Dua Pelopor Pengeditan Kode Gen Revolusioner CRISPR Raih Nobel Kimia

Majalah Farmasetika – Dua ilmuwan yang memelopori teknologi pengeditan gen revolusioner berhasil meraih Hadiah Nobel Kimia tahun ini.

Pemilihan Emmanuelle Charpentier oleh Komite Nobel, sekarang di Unit Max Planck untuk Ilmu Patogen di Berlin, dan Jennifer Doudna, di Universitas California, Berkeley, mengakhiri spekulasi bertahun-tahun tentang siapa yang akan diakui atas pekerjaan mereka yang berkembang yakni alat pengeditan gen CRISPR – Cas9.

Teknologi ini memungkinkan pengeditan genom yang tepat dan telah menyebar ke seluruh laboratorium di seluruh dunia sejak dimulainya pada tahun 2010-an. Ini memiliki aplikasi yang tak terhitung jumlahnya: peneliti berharap menggunakannya untuk mengubah gen manusia untuk menghilangkan penyakit; membuat tanaman yang lebih keras; menghapus patogen dan lainnya.

“Kemampuan untuk memotong DNA yang Anda inginkan telah merevolusi ilmu kehidupan,” kata Pernilla Wittung Stafshede, seorang ahli kimia biofisik dan anggota komite kimia Nobel, pada pengumuman hadiah dikutip dari nature.

“‘Gunting genetik’ ditemukan hanya delapan tahun yang lalu, tetapi telah sangat bermanfaat bagi umat manusia.” lanjutnya.

Doudna dan Charpentier dan rekan mereka melakukan pekerjaan awal yang kritis yang mengkarakterisasi sistem, tetapi beberapa peneliti lain telah dikutip – dan diakui dalam penghargaan profil tinggi lainnya – sebagai kontributor utama dalam pengembangan CRISPR. Mereka termasuk Feng Zhang di Broad Institute of MIT dan Harvard di Cambridge, Massachusetts, George Church di Harvard Medical School di Boston, Massachusetts, dan ahli biokimia Virginijus Siksnys di Vilnius University di Lithuania (lihat ‘banyak pelopor CRISPR’).

Doudna “benar-benar tertidur lelap” ketika teleponnya yang berdengung membangunkannya dan dia menerima telepon dari seorang reporter Nature, yang menyampaikan berita tersebut.

“Saya dibesarkan di sebuah kota kecil di Hawaii dan dalam 100 juta tahun saya tidak pernah membayangkan hal ini terjadi,” kata Doudna. Aku benar-benar terpana, aku benar-benar syok.

“Saya mengenal begitu banyak ilmuwan hebat yang tidak akan pernah menerima ini, karena alasan yang tidak ada hubungannya dengan fakta bahwa mereka adalah ilmuwan yang hebat,” kata Doudna.

“Saya benar-benar merasa rendah hati.” lanjutnya.

Apa itu CRISPR yang Lahir dari bakteri

CRISPR, singkatan dari clustered regular interspaced short palindromic repeats, adalah mikroba ‘sistem kekebalan’ yang digunakan prokariota – bakteri dan archaea – untuk mencegah infeksi oleh virus yang disebut fag. Pada intinya, sistem CRISPR memberi prokariota kemampuan untuk mengenali urutan genetik yang tepat yang cocok dengan fag atau penyerang lain dan menargetkan urutan ini untuk dihancurkan menggunakan enzim khusus.

Pekerjaan sebelumnya telah mengidentifikasi enzim ini, yang dikenal sebagai protein terkait CRISPR (Cas), termasuk yang disebut Cas9. Tetapi Charpentier, yang pertama kali bekerja di Universitas Wina dan kemudian di Pusat Penelitian Mikroba Umeå di Swedia, mengidentifikasi komponen kunci lain dari sistem CRISPR, molekul RNA yang terlibat dalam mengenali urutan fag, dalam bakteri Streptococcus pyogenes, yang dapat menyebabkan penyakit pada manusia.

Charpentier melaporkan penemuan tersebut pada 2011 dan tahun itu memulai kolaborasi dengan Doudna. Dalam makalah penting tahun 2012 di Science, keduanya mengisolasi komponen sistem CRISPR – Cas9, mengadaptasinya agar berfungsi dalam tabung reaksi dan menunjukkan bahwa sistem tersebut dapat diprogram untuk memotong situs tertentu dalam DNA yang terisolasi. Sistem pengeditan gen mereka yang dapat diprogram telah mengilhami aliran emas aplikasi yang tak terhitung jumlahnya di bidang kedokteran, pertanian, dan sains dasar — ​​dan pekerjaan terus mengubah dan meningkatkan CRISPR dan untuk mengidentifikasi alat pengeditan gen lainnya.

“Kami berharap kami benar-benar dapat menerjemahkan ini ke dalam teknologi untuk menulis ulang kode genetik sel dan organisme,” kata Martin Jinek, ahli biokimia di Universitas Zurich yang merupakan postdoc di lab Doudna dan salah satu penulis pertama di Makalah sains penting.

“Apa yang tidak begitu kami hargai adalah seberapa cepat teknologi ini diadopsi oleh orang lain di lapangan dan kemudian didorong ke depan.” lanjutnya.

Berkompetisi untuk mengkomersialkan

Dalam waktu kurang dari satu dekade, para peneliti telah menggunakan CRISPR-Cas9 untuk mengembangkan tanaman yang diedit genom, serangga, model genetik, dan terapi manusia eksperimental. Uji klinis sedang dilakukan untuk menggunakan teknik ini untuk mengobati anemia sel sabit, kebutaan herediter, dan kanker. Doudna, Charpentier dan lainnya di lapangan, telah meluncurkan generasi perusahaan bioteknologi yang bertujuan mengembangkan teknik untuk mencapai tujuan ini.

Tetapi teknologinya juga menimbulkan kontroversi – khususnya untuk penerapannya yang baru lahir dalam sel manusia. Pada November 2018, ahli biofisika Tiongkok He Jiankui mengumumkan bahwa anak perempuan kembar telah lahir dari embrio yang ia dan rekannya edit menggunakan CRISPR – Cas9. Berita tersebut memicu protes: pengeditan embrio menimbulkan sejumlah masalah etika, sosial, dan keamanan, dan banyak peneliti di seluruh dunia dengan cepat mengutuk karya He.

Pada bulan September, sebuah panel internasional yang diadakan oleh masyarakat ilmiah AS dan Inggris Raya menyimpulkan lagi bahwa teknologi tersebut belum siap untuk digunakan pada embrio manusia yang akan ditanamkan.

Pekerjaan itu juga memicu pertarungan paten yang sengit – terutama antara Broad Institute dan University of California, Berkeley – yang sampai hari ini bergemuruh tentang siapa yang memiliki hak kekayaan intelektual yang menguntungkan untuk pengeditan genom CRISPR-Cas9.

Namun, Church setuju dengan bagaimana penghargaan itu dibagikan. Meskipun dia bangga dengan pekerjaan di labnya dan lab Zhang – yang mengadaptasi sistem untuk bekerja di sel mamalia, membuka pintu untuk pemodelan dan berpotensi mengobati penyakit manusia – Church mengatakan bahwa pekerjaan ini dapat diklasifikasikan sebagai rekayasa dan penemuan, daripada penemuan ilmiah.

“Saya pikir itu pilihan yang bagus,” katanya.

Selalu sulit untuk memilih penemuan sebagai hadiah, kata Francis Collins, ahli genetika dan kepala Institut Kesehatan Nasional AS di Bethesda, Maryland.

“Sebenarnya tidak ada yang muncul begitu saja,” katanya.

“Sulit saat Anda melihat penemuan apa pun untuk memutuskan siapa yang harus dipilih.”lanjutnya.

Tetapi satu aspek unik dari pengeditan genom CRISPR-Cas9 adalah kemudahan dan keserbagunaan tekniknya, tambahnya.

“CRISPR-Cas membuat ini jauh lebih mudah diterima,” kata Collins.

“Tidak ada laboratorium biologi molekuler yang saya tahu belum mulai bekerja dengan CRISPR-Cas.” tutupnya.

Sumber :

Pioneers of revolutionary CRISPR gene editing win chemistry Nobel https://www.nature.com/articles/d41586-020-02765-9

Jinek, M. et al. Science 337, 816-821 (2012).