Terobosan CRISPR: Ilmuwan Sekarang Dapat Menghidupkan dan Mematikan Gen Seketika

Sistem pengeditan gen CRISPR-Cas9 yang telah merevolusi rekayasa genetika selama dekade terakhir melibatkan pemotongan untaian DNA yang merupakan proses sulit dan dapat mengakibatkan perubahan genetik yang tidak diinginkan.

Sekarang, terima kasih kepada para peneliti di Institut Teknologi Massachusetts dan Universitas California, San Francisco (UCSF), teknologi pengeditan gen baru yang disebut CRISPRoff dapat mengubahnya, menurut siaran pers.

Teknik yang dijelaskan dalam makalah terbitan Cell pada tanggal 9 April, dapat dibalik tidak seperti CRISPR tradisional, dan perubahan yang diperkenalkan bahkan dapat diturunkan ke baris sel di masa depan. Protein pengedit gen yang tidak merusak ini bertindak sebagai sakelar mati sederhana untuk gen, menciptakan kembali manfaat sistem CRISPR-Cas9 yang banyak digunakan tanpa merusak materi genetik sel.

"Maju cepat empat tahun [dari hibah awal], dan CRISPRoff akhirnya bekerja seperti yang dibayangkan dalam cara fiksi ilmiah," kata rekan penulis senior Luke Gilbert. "Sangat menyenangkan melihatnya bekerja dengan sangat baik dalam latihan."

"Kisah besarnya di sini adalah kita sekarang memiliki alat sederhana yang dapat membungkam sebagian besar gen," kata Jonathan Weissman, yang juga seorang profesor biologi di MIT dan peneliti di Howard Hughes Medical Institute. "Kami dapat melakukan ini untuk beberapa gen pada saat yang sama tanpa kerusakan DNA, dengan homogenitas yang tinggi, dan dengan cara yang dapat dibalik. Ini adalah alat yang hebat untuk mengontrol ekspresi gen."

'Rekayasa genetika 2.0'

Dalam sistem CRISPR-Cas9 klasik, sulit untuk membatasi hasil, di mana para peneliti melihat peluang untuk jenis editor gen yang berbeda.

Para peneliti menciptakan mesin protein kecil untuk membangun editor epigenetik yang dapat meniru metilasi DNA alami, yang merupakan mekanisme epigenetik yang terjadi dengan penambahan gugus metil (CH3) ke DNA. Mesin, dipandu oleh RNA kecil, dapat mengubah gugus metil ke titik tertentu pada untai. Gen yang dimetilasi kemudian "dibungkam", atau dimatikan, dari situlah nama mesin itu berasal.

Ini tidak mengubah urutan untai DNA, memungkinkan para peneliti membalikkan efek pembungkaman menggunakan enzim yang menghilangkan gugus metil. Para peneliti menyebut metode ini CRISPRon.

Para peneliti menemukan bahwa mereka dapat menggunakan tombol on-off ini untuk menargetkan sebagian besar gen dalam genom manusia. Selain itu, ia bekerja untuk gen itu sendiri serta daerah lain dari DNA yang mengontrol ekspresi gen tanpa mengkode protein.

Selain itu, daerah metilasi besar yang disebut pulau CpG, sesuatu yang dianggap perlu untuk mekanisme metilasi DNA, juga dibungkam oleh CRISPRoff.

CRISPRoff untuk aplikasi praktis

Metode tersebut diuji pada sel induk yang berpotensi majemuk terinduksi, yaitu sel yang dapat berubah menjadi jenis sel lain di dalam tubuh. Ketika para peneliti membungkam sebuah gen dalam sel induk dan mendorongnya untuk berubah menjadi neuron, terlihat bahwa gen tersebut tetap dibungkam di 90 persen sel. Ini mengungkapkan bahwa sel mempertahankan memori modifikasi epigenetik yang dibuat oleh sistem CRISPRoff.

Penyebab Kematian Keluarga Kalideres Bukan Kelaparan

Ilmuwan Temukan ”Lautan” Besar di Dekat Inti Bumi

Bagaimana DNA Testing Kit Dapat Menghasilkan Bioweapon yang Ditargetkan

Dalam studi lain, para peneliti menggunakan teknologi untuk membungkam protein Tau, yang dapat membentuk gumpalan di otak yang menyebabkan hilangnya memori dan terlibat dalam penyakit Alzheimer, di neuron. Terlihat bahwa, meskipun tidak sepenuhnya mati, CRISPRoff dapat digunakan untuk menurunkan ekspresi Tau. "Apa yang kami tunjukkan adalah bahwa ini adalah strategi yang layak untuk membungkam Tau dan mencegah protein tersebut diekspresikan," kata Weissman. "Pertanyaannya adalah, bagaimana Anda menyampaikan ini kepada orang dewasa? Dan apakah itu benar-benar cukup untuk memengaruhi Alzheimer? Itu adalah pertanyaan terbuka yang besar, terutama yang terakhir."

Para peneliti sekarang mencari cara baru untuk menerapkan teknologi pengeditan gen. "Dengan teknologi CRISPRoff baru ini, Anda dapat [mengekspresikan protein secara singkat] untuk menulis program yang diingat dan dijalankan tanpa batas waktu oleh sel," kata Gilbert. "Ini mengubah permainan jadi pada dasarnya Anda menulis perubahan yang diturunkan melalui divisi sel - dalam beberapa hal, kita dapat belajar membuat CRISPR-Cas9 versi 2.0 yang lebih aman dan sama efektifnya, dan dapat melakukannya semua hal lain."