Mengenal Lebih Jauh tentang Pengeditan Genom CRISPR

Table of Contents

 

Ilustrasi Pengeditan Genom CRISPR. (Foto : Scientific American)

INFOLABMED.COM - Teknologi terbaru dalam bidang genetika dan biologi, CRISPR, telah mengubah paradigma dalam pengeditan genom dan diagnosis penyakit. 

Mari kita bahas apa itu CRISPR, bagaimana cara kerjanya, dan aplikasi praktisnya dalam pengembangan obat-obatan baru dan rekayasa organisme.

Apa Itu CRISPR?

CRISPR adalah singkatan dari Clustered Regularly Interspaced Short Repeats, sekelompok urutan DNA yang ditemukan pada bakteri yang bertindak sebagai sistem pertahanan terhadap virus. 

Ketika bakteri diserang oleh virus, urutan DNA ini disusun kembali dengan "spacer" dari urutan virus yang menyerang. 

Jika bakteri tersebut kembali diserang oleh virus yang sama, CRISPR bertindak seperti bank memori, memudahkan dalam pertahanan sel.

Sejarah Penemuan CRISPR

Penemuan pengulangan DNA terkumpul terjadi secara independen pada tahun 1980-an dan 1990-an oleh para peneliti di Jepang, Belanda, dan Spanyol.

 Akronim CRISPR diusulkan oleh Francisco Mojica dan Ruud Jansen pada tahun 2001 untuk mengurangi kebingungan yang disebabkan oleh penggunaan akronim yang berbeda oleh tim peneliti yang berbeda dalam literatur ilmiah. 

Mojica menghipotesiskan bahwa CRISPR adalah bentuk kekebalan bakteri yang diperoleh.

 Pada tahun 2007, sebuah tim yang dipimpin oleh Philippe Horvath secara eksperimental memverifikasi hal ini. 

Tidak lama setelah itu, ilmuwan menemukan cara untuk memanipulasi dan menggunakan CRISPR di laboratorium. 

Pada tahun 2013, laboratorium Zhang menjadi yang pertama kali mempublikasikan metode pengembangan CRISPR untuk digunakan dalam pengeditan genom pada tikus dan manusia.

Bagaimana CRISPR Bekerja

Pada dasarnya, CRISPR alami memberikan kemampuan pencarian dan penghancuran bagi sel. 

Pada bakteri, CRISPR bekerja dengan cara mentranskripsi urutan spacer yang mengidentifikasi DNA virus target. 

Salah satu enzim yang dihasilkan oleh sel (misalnya, Cas9) kemudian berikatan dengan DNA target dan memotongnya, menonaktifkan gen target dan menyebabkan virus mati.

Di laboratorium, Cas9 atau enzim lain memotong DNA, sementara CRISPR memberitahunya tempat untuk memotong. 

Alih-alih menggunakan tanda-tanda virus, para peneliti menyesuaikan spacer CRISPR untuk mencari gen yang diminati. 

Ilmuwan telah memodifikasi Cas9 dan protein lainnya, seperti Cpf1, sehingga mereka dapat memotong atau mengaktifkan suatu gen. 

Mematikan dan menghidupkan suatu gen memudahkan ilmuwan untuk mempelajari fungsi gen tersebut. 

Memotong urutan DNA membuatnya mudah untuk diganti dengan urutan yang berbeda.

Mengapa Menggunakan CRISPR?

CRISPR bukanlah alat pengeditan gen pertama dalam kotak alat biologis molekuler para ahli. 

Teknik lain untuk pengeditan gen termasuk zinc finger nucleases (ZFN), transcription activator-like effector nucleases (TALEN), dan meganuklease rekayasa dari elemen genetik bergerak. 

CRISPR adalah teknik yang serbaguna karena biayanya yang efektif, memungkinkan untuk seleksi target yang sangat besar, dan dapat mengincar lokasi yang tidak dapat diakses oleh beberapa teknik lainnya. 

Tetapi, alasan utama kenapa ini menjadi perhatian besar adalah karena cara penggunaannya yang sangat sederhana. 

Yang dibutuhkan hanyalah lokasi target 20 nukleotida, yang dapat dibuat dengan membangun panduan. 

Mekanisme dan tekniknya sangat mudah dipahami dan digunakan sehingga menjadi standar dalam kurikulum biologi sarjana.

Penggunaan CRISPR

Peneliti menggunakan CRISPR untuk membuat model sel dan hewan untuk mengidentifikasi gen yang menyebabkan penyakit, mengembangkan terapi gen, dan merekayasa organisme agar memiliki sifat yang diinginkan.

Proyek penelitian saat ini meliputi:

• Mengaplikasikan CRISPR untuk mencegah dan mengobati HIV, kanker, penyakit sel sabit, Alzheimer, distrofi otot, dan penyakit Lyme. Secara teoritis, setiap penyakit dengan komponen genetik dapat diobati dengan terapi gen.
• Mengembangkan obat-obatan baru untuk mengobati kebutaan dan penyakit jantung. CRISPR/Cas9 telah digunakan untuk menghapus mutasi yang menyebabkan retinitis pigmentosa.
• Memperpanjang masa simpan makanan yang mudah rusak, meningkatkan resistensi tanaman terhadap hama dan penyakit, dan meningkatkan nilai nutrisi dan hasil. Sebagai contoh, sebuah tim dari Universitas Rutgers telah menggunakan teknik ini untuk membuat anggur tahan terhadap embun tepung.
• Menanamkan organ babi (xenotransplantasi) ke dalam manusia tanpa penolakan.
• Mengembalikan mamut berbulu dan mungkin dinosaurus dan spesies yang sudah punah lainnya.
• Membuat nyamuk tahan terhadap parasit Plasmodium falciparum yang menyebabkan malaria.

Jelas, CRISPR dan teknik pengeditan genom lainnya kontroversial. Pada Januari 2017, FDA AS mengusulkan pedoman untuk mencakup penggunaan teknologi ini. 

Pemerintah lain juga sedang mengerjakan regulasi untuk menyeimbangkan manfaat dan risiko.

Dengan kemampuan untuk mengedit genom dengan presisi tinggi, CRISPR membuka pintu menuju perawatan penyakit genetik yang lebih efektif, pengembangan obat baru, dan rekayasa organisme yang bermanfaat bagi kesehatan dan pertanian. 

Namun, sementara potensi CRISPR sangat menggembirakan, kita juga harus mempertimbangkan implikasi etis dan regulasi yang tepat untuk mengelola teknologi ini dengan bijaksana.***