Apa itu CRISPR? Panduan Pemula

Untuk sesuatu yang disebut “nama rumah tangga untuk ahli biologi molekuler,” banyak dari Anda mungkin belum pernah mendengar tentang CRISPR, dan tidak tahu mengapa Anda harus bersemangat (atau, mungkin, takut). Ini semua tentang terapi dan penyambungan gen tingkat lanjut – dan ini mewujudkan ide-ide fiksi ilmiah langsung menjadi kenyataan. Berikut ini FAQ singkat mengenai sains di balik CRISPR dan mengapa dunia memberikan perhatian yang begitu besar.

Oke, apa itu CRISPR dan apa kepanjangannya?

CRISPR mengacu pada rangkaian DNA tidak biasa yang membantu melindungi organisme dengan mengidentifikasi ancaman – terutama virus – dan menyerangnya. Nama itu singkatan dari Berkelompok Secara Teratur Diselingi Pendek Palindromik Berulang. Ya, kedengarannya agak konyol, tetapi sebenarnya ini adalah deskripsi yang sangat akurat ketika melihat rangkaian DNA itu sendiri. Mereka dikelompokkan, diberi jarak pada interval yang jelas, dan ketika diberi nilai huruf, mereka terlihat seperti palindrom pendek yang berulang-ulang dengan sedikit variasi.

Caroline Davis2010 | Flickr

CRISPR pertama kali diketahui pada tahun 1980an ketika para ilmuwan mempelajari genom archaea dan bakteri. Bahkan dalam genom yang relatif sederhana, para ahli biologi (terutama Francisco Mojica) mulai memperhatikan rangkaian aneh yang tampaknya berulang dengan cara yang sangat spesifik, dengan spasi di antaranya. Para ahli biologi molekuler yakin bahwa mereka mempunyai tujuan yang unik, dan teori yang berlaku segera menjadi pertahanan virus, yang akhirnya dibuktikan pada tahun 2007 di bawah arahan Philippe Horvath. Namun, baru pada awal tahun 2010-an, para peneliti mulai tertarik dengan potensi di balik CRISPR.

Jadi itu hanya untaian DNA?

Iya dan tidak. CRISPR telah menjadi sarana penyambungan gen, pengeditan, dan eksperimen umum. Untuk memahami caranya, pertama-tama penting untuk memahami peran CRISPR dalam genom, dan cara kerjanya melindungi organisme (biasanya, seperti yang kami sebutkan, bakteri). Perbandingan yang adil adalah telegraf yang mengirimkan kode Morse. Setiap urutan adalah pesan tentang serangan yang berbeda, dan setiap spasi adalah STOP yang mengakhiri pesan tersebut. Jika metafora bukan kesukaan Anda, Harvard membahasnya lebih mendalam.

Ketika suatu organisme bertemu dengan virus baru dan berbahaya, ia tidak tahu cara melindungi dirinya sendiri atau melawan virus tersebut – ia harus belajar, seperti halnya sebagian besar respons imun. Hal ini mungkin rumit, karena virus menyerang DNA secara langsung…tetapi hal ini juga membuat virus rentan dalam beberapa hal. Urutan CRISPR mencuri untaian kunci DNA dari virus dan menyimpannya dalam pesan kode Morse kecil tersebut. Ketika virus serupa menyerang lagi, CRISPR menjawab, “Oh, kami menyadari hal ini: Inilah cara untuk mengalahkannya!” Dan mengirimkan pesan kode Morse yang relevan ke medan perang.

Gambar Wikipedia

Di sana, tentara kecil CRISPR disebut Cas – enzim yang diproduksi khusus untuk misi ini dan diberi nomor sesuai tujuannya – mengikat DNA virus dan memotongnya pada titik lemahnya, menurut informasi yang dikodekan dalam pesan. Hal ini akan mematikan virus dan memungkinkan organisme berhasil mempertahankan diri.

…Oke. Mengapa hal ini menjadi penting lagi?

Karena – dan sulit untuk meremehkan pentingnya hal ini – sementara CRISPR hanya menggunakan telegrafnya sistem pertahanan terhadap virus, para ilmuwan menyadari bahwa mereka dapat menggunakan telegraf itu untuk menyampaikan apa pun. Matikan gen? Tentu (bahkan tidak harus gen virus). Aktifkan gen? Tidak masalah – cukup kirimkan instruksi yang benar melalui telegram ke tentara enzim Cas. CRISPR-Cas9 khususnya dapat menjadi alat yang sangat baik untuk mengiris, menggabungkan kembali, dan mengedit DNA secara umum, selama alat tersebut menerima pesan yang tepat.

Selama bertahun-tahun, para ilmuwan telah mencari cara untuk mengendalikan Cas9 dan, kemudian, mengembangkan panduan RNA kecil untuk Cas9 tentara dan bahkan tentara tambahan disebut Cpf1, yang lebih baik dalam infiltrasi dan ekstraksi tanpa risiko mutasi. Dibandingkan dengan ini, alat manipulasi gen yang lama dan berat tampak seperti pentungan manusia gua di samping laser bedah. Hal ini menjadi berita besar dalam komunitas ilmiah, dan sebenarnya memicu beberapa perselisihan antara berbagai kelompok dan peneliti tentang siapa yang pantas mendapatkan penghargaan untuk apa.

Sejauh ini bagus. Namun mengapa hal ini menjadi masalah besar di dunia teknologi?

Karena saat ini kita berada pada awal ledakan besar eksperimen CRISPR. Peralatan medis dan pengetahuan ilmiah kita telah mencapai titik di mana kita dapat mempraktikkan semua yang telah kita pelajari dari CRISPR dan mulai menjalankan eksperimen yang cepat dan efektif dalam penyambungan gen. Bagi mereka yang tertarik dengan teknologi canggih, Pinggir-eksploitasi ilmu pengetahuan yang layak, inilah tempatnya.

Benar-benar? Apakah Anda mengatakan bahwa kami dapat mengedit siapa punDNA sekarang?

Pertanyaan bagus. Kita belum mencapainya, namun beberapa eksperimen menjanjikan telah dilakukan. Sepasang monyet diproduksi dengan perubahan gen spesifik melalui mutasi yang ditargetkan menggunakan teknik CRISPR. Tujuannya di sini adalah untuk mengidentifikasi masalah genetik sebelum lahir dan mengganggu gen yang salah tersebut mereka tidak dapat melakukan kerusakan apa pun (yang juga penting adalah bahwa hal itu berhasil dilakukan pada monyet, bukan hanya pada monyet tikus). Eksperimen lain menunjukkan bahwa proses tersebut juga dapat digunakan mengubah DNA dengan aman untuk melawan infeksi HIV.

Namun, eksperimen paling menarik sedang berlangsung di Tiongkok, di mana para ilmuwan mencoba menggunakan teknik CRISPR menghilangkan DNA yang rusak dari sel pasien kanker paru-paru dewasa yang masih hidup. Ada banyak perhatian pada proyek ini untuk melihat seberapa suksesnya.

Baiklah: Seperti apa masa depan CRISPR?

kita punya banyak pekerjaan yang harus di lakukan. Perlu dicatat bahwa eksperimen yang disebutkan di atas memerlukan penelitian mahal dalam jangka waktu lama dan banyak sekali kasus yang gagal sebelumnya keberhasilan telah tercapai – dan meskipun demikian, mempelajari cara mengulangi eksperimen tersebut secara akurat akan membutuhkan tenaga dan investasi yang serius.

Namun hal ini lebih merupakan penyempurnaan dibandingkan penemuan baru: Dengan kata lain, ini hanya masalah waktu sebelum kita belajar menggunakan CRISPR dengan cukup baik untuk menerapkannya dalam dunia medis. Ketika hal ini mulai terjadi (dan mungkin hanya beberapa tahun lagi), banyak pertanyaan teoretis yang kita miliki tentang manipulasi gen, bayi desainer, organisme yang dipersenjatai, augmentasi manusia, dan sistem pembayaran untuk penyembuhan akan menjadi lebih dari sekadar teori.

Rekomendasi Editor

• Pengeditan gen CRISPR dapat membantu menghentikan virus unggas yang umum terjadi
• Kisah bayi CRISPR berlanjut ketika Tiongkok mengonfirmasi kehamilan kedua yang disunting gen
• Pengeditan gen CRISPR menciptakan tikus tahan kokain, bertujuan untuk memecahkan teka-teki kecanduan