Bioteknologi CRISPR/CAS9 Ungkap Teknologi Edit DNA Bisa Mengubah Segalanya

Bioteknologi CRISPR/CAS9 Ungkap Teknologi Edit DNA Bisa Mengubah Segalanya

Saat ini, melalui teknik modifikasi genetik yang rumit telah terbukti menghasilkan produk mutasi genetik pada tanaman, buah maupun hewan, seperti tomat yang tahan lama, buah-buahan tanpa biji ataupun ikan zebra yang berflueresensi. Lalu, apa jadinya ketika ditemukan sebuah teknologi CRISPR-Cas9 yang mampu membuat teknik editing gen yang lebih simpel dan memungkinkan untuk diaplikasikan pada manusia.

Bisa untuk mengatasi berbagai penyakit genetik, bahkan memodifikasi sifat-sifat yang sebelumnya hanya ada di cerita fiksi ilmiah, seperti manusia super hero dengan tulang yang kuat, warna kulit berbeda, memperlambat penuaan dini dan lainnya.

Apa itu Teknologi CRISPR Cas9?

Beberapa tahun yang lalu, dengan rekan saya, Emmanuelle Charpentier, saya menciptakan teknologi baru untuk mengedit genom. Ini disebut CRISPR-Cas9. Teknologi CRISPR memungkinkan para ilmuwan untuk membuat perubahan DNA pada sel-sel yang dapat memungkinkan kita untuk menyembuhkan penyakit genetik.

Dilakukan untuk mencegah bibit-bibit penyakit yang mungkin akan menyerang tubuh. Crispr, yang memungkinkan para ilmuwan untuk mengedit posisi tepat pada DNA untuk mencegah bakteri, upaya untuk mengubah pengobatan kanker, mencegah penyebaran penyakit dan mempertahankan kekebalan tubuh.

Memperkebal daya tahan tubuh dapat memperlambat proses penyerangan. Ini adalah jelas dan mungkin anda tertarik untuk mengetahui bahwa teknologi CRISPR berasal dari proyek penelitian dasar yang bertujuan untuk menemukan bagaimana bakteri melawan infeksi virus. Bakteri harus berurusan dengan virus di lingkungan mereka dan kita dapat berpikir tentang infeksi virus seperti bom waktu. Ini dilakukan untuk mencegah segala penyakit dan bakteri yang akan menyerang tubuh secara tiba-tiba.

Bakteri hanya memiliki beberapa menit untuk menjinakkan bom sebelum jadi hancur. Jadi, banyak bakteri yang ada dalam sel mereka memiliki sistem kekebalan adaptif yang disebut CRISPR, yang memungkinkan mereka untuk mendeteksi DNA virus dan menghancurkannya. Virus yang akan menyebar dapat di hambat oleh tubuh kita. Jadi tidak akan cepat masuk atau bahkan menyebar. Mereka melakukan metode ini agar mengetahui lebih lanjut cara mendeteksi virus tersebut.

Bagian dari sistem CRISPR adalah protein yang disebut Cas9, yang mampu mencari, memotong dan akhirnya menurunkan DNA virus dengan cara tertentu. Dan melalui penelitian kami, bertujuan untuk memahami aktivitas protein Cas9. Kita menyadari bisa memanfaatkan fungsinya sebagai teknologi rekayasa genetika, cara bagi para ilmuwan untuk menghapus atau menyisipkan bit tertentu dari DNA ke dalam sel dengan presisi yang luar biasa, yang akan menawarkan kesempatan untuk melakukan hal-hal yang benar-benar belum mungkin di masa lalu.

Teknologi CRISPR Telah Diuji di Tikus, Monyet bahkan Virus HIV dari Sel Manusia

Teknologi PCR (polymerase chain reaction) untuk amplifikasi gen hingga teknologi transgenesis yang mengantarkan berbagai keberhasilan penelitian di bidang biomedik dan pertanian. Namun demikian, transgenesis memiliki keterbatasan. Teknologi transgenesis adalah teknologi rekayasa genetika dengan menyisipkan/mengintroduksi gen asing untuk menciptakan sifat-sifat baru yang memiliki nilai tertinggi.

Kesempatan untuk melakukan semacam editing genom juga menimbulkan berbagai masalah etika yang harus kita pertimbangkan, karena teknologi ini dapat digunakan tidak hanya di sel dewasa, tetapi juga dalam embrio dari organisme, termasuk spesies kita sendiri. Dan, bersama-sama dengan rekan-rekan saya, saya sudah menelepon untuk percakapan global tentang teknologi yang saya ciptakan, sehingga kita dapat mempertimbangkan semua implikasi etis dan sosial dari teknologi seperti ini.

Genome editing adalah metode perakitan genetik dimana sebuah sekuens DNA bisa disisipkan, diganti, dihapus atau dipindahkan dari genom suatu organisme ke organisme lain dengan bantuan suatu enzim nuklease yang berfungsi seperti gunting molekuler. Teknologi ini bisa menyelamatkan jutaan nyawa di seluruh dunia dan membantu menghilangkan penyakit mengerikan.

Tujuan dari metode ini tak lain adalah mengedit susunan basa DNA pada genom sehingga ketika diterjemahkan dalam bahasa asam amino bisa merubah sifat dari organisme tersebut. Teknologi genome editing tergolong baru karena baru resmi untuk beberapa genome editing yang telah digunakan diantaranya Zinc Finger Nucleses (ZFNs) dan Transcription Activator-Like Efefctor Nudeases.

Yang ingin saya lakukan sekarang adalah memberi tahu Anda apa teknologi CRISPR dan apa yang dapat dilakukannya, sehingga kita perlu mengambil jalan bijaksana yang maju dalam cara kita menggunakan teknologi ini.

Asal-usul CRISPR

Sebenarnya ide pertama dari teknik CRISPR ini bermula pada tahun 1987, ketika sebuah tim peneliti mengamati fenomena proses penanggulangan sekuens yang aneh pada salah satu ujung dari gen bakteri. Satu dekade kemudian para ahli mikroba menemukan pola yang sama di genom mikroba, dimana sekuen dari DNA ternyata diikuti oleh sekuen yang polanya hampir mirip seperti pelengkap dari sekuen sebelumnya.

Ketika virus menginfeksi sel bakteri, mereka menyuntikkan DNA mereka. Dan dalam bakteri, sistem CRISPR memungkinkan bahwa DNA untuk dipetik dari virus dan dimasukkan ke dalam potongan kecil ke dalam kromosom DNA bakteri. Dan bit-bit yang terintegrasi dari DNA virus bisa dimasukkan di sebuah situs yang disebut CRISPR. CRISPR singkatan dari (Clustered regularly interspaced short palindromic repeats).

Singkatan CRISPR merupakan mekanisme yang memungkinkan sel untuk merekam dari waktu ke waktu dari virus mereka. Bit DNA diteruskan ke keturunannya sel ‘, sehingga sel-sel terlindungi dari virus tidak hanya dalam satu generasi, tapi lebih banyak generasi sel. Hal ini memungkinkan sel untuk menyimpan catatan infeksi dan rekan saya, Blake Wiedenheft, suka mengatakan CRISPR merupakan lokus efektif kartu.

Jadi sedikit RNA dari asosiasi lokus CRISPR mengikat protein yang disebut Cas9 dan membentuk kompleks yang berfungsi seperti sentinel dalam sel. Ketika situs-situs yang ditemukan seperti yang Anda lihat di sini, molekul biru DNA ini rekan kompleks dengan DNA itu dan memungkinkan gunting Cas9 untuk memotong DNA virus. Itu membuat pemotongan yang sangat tepat. Jadi kita bisa berpikir tentang Cas9 RNA sentinel kompleks seperti sepasang gunting yang dapat memotong DNA, itu membuat istirahat untai ganda dalam heliks DNA.

Dan yang penting, kompleks ini diprogram, sehingga dapat diprogram untuk mengenali urutan DNA tertentu dan membuat replikasi di DNA berhenti di situs tersebut. Cara bagaimana mendorong agar bakteri ini melawan serangan dari virus Fage tersebut. Mirip dengan prinsip vaksinasi, jadi bakteri tersebut diekspose dengan virus tersebut agar melawan serangan virus. Menariknya bakteri tersebut mampu menciptakan kekebalan imun sistem yang memungkinkannya untuk resisten pada serangan virus yang kedua dan seterusnya. Sistem pertahanan yang ditunjukkan oleh bakteri.

Alasan kami menggunakan sistem CRISPR untuk rekayasa genom ini karena sel-sel memiliki kemampuan untuk mendeteksi DNA yang rusak dan memperbaikinya. Jadi, ketika tanaman atau sel hewan mendeteksi pemotongan untai ganda dalam DNA-nya, dapat memperbaikinya, baik dengan menyisipkan bersama-sama ujung DNA yang rusak dengan sedikitnya.

Jadi jika kita memiliki cara untuk memperkenalkan pemotongan untai ganda DNA di tempat yang tepat, kita dapat memicu sel untuk memperbaiki mereka, baik oleh gangguan atau penggabungan informasi genetik baru. Jadi jika kita mampu memprogram teknologi CRISPR untuk membuat pemotongan di DNA pada posisi atau dekat mutasi yang menyebabkan cystic fibrosis, misalnya, kita bisa memicu sel untuk memperbaiki mutasi itu.

Prospektif dan Etika Penggunaan CRISPR di Masa Depan

Hal ini menimbulkan sejumlah pertanyaan etika yang harus kita pertimbangkan dan mengapa saya serta rekan-rekan saya telah menyerukan jeda global dalam aplikasi klinis teknologi CRISPR di embrio manusia, untuk memberi kami waktu agar benar-benar mempertimbangkan semua berbagai implikasi dari melakukannya. Dan sebenarnya, ada preseden penting bagi jeda tersebut dari tahun 1970-an, ketika para ilmuwan berkumpul untuk menyerukan moratorium penggunaan kloning molekuler, sampai keamanan teknologi yang dapat diuji dengan hati-hati dan divalidasi.

Jadi, genom-rekayasa manusia ini bukan merupakan fiksi ilmiah lagi. Hewan dan tumbuhan dengan genom-rekayasa telah terjadi sekarang. Dan ini merupakan tanggung jawab besar untuk mempertimbangkan dengan hati-hati baik konsekuensi yang tidak diinginkan serta dampak dari terobosan ilmiah ini.