomedikq Nuklir-BaJJi1J1 Tenaga NukJir N~sional
isotop radioaktif Kontaminsi
~l
Prosiding
Presentasi
Ilmiah
Keselamatan JIOte!Kartika
Radiasi
dan Lingkungan
Chandra, .14 Vesember
X
.:lO04
lama dari lingkungan clan memungkinkan
sulit
materi
kecelakaan yang akan menghasilkan
radioaktif
tersebut pindah
ke
untuk
mengembangkan skenario
dalam tubuh dengan berbagai jalur eko-
konsentrasi aerosol cukup tinggi yang
logis. Masuknya radioisotop berumur
mampu menghasilkan kerusakan radiasi
panjang secara ingesi menyebabkan leta-
akut
litas akut yang
lebih rendah karena
atau suatu penyakit. Aerosol partikulat dengan mudah diterbangkan
pajanan radiasi terjadi secara protraksi,
angin, sehingga tidak menetap pada satu
tetapi tetap dapat menginduksi kerusakan
lokasi dan juga konsentrasinya menurun
jaringan tertentu daD meningkatkan fisiko
bersama waktu, Semua faktor ini menu-
kanker [8].
runkan fisiko efek radiasi akut 18]
Inhalasi adalah jalur utama masuk
bahan radioaktif ke dalam tubuh. Sangat
Tabell. Biomarker pajanan radiasiinterna [3]
Cairan tubuh (darah, urin, air Pencacahanberulang kali sete.lah ludah), udara ekshalasi, apusan pajanan hidung clan sampel feses
Pemancarpartikel a
atau iarU1!!;andari or!!;antarget Callan tubuh (darah, urin, air ludah), udaI'a ekshalasi, artisan hidung clan sampel feses
Kavan saia se!elahpajanan Pencacahan segera clan berulang kali setelah pajanan
Sel atau jaringan dari organ target
Kapansajasetelahpajanan
Model biokinetika dapat digunakan
ngan mempunyai kegunaanyang terbatas
untuk mendeterminasi dosis materi radio-
untuk materi radioaktif yang terdeposisi
aktif yang terdeposisi secaraintema dengan
dalam tubuh karena distribusi dosis radi-
menggunakan data masukan radionuklida
asi yang tidak homogen clan jaringanj
berdasarkan
penghibunganjpencacahan organ target radionuklida tidak mudah
seluruh tubuh clan organ target clan pengu-
disampel sehingga perlu dikarakteristik
kuran
dengan cairan biologis yang ada untuk
sampel clarah, urin,
clan feses.
Sebagian besar biomarker kerusakan jari.
keperluan evaluasi. lni khususnya terjadi
-
Puslitbaug Keselamatan Radiasi dan Biome4ik~ Nuklir-J3Jldan Tenaga Nuklir Nasional
177
I
Prosiding
Presentasi
llmiah
Keselamatan Uotel
Kaltika
Radiasi Chandra.
dan Lingkungan .14 Vesember
X
2004
untuk radionukIida pemancar alpa yang
nuklida dalam tubuh yang merefleksikan
lintasannya
perubahan biologis dalam organ yang
dalam jaringan hanya bebe-
rapa puluh micrometer. Biomarker lain
menjadi target radionuklida [1].
perlu dikembangkan untuk deposisi radio-
111.2.Biomarker Pajanan Radiasi Ekstema
Tabe12. Biomarker pajanan radiasi eksterna [3].
Akut SeluruhTubuh
Seldarahlimfosit Selmukosabuccal
Enamel
,gi,gi
Kronik seluruh tubuh Sel darah limfosit
Jumlah sel clan Perubahan molekuler clan seluler pada jaringan segerasetelah pajanan
I
ESR kapan saj~setelah pajanan
I Aberasi
kromosom kapan
saja "setelah :., "f" ..~
pajanan ESR kapan saia setelah vaianan
Akut sebagiantubuh
~~a~:~~i~_t:~A;" Seldarah limfosit
Perubahan molekuler dan seluler pada jaringansegerasetelahpajanan
Organ target
Uji fungsi organ, biopsi bila munl!kin
111.2.1.Biomarker SitogenetikjSitologik
Biomarker Gold
standard untuk
an teknik pengecatan kromoso~~cuntuk
pajanan ekstema adalah aberasi kromo-
mendeteksi aberasi kromosom stabil jenis
som disentrik pada sel1imfosit darah tepi
pertukaran yang diinduksi radiasi, telah
yang diamati pada saat sel berada pada
memungkinkan untuk dilakukan
tahap metafase daTi siklus sel. Aberasi
terhadap radiasi dosis rendah. Dengan
kromosom mempunyai sejarah yang
teknik ini, dapat ditentukan perubahan
panjang sebagai biomarker pajanan dan
frekuensi aberasi pada populasi manusia
dosis dan masih tetap sebagaibiomarker
yang besar sebagai fungsi daTi sen itivitas
clan dosirnetri biologis yang paling sensitif
radiasi, gaya hidup clan penuaan [1,9].
pada pajanan akibat kecelakaan clan kerja.
studi
Marker lain pada sel limfosit antara
Telah digunakan untuk menentukan paja-
lain jumlah absolut sel limfosit, Premature
nan radiasi masa lalu ketika dosimetri
Chromosome
Condensation (PCC), clan
~
Prosiding
Presentasi
Ilmiah
Keselamatan Ifotel
Kaltika
Radiasi Chandra.
dan Lingkungan .14 Vesember
X
!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
tinggi akan terjadi penurunan populasi
perifer yang terjadi segera (1-7 hari) setelah
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. Sel limfosit distimulasi dengan suatu mitogen supaya keluar dari lase Go (fase istirahat) dan masuk ke dalam siktus set untuk melakukan mitosis dalam waktu kultur 48 jam sehingga bisa dilakukan pengamatan 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
dengan pajanan lokalf parsial, clan juga
mengevaluasi aberasi kromosom Facia sel
sebagai bioindikator
.limfosit dalam tahap interfase yang di fusi
untuk keputusan tindakan transplantasi
dengan sel ChineseHamster OvanJ (CHO)
sel stem sumsum tulang pada kasus
atau sel HeLa dalam tahap mitosis clan
pajanandosistinggi [9}
diagnostik penting
111.2.2.Profit Ekspresi Gen Sel marnalia rnernpunyai respon molekuler yang kompleks terhadap tekaradiasi LET rendah clan tinggi. Selain ifu,
nan fisiologis dan genotoksik, dan sebagi-
dapat pula untuk mendiskriminasi secara
an dari
akurat
antara pajanan seluruh tubuh
respon tersebut ditunjukkan
melalui perubahan ekspresi gen. Sel line
waktu 24 jam. Induksi DDB2, CDKNIA dan XPC menunjukkan hubungan dosis respon antara 0,2 -2 Gy pada 24 dan 48 dalam ekspresi gen pada gel tersebut. Ini
jam
membuat sellimfosit perifer sebagai pilihan
menunjukkan
untuk profil ekspresi gen yang diinduksi
ekspresi gen dalam gel lim-fosit perifer
radiasi dalam gel indukjprimer.
Respon
manusia
dari sekelompokgen baik yang teraktivasi
perkiraan
atau terinaktivasi
[1,2].
oleh pajanan radiasi
sebagai fungsi dosis, laju dosis, LET, fluks,
setelah
irradiasi. bahwa
berpotensi
Hasil
tingkat
in
relatif
menye-diakan
pajanan radiasi lingkungan
Penelitian lain
mengidentifikasi
clan latar genetik dapat sebagai biomarker
ekspresi tinggi
yang informatif akibat radiasi [2].
limfosit perifer manusia 12 jam setelah
Biomarker ini sedang dikembangkan
pada gen dalam sel
irradiasi 1 Gy. Diperoleh 4 gen yaitu
dengan menggunakan cDNA microarray
TRAIL reseptor 2, DRAL (sekarang
hybridization yang dapat mengidentifikasi
dikenal sebagai FHL2), ClJclinG, dan gen
terjadinya peningkatan ekspresi sejumlah
protein cyclin, yang menunjukkan > 85%
gen pada sellimfosit manusia yang dipajan
kesesuaian
radiasi pengion. Gen yang paling responsif
dengan microarray analisis dan dengan
adalah DDB2, yang mengkode untuk p48
RT-PCR. FHL2 adalah kelompoI< GTPase
subunit XPE, sebuah protein yang berperan
yang terlibat dalam interaksi antar protein
dalam proses perbaikan kerusakan DNA
clan dalam regulasi transkripsional apop-
akibat radiasi UV. Teljadi pula perubahan
tosis. Gen protein CtJclin clan CtJclin G
tingkat mRNA pada gen CDKNIA (sebe-
mengatur siklus gel yang menandakan
lumnya
adanya perubahan dalam pengaturan
disebut
CIPI/WAFl),
GADD45,
antara gen yang diinduksi
'?
MDM2, A TF3 daD BAX dalam set ML-l
siklus gel setelah irradiasi. Data ini meng-
kanker leukemia mieloid manusia yang
indikasikan bahwa ke 4 gen ini adalah
diirradiasi sinar gamma dengan dosis 0,02-
kandidat yang berpotensi untuk diguna-
0,5 Gy. Diketahui pula bahwa kelima gen
kan sebagai biomarker akibat pajanan
tersebut mencapal ekspresi maksimum
radiasi. Suatu pendekatan untuk meng-
pada sel ML-l clan selline kanker manusia lainnya pada 4 jam setelah pemberian 20 Gy sinar gamma, kemudian secara cepat menurun mendekati tingkat kontrol dalam
an yang lebih akurat [10] 180
Pranding
Presentasi
llmiah
Keselamatan lfoteJ
111.3.Biomarker Pajanan :rladiasi LET Tinggi
Kartika
Radiasi Chandra,
dan Lingkungan .14 Vesember
X
IlO04
lengan yang kecil ini, terjadi baik untuk aberasi stabil
Terdapat sejumlah kerusakan biolo-
(translokasi vs inversi
perisentrik) maupun untuk aberasi tidak
gis yang unik akibat radiasi LET tinggi
stabil (disentrik vs cincin). Aberasi tidak
yang dapat digunakan sebagai biomarker
stabil bersifat letal terhadap gel
yang spesifik terhadap radiasi jenis ini.
membelah, sedangkan aberasi stabil ber-
Biomarker ini dapat secara nyata mening-
suat tidak letal sehingga masih dapat
katkan kekuatan studi epidemiologi pada
diamati pada sel yang diirradiasi dan
individu terpajan radiasi LET tinggi seperti
turunannya beberapa tahun kemudian
partikel alpa (dari radon, plutonium, urani-
setelah pajanan. Dengan demikian, nilai F
urn) atau netron (pada pekerja radiasi,
aberasi stabil berpotensi sebagai biomar-
awak pesawat terbang). Adanya mutasi
ker akibat pajanan LET tinggi di masa lalu
titik TP53 yang tidak urnum pada 7 (37%)
[6]
dari
19 tumor paro dari penambang
Nilai F in vitro konsisten dengan in
uranium yaitu pada kodon 146-161 clan
vivo clan keduanya
195-208 serta tidak ada transversi G:C
nyata nilai lebih rendah untuk LET tinggi
menjadi T:A sebagai inversi paling umum
dibandingkan
pada kanker paru akibat rokokjtobako,
gamma. Data ini rnenunjukkan bahwa
secara luas telah dianggap sebagai finger-
nilai F sekitar 6 adalah karakteristik dari
print kerusakan biologis akibat radon.
radiasi LET ringgi, sedangkan nilai sekitar
Radiasi LET tinggi
menunjukkan
dengan
secara
sinar-X
atau
menimbulkan
15 atau lebih untuk sinar-X atau gamma
deposisi energi tidak homogen dengan
clan karsinogen kimia [7]. Meski sejurnlah
demikian
studi
DSB yang
dihasilkan
berdekatan dibandingkan
dengan
saling
menunjukkan
adanya
perbedaan
DSB
rasio F antara LET tinggi dengan rendah,
yang dihasilkan oleh Tadiasi LET rendah
tetapi dengan adanya teknik pengecatan
seperti sinar-X atau gamma atau klastogen
kromosom FISH, temyata
kimia. Konsekuensinya, dapat diharapkan
diperoleh menunjukkan perbedaan rasio
bahwa jumlah aberasi intra kromosom akan
F tidak cukup konsisten [7,12,13,14,15].
lebih banyak dibandingkan dengan aberasi
Bahkan dapat dibuktikan bahwa rasio F
inter kromosom; menghasilkan nilai F yang
tidak
secara nyata dapat digunakan
lebih kecil yang kemudian dapat menjadifingerprint sebagai sidik radiasi LET tinggi. Nilai F inter kromosom terhadap intra kromosom, inter
data
Jan
terhadap
radiassi LETtinggi [14,15}
paJanan
lasannya 182
Prosiding
Presentasi
llmiah
Keselamatan
-Hotel Lebih jauh lagi, :umumnya pata'.tan
Kartika
Radiasi Chandra,
dan Lingkungan .14 Vesember
X
.rIO04
akan memberikanbasil yang lebih diskri-
pada DNA yang menyebabkan aberasiintra
minatif daTi niIai F yang
kromosom intra lengan bahkan lebih berde-
sebelumnya. Karena aberasistabil intra
katan satu sarna lain dibandingkan dengan
kromosom inb-a lengan relatif sering dan
patahan yang menyebabkan pembentukan
dapat diamati pada waktu yang lama
aberasi intra kromosom inter lengan. Ini
setelah terpajan, nilai H ini nampaknya
adalah dasar untuk mempredik-si bahwa
sebagai biomarker yang praktis terhadap
nilai H (rasio aberasi inter kromosom
pajanan LET tinggi. Oleh karena itu nilai
terhadap aberasi intra
kromosom intra
H yang lebih kecil merupakan fingerprint
lengan) lebih bergantung pada LET radiasi
yang berpotensi terhadap pajanan radiasi
dibandingkan dengan nilai F (TabeI3)[7].
LET tinggi. Nilai H pada aberasi stabil
Sturn secara penelitian clan teori
diusulkan
dapat, secara prinsip, diukur pada sel
menunjukkan bahwa rasio H berbeda
(dan turunannya)
sekitar 3 faktor antara radiasi LET tinggi
terpajan radiasi beberapa tahun yang
dengan klastogen lain yang serupa, dan
lampau [7]
dari individu
yang
Tabe13. Relevansi jenis da..'1raBiDaberasi kromosom [7]
Secara spesifik aberasi intra kromosom telah dianggap sebagai
kerusakanpada D~A yang banyak dan
biomarker
padat pada suatu lokasi pada kromosom.
pajanan radiasi LET tinggi di masa lalu.
lni sangat berbeda dengan kerusakan
adalah bahwa radiasi LET tinggi
akibat hampir semua mutagen kimia,
menimbulkan clustered damage sebagai Duslitbang KeselamatanRadiasi
smar-X atau proses penuaan umum yang
dan Biomedika Nuklir-Badan
Tenaga Nuklir
Nasional
183
Prosiding
Presentasi
Ilmiah
Keselamatan lIOteJ
me-rimbulkan kerusakatt DNA hampir
menyebar
merata. Kerusakan DNA
yang
Kartika
Radiasi
dan Lingkungan
Chandra,
.1'4 Vesember
X
:1;004
hanya 0,25 % pada mitosis ketiga.
dasarkandatayang diperolehnampaknya
padat dalam kromosom tunggal umumnya
radiasi LET tinggi memang secaraunik
akan mengalami kesalahan dalam proses
menghasilkan nilai
perbaikan, bahkan tidak dapat diperbaiki.
mempresentasikan sebagai suatu
Konsekuensinya, kerusakan yang saling
marker dengan dasar teori yang kuat.
berdekatan akibat radiasi LET tinggi ini
Secara praktis, teknologi untuk penguku-
berpotensi besar menimbulkan aberasi intra
ran inverse parasentrik masih dalam
kromosom. Sedangkan mutagen kimia,
tahap sangatawal dan masih dibutuhkan
sinar-X clan proses endogenous umumnya
evaluasi
menghasilkan patahan kromosom yang
biomarker
atas
H rendah,
potensinya
sebaga:
[7],
didistribusi relatif merata pada beberapa
Teknik pengecatankromosomFISH
atau semuakromosom akan menimbuIkan
dengan satu atau duaftiga wama seperti
aberasiinter kromosom [16]
tidak memungkinkan pengarnatan aberasi
Contoh aberasi intra adalah inversi
perisentrik
kromosom
(kesalahan per-
yang terjadi pada satu kromosom. Tetapi teknik FISH multicolor banding (mBAND)
lengan
memungkinkan sebuah kromosom untuk
berbeda dari satu kromosom), inversi para-
diwamai dengan sejumlah band warna
sentrik (kesalahan perbaikan pada dua
yang mengindikasikkan adanya aberasi
patahan pada satu lengan krornosorn yang
intra kromosom. Teknik ini sangat ber-
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].
baikan
pada
dua
patahan
pada
som pada limfosit dati individu
terpajan
masa lalu clan menggunakan hasilnya
untuk memperkirakan
apakah individu
tersebut pernah terpajan clan pada dosis radiasi LETtinggi berapa [16].
IV
BIOMARKER SENSITIVIT AS DAN PENYAKIT
Sulit untuk menghubungkansecara langsung perubahan sensitivitas terhadap
Aberasi kompleks umunmya tidak
tingkat dosis atau pajanan karena faktor
dapat ditransmisikan. Secara in vitro, paja-
genetikataulainnya yang mungkinmem-
nan 0,5 Gy partikel alpa menyebabkan 5%
pengaruhi
aberasi kompleks pacla mitosis pertama clan
Setelah suatu proses penyakit diinisiasi,
perubahan
Puslitbang Keselamatan Radiasi datI Blomedika Nuklir-Badan Tenaga Nuklir Nasional
yang
diamati.
Prosiding
Presentasi
llmiah
Keselamatan
Radiasi
UoteJ Kartika
dan Lingkungan
Chandra, 14 Vesember
X
~O04
terdapat beberapa perubahan biologis yang
dernikian semakin menegaskan bahwa
berhubungan dengan penyakit tersebut.
pengukuran
Frekuensi biomarker penyakit sering relatif
menjadi test yang paling
dalam
tinggI
suatu
populasi
yang
translokasi
sensitif untuk
dengan FISH akurat clan
pajanan dengan dosis
menunjukkan bahwa penyakit itu ada dan
relatif rendah pada masa lamp au untuk
bahwa marker merupakan bagian dari
digunakan sebagai biomarker prediksi
proses berkembangnya penyakit tersebut,
yang menggantikan metode sitogenetik
tetapi informasi yang ada sangat terbatas
yang lebih klasik [16].
untuk menunjukkan bahwa pajanan radiasi bertanggung jawab terhadap penyakit [3]. Terdapat sejumlah kecil
penyakit
genetik yang menunjukkan adanya peningkatan sensitivitas penderita terhadap radiasi pengion. Ini dapat diasumsikan sebagai biomarker sensitivitas radiasi. Sebagian besar simptom k1inis berhubungan dengan
penyakit diekspresikan dalam kondisi homozigous.Terdapat pula
sebagian indi-
vidu mempunyai peningkatan sensitivitas terhadap radiasi ketika mereka sebagai pembawa gen heterozigous [3].
kromosom
Aberasi prediktor
paling
PENUTUP Keberadaan biomarker tidak berarti
akan berguna untuk manusia secara langsung pada isu kesehatan masyarakat. Adanya
suatu biomarker
stabil pada
genom yang bergantung pada dosis clan kualitas radiasi akan memberi-kan nilai penting terhadap epidemiologi radiasi. Hanya sedikit biomarker yang diketahui jelas manfaatnya untuk sturn epidemiclogi
terapan.
Studi
manusia
yang
mengkaji clan memvaliclasi bio-marker
merupakan
efektif terhadap fisiko
kanker yang diketahui dengan peningkatan frekuensi
v.
aberasi kromosom
pada sel
limfosit darah tepi yang berhubungan dengan peningkatan frekuensi kanker pada
dikenal sebagaitransisional.Transisional dalam arti menjembatani gap antara penelitian di laboratorium
dengan di
lapangan, dimana suatu respon adalah
variabelyang bergantungpada parameter yang diuji yaitu pajanan.. sedangkan efek atau susceptibilitas adalah 'lJariablebebas.
Setelah tervalidasi, terpajan meningkatkankemampuanuntuk memprediksi dapat lwllmark
kanker karena aberasi ini
ditransrnisikan darj ~-j
induksij ~~
yan,g...; merupakan
kanker
Dengan
respon biomarker
memberikan data yang renting
digunakan dalam
untuk
pengkajian fisiko
kesehatan clan sebagai petunjuk untuk program
survelilens
medis individual
PuslitbangKeselamatan Radiasidan BiomedikaNuklir-Badan TenagaNuklir Nasional
-
184
2. s. B. .E.,
Prosiding
Presentasi
Ilmiah
Keselamatan
Radiasi
lfoteJ Kartika
Chandra,
dan
Lingkungan
.14 Vesember
X
~O04
Masyarakat yang tinggal di ling-
sebagai biodosimeter untuk memperkira-
kungan dengan pajanan radon yang tinggi,
kan baik dosis maupun jenis pajanan
juga para pekerja clan peneliti energi nuklir,
radiasi masa lalu pada suatu populasi.
awak pesawat clan korban born atom H&N secara nyata terpajan radiasi LET tinggi seperti
partikel
alpa
atau
DAFfAR
PUSTAKA
netron.
Konsekuensinya,determinasi apakah indi-
1 AMUNDSON, S.A. and FORNACE,
vidu tersebut khususnya yang menderita
A.J.Jr. Gene Expression Profiles for
kartker, secara nyata
Monitoring
benar pemah
Radiation
Exposure.
menerima dosis radiasi LET tinggi adalah
Radiation Protection Dosimetry. 97(1),
isu sosial dan legal yang penting. Tetapi
11-16.2001
biomarker untuk mengindikasikan pajanan
AMUNDSON,S., DO, K.T., SHAl-{AB,
radiasi masa lalu belum seluruhnya me-
BITTNER,
muaskan. Tantangannya adalah mencoba
TRENT,
menghubungkan ketiga jenis biomarker ini
Identification
hubungkan pajanan inisial
MELTZER,P.
J.
Biomarkers in
memungkinkan untuk meng-
sehingga
M"
Perpheral Blood
Lymphocytes for Human Exposure to
dosis-respon
dengan perubahan dalam frekuensi penya-
Ionizing Radiation. Radiation Research
kit dalam suatu populasi. Perkembangan
154, 342 -346. 2000.
teknik analisis ekspresigen memungkinkan
3. COLEMAN, C.N., BLAKELY, W.F.,
untuk dilakukan studi identifikasi perubah-
FIKE,
an ekspresi pada sejumlah gen akibat
METTING,
irradiasi di masa lalu.
MOULDER,
Dengan teknik FISH, aberasi kromo-
J.R.,
MacVmIE,
T.J.,
N.Fo, MITCHELL,
PRESTON, R.I.,
SEED, T.M., STONE, H.B., TOFILON,
sam semakin terbuktisebagai gold standard
P.H. and WONG, R.S.L. Molecular
biomarkeryang paling sensitif untuk radiasi
and Cellular Biology of Moderate~
dosis rendah clan retrospektif biodosimetri.
Dose
Sensitivitas
menggambarkan
Potential Mechanisms .of Radiation
hubungan khusus antara patahan kromo-
Protecction: Report of a Workshop at
som dengan radiasi pengion. Aberasi intra
Bethesda, Maryland, December 17-18,
kromosom oleh karena itu
2001 Radiation Research159,812-834
translokasi
berpotensi
sebagai biomarker stabil akibat pajanan
(1-10
Gy)
Radiation
and
2003.
radiasi LET tinggi berpeluang digunakan Puslitbang
Keselamutan Radiasi dan Biomedika Nuklir-Badan
Tenaga Nuklir
Nasional
185
Prosiding
Presentasi
~
4. HALL,
lilniah -',
E.J. Radiobiology
Radiologist. 5rd ed.
for
the
Philadelphia,
Keselalnatan lfo~
Radiasi
Kartika
Chandra,
of Ionizing
dan Lingkungan .14 Vesember
X
:J,O04
Radiation Exposure in
Human
Blood
Peripheral
Lippincott William & Wilkins. 2000.
Lymphocytes. Radiation Research159,
SUTHERLAND, B.M., BENNETT,P.V.,
312-319.2003.
SAPARBAEV, M., SUTHERLAND,I.C. and
LA VAL,
Oustered
DNA
11. VAHAKANIAS, K.H., SAMET,I.Mo, METCAILF,
R.Ao,
WELSH,].A
Damages as Dosemeters for Ionising
BENNETT, W.P., LANE, D.P. and
Radiation Exposure and Biological
HARRIS/C.C. Mutation of p53 and ras
Responses.
Radiation
Protection
Dosimetry.97(1),33-38. 2001. 6. BRENNER, D.J. and
SACHS,
Genes in
Lung
Cancer from Uranium Miners. Lancet 339,576-580.1992.
Chromosomal "Fingerprints" of Prior Exposure to Densely Ionizing Radiation.
7
RadiationResearch 140,134-142.1994.
Chromosome-Type
BRENNER, D.J., OKLADNIKOV A, N.,
changes to Centric Rings for Track-
HANDE, P. BURAK, L., GEARD, C.R.
Clustered Compared with
and AZIZOV A, T. Biomarkers Specific
Dicentric
Inter-
Random
Radiation Research146, 236240.1996.
SCHWARTZ, ].L. and HSli,
A. W.
metnj. 97(1),69-73.2001
Genetic and Cytogenetic Markers of
GUSEVII. A"
Exposure
GUSKOV A, A.K., and
to
High-Linear
ME1TLER, F.A. Medical Management
Transfer Radiation. Radiation Research
of Radiation Accidents. 2nd ed. CRC
148,587-592.1997.
Press,Boca Raton. 2001
SASAKI, M.S., TAKA TSUJI, T. and
BLAKELY, W.F., PRASANNA, P.G.S.
EJIMA, Y. The F Value Cannot be
GRACE, M.B. and
Ruled
MILLER,
Out
as
a
Chromosomal
Radiation Exposure Assessment Using
Fingerprint of
Cytological and Molecular Biomarkers.
RadiationResearch150,253-258.1998.
Radiation Quality
Radiation Protection Dosimetnj. 97(1), 1723. 2001
PARK,K., SONG,
10. KANG
5. J. Radon-associated R.K. Breaks. 13. 8. Energy 14. 9. A.C. JEOUNG, Theoretica ,EE,
D., CHO, C., KIM, T., BAE, S. LEE, S. and
Y. Possible Biomarkers
GEORGE,K. WU,H and
YANG,
T.
OWEN~
C.L. and
Experimental Tests of a Chromosomal
C.R., 2.
Prosiding
Presentasi
Ilmiah
Keselamatan JioteJ
Fingerprint
for
Densely
Ionizing
Radiation Bassedon F Ratios Calculated
Radiasi
Kartika
Chandra,
dan Lingkungan .14 Vesember
X
:lO04
Jawab: 1. Kerusakan kromosom yang berupa
from Stable and Unstable Chromosome
translokasi (intra kromosom atau inter
Aberrations. Radiation Research151, 85-
kromosom) clan dilesijhilang bersifat
91.1999.
stabil atau permanen sehingga bisa
T.V"
dijumpai pada sel anak bila sel yang
HANDE, M.P., BURAK, L.E., TSAKOK,
mengalami defect kromosom im
I.M., KHOKHRYAKOV, V.F., GEARD,
berproliferasi.
AZIZOV A,
16. MITCHELL,
C.R. and
BRENNER, D.].
Stable
2. Bisa dikatakan tldak
akan dapat
Intrachromosomal Biomarkers of Past
dikembalikan ke posisi semula karena
Exposure to Densely Ionizing Radiation
efek radiasi termasuk pada kromosom
in Several Chromosomes of Exposed
bersifat
individuals. Radiation Research162, 257-
terjadi secara acak. Pemberian radiasi
263. 2004.
ulang pada krornosorn yang sarna
random,
artinya
patahan
kemungkinan besar akan menimbulkan
DISKUSI
aberasi
tambahan, bukan
perbaikan.
3. Kromosom dr. Bagaswoto Poedjomartono, Sp.KN (FK-UGMj RS Dr. Sardjito Yogjakarta) Tentang kromosom, defect kromosom akibat radiasi kadang terjadi dislokasi ataupun hilang atau berpindah tempat
yang dapat mengakibatkan kelainan genetik, bersifat permanen atautidak?
hilang bukan
karena
overlap atau tersembunyi tetapi sebagaiakibat dari proses dilesi baikintertestial atau terminal yang menyebabkan patahan lenganj fragmen kromosom lepas. Patahan ini berpotensi membentuk struktur
yang disebut
mikronuklei atau akanhancur. Ke depan, dengan kemajuan teknologi, apakah bisa kelainan yang terjadi akibat radiasi dilakukan
back slide dengan
radiasiyang berlawanandenganradiasi semula
sehingga
kromosom
Himawan Anwar (PT. Pindo Deli) Mana yang lebih berbahaya antara radiasi alpa dengan radiasi beta?
dapat
kembali ke tempatsemula ? Hilangnya kromosom itu karena overlap/ tersembunyi
atau hilang karena
Jawab:
Kedua jenis
radiasi
ini
tidak
terlalu berbahaya bagi tubuh bila berada
188
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
adalah penurunan
berbahaya hila sebagai sumber radiasi
absolut segera setelah pajanan clan
interna yang dapat masuk tubuh melalui
aberasi kromosom yang spesifik
inhalasi, ingesi atau kulit. Di dalam tubuh,
terjadi adalah kromosom disentrik,
tingkat kerusakan yang ditimbulkan par-
cincin,
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
sornatikdengankromosomsexual? 2. Bagaimanakita membedakankerusak-
an pada set limfosit akibat radiasi dengan keracunan zat kimia atau obat-
obatan
Jawab 1 Teknik
FISH khususnya
multicolor
banding FISH akan lebih jelas menunjukkan kerusakan baik pada kromosom
autosom maupun
kromosom sex.
Aberasi pada kedua jenis kromosom dapat dibedakan selama kita dapat
membedakan kedua
kromosom ter-
dengan mudah dibuat kariotip kromOSOff
dilesi
jumlah
interstisial,
limfosit
inversi
