Alat Baru untuk Manipulasi Gen
Ini adalah teknik yang sangat fleksibel yang dapat digunakan para peneliti untuk dengan mudah mengubah ekspresi gen untuk lebih memahami fungsi mereka.
Apa Tepatnya CRISPR?
CRISPR adalah singkatan dari Pengulangan Palindromik Terputus Reguler - nama yang sangat membosankan untuk teknologi yang menarik. Mengapa nama yang membosankan? Hal ini karena, ketika mereka pertama kali ditemukan pada akhir 1980-an pada bakteri, tidak ada yang tahu apa yang terjadi pada peregangan pendek DNA berulang yang dipisahkan oleh urutan DNA acak. Mereka hanya beberapa fitur aneh dalam genom DNA dari beberapa bakteri.
Butuh waktu hampir 20 tahun sampai Jennifer Doudna di University of California menemukan bahwa rangkaian ini cocok dengan bagian DNA virus tertentu yang menginfeksi bakteri. Ternyata, urutan CRISPR adalah semacam sistem kekebalan untuk bakteri.
Bagaimana cara kerjanya?
Doudna dan kolaboratornya, Emmanuelle Charpentier, akhirnya menemukan bahwa, ketika terinfeksi oleh virus, bakteri yang memiliki potongan DNA pendek yang cocok dengan DNA virus ini akan menggunakannya untuk membuat RNA yang terikat pada DNA virus yang menyerang.
Kemudian, potongan kedua RNA yang terbuat dari DNA acak yang memisahkan pengulangan CRISPR berinteraksi dengan protein yang disebut Cas9. Protein ini akan membelah DNA virus dan menginaktivasi virus.
Para peneliti dengan cepat menyadari bahwa mereka dapat memanfaatkan kemampuan CRISPR ini untuk memotong urutan DNA tertentu untuk melumpuhkan gen.
Sementara ada teknik lain, seperti nuklease seng dan TALENS yang dapat digunakan untuk menargetkan dan memotong lokasi tertentu dalam DNA genomik, pendekatan ini bergantung pada protein besar untuk menargetkan pergantian ke daerah tertentu dalam DNA. Sulit untuk merancang dan melakukan modifikasi dalam skala besar dengan banyak gen menggunakan pendekatan-pendekatan awal ini.
Apa yang membuatnya begitu bermanfaat?
Sistem CRISPR hanya bergantung pada dua potongan RNA pendek: satu yang cocok dengan wilayah DNA yang ditargetkan, dan yang kedua yang mengikat protein yang disebut Cas9. Faktanya, ternyata, kedua potongan RNA pendek ini dapat digabungkan menjadi molekul RNA dual-fungsi panduan tunggal yang keduanya menargetkan sekuens DNA spesifik dan merekrut protein pembelahan Cas9. Ini berarti bahwa protein Cas9 dan satu keping RNA pendek yang memiliki 85 basa panjang adalah semua yang diperlukan untuk memotong DNA di hampir semua tempat di genom. Relatif sederhana untuk memperkenalkan DNA untuk menghasilkan RNA pemandu tunggal dan protein Cas9 hampir semua sel yang membuat CRISPR berlaku umum.
Namun, penargetan yang nyaman bukanlah satu-satunya keunggulan teknologi CRISPR di atas jari-jari TALENS dan zinc lainnya. Sistem CRISPR juga jauh lebih efisien daripada pendekatan alternatif ini.
Sebagai contoh, sebuah kelompok di Harvard menemukan bahwa CRISPR menghapus gen yang ditargetkan di 51% -79% dari kasus, sedangkan efisiensi TALENS kurang dari 34%. Karena efisiensi yang tinggi ini, kelompok lain dapat menggunakan teknologi CRISPR untuk secara langsung melumpuhkan gen pada tikus embrio untuk menghasilkan tikus transgenik dalam satu generasi. Pendekatan standar membutuhkan beberapa generasi pemuliaan untuk mendapatkan mutasi pada kedua salinan gen yang ditargetkan.
Apa lagi yang bisa dilakukan?
Selain menghapus gen, beberapa kelompok juga menyadari bahwa, dengan beberapa pergantian, sistem dapat digunakan untuk jenis manipulasi genetik lainnya. Misalnya, pada awal tahun 2013, sebuah kelompok dari MIT menunjukkan bahwa CRISPR dapat digunakan untuk memasukkan gen baru ke DNA genomik. Tak lama setelah itu kelompok di UCSF menggunakan versi modifikasi dari sistem yang dijuluki CRISPRi untuk menekan ekspresi gen target pada bakteri.
Baru-baru ini, sebuah kelompok di Duke University juga mengatur variasi sistem untuk mengaktifkan set gen. Beberapa kelompok juga sekarang bekerja dengan berbagai variasi pendekatan untuk menyaring sejumlah besar gen sekaligus untuk mencari tahu mana yang terlibat dalam berbagai respons biologis.
Teknik Baru Rekayasa Genetik Mengkilap
Tentu saja, ada kegembiraan luar biasa tentang alat baru ini untuk rekayasa genetika dan terburu-buru untuk menerapkannya untuk berbagai aplikasi. Namun, masih ada beberapa tantangan yang perlu diatasi dan, seperti yang sering terjadi dengan teknologi baru, perlu waktu untuk mencari tahu di mana keterbatasannya. Para peneliti di Harvard, misalnya, telah menemukan bahwa penargetan CRISPR mungkin tidak setepat yang diperkirakan semula. Efek off-target dari kompleks CRISPR dapat menyebabkan perubahan yang tidak diinginkan ketika mengubah DNA.
Meskipun tantangan, meskipun, CRISPR jelas telah menunjukkan potensi besar untuk memfasilitasi perubahan DNA genom yang akan membantu para peneliti lebih cepat memahami bagaimana puluhan ribu gen dalam fungsi genom manusia. Ini saja memiliki implikasi penting untuk perbaikan pengobatan penyakit dan diagnosis. Selanjutnya, dengan pengembangan tambahan, teknologi itu sendiri mungkin berguna untuk jenis terapi baru. Ini dapat memberikan pendekatan baru untuk terapi gen . Namun, kemajuan ini adalah cara lepas. Untuk saat ini, menarik melihat perkembangan pesat alat penelitian baru ini dan berpikir tentang jenis eksperimen yang memungkinkan.
(Diposting: 30 September 2013)