Dijelaskan: Hadiah Nobel dalam Kimia untuk gunting untuk mengedit gen

Emmanuelle Charpentier, Jennifer Doudna berbagi Hadiah untuk kimia CRISPR, yang memungkinkan para ilmuwan untuk 'memotong-menempel' di dalam urutan genetik. Ini memiliki berbagai kegunaan potensial, tetapi juga menimbulkan masalah etika.

Pertama, para peneliti secara artifisial membuat RNA pemandu, yang membantu membawa gunting genetik ke tempat di genom di mana pemotongan akan dilakukan. Untuk mengedit gen, mereka secara khusus merancang template DNA kecil. Ketika sel memperbaiki potongan, itu akan menggunakan templat DNA ini. Ini mengubah kode dalam genom. (Johan Jarnestad/Akademi Ilmu Pengetahuan Kerajaan Swedia)

Kesederhanaannya sering dibandingkan dengan mekanisme 'Potong-Salin-Tempel' di pengolah kata apa pun (atau mungkin, mekanisme 'Temukan-Ganti' yang sama umum), sementara penggunaannya berpotensi mengubah manusia, dan semua bentuk kehidupan lainnya. Ini berpotensi menghilangkan genetik, dan penyakit lainnya, melipatgandakan produksi pertanian, memperbaiki kelainan bentuk, dan bahkan membuka kemungkinan yang lebih kontroversial untuk menghasilkan 'bayi desainer', dan membawa kesempurnaan kosmetik. Akibatnya, apa pun yang terkait dengan fungsi gen dapat diperbaiki, atau 'diedit'.

Teknologi CRISPR (kependekan dari Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) untuk pengeditan gen telah memicu kegembiraan yang luar biasa sejak dikembangkan pada tahun 2012, baik karena janji yang dimilikinya dalam meningkatkan kualitas hidup, dan bahaya penyalahgunaannya. Ratusan ilmuwan dan laboratorium sejak itu mulai mengerjakan teknologi untuk berbagai kegunaan. Dalam delapan tahun terakhir, teknologi telah membawa serangkaian penghargaan dan penghargaan bagi para pengembangnya. Pada hari Rabu, itu memuncak dalam Hadiah Nobel Kimia untuk dua wanita yang memulai semuanya, Emmanuelle Charpentier dari Prancis yang berusia 52 tahun, dan Jennifer Doudna dari Amerika yang berusia 56 tahun.

Ini mungkin satu-satunya waktu dalam sejarah Hadiah Nobel bahwa dua wanita telah dinyatakan sebagai pemenang tunggal.

Teknologi

Mengedit, atau memodifikasi, urutan gen bukanlah hal baru. Ini telah terjadi selama beberapa dekade sekarang, khususnya di bidang pertanian, di mana beberapa tanaman telah dimodifikasi secara genetik untuk memberikan sifat-sifat tertentu.

Tetapi apa yang telah dilakukan CRISPR adalah membuat pengeditan gen menjadi sangat mudah dan sederhana, dan pada saat yang sama sangat efisien. Dan kemungkinannya hampir tak terbatas, kata Debojyoti Chakraborty yang bekerja dengan teknologi ini di CSIR-Institute of Genomics and Integrative Biology yang berbasis di New Delhi.

Intinya, teknologi bekerja dengan cara yang sederhana — ia menempatkan area spesifik dalam urutan genetik yang telah didiagnosis sebagai penyebab masalah, memotongnya, dan menggantinya dengan urutan baru dan benar yang tidak lagi menyebabkan masalah. masalah.

Teknologi ini mereplikasi mekanisme pertahanan alami pada beberapa bakteri yang menggunakan metode serupa untuk melindungi diri dari serangan virus.

Molekul RNA diprogram untuk menemukan urutan bermasalah tertentu pada untai DNA, dan protein khusus yang disebut Cas9, yang sekarang sering digambarkan dalam literatur populer sebagai 'gunting genetik', digunakan untuk memecahkan dan menghapus urutan bermasalah. Sebuah untai DNA, ketika rusak, memiliki kecenderungan alami untuk memperbaiki dirinya sendiri. Tetapi mekanisme perbaikan otomatis dapat menyebabkan pertumbuhan kembali urutan yang bermasalah. Para ilmuwan campur tangan selama proses perbaikan otomatis ini dengan menyediakan urutan kode genetik yang diinginkan, yang menggantikan urutan aslinya. Ini seperti memotong sebagian ritsleting panjang di suatu tempat di antaranya, dan mengganti bagian itu dengan segmen baru.

Ekspres Dijelaskansekarang aktifTelegram. Klik di sini untuk bergabung dengan saluran kami (@ieexplained) dan tetap update dengan yang terbaru

Karena seluruh proses dapat diprogram, ia memiliki efisiensi yang luar biasa, dan telah membawa hasil yang hampir ajaib. Ada banyak sekali penyakit dan kelainan, termasuk beberapa bentuk kanker , yang disebabkan oleh mutasi genetik yang tidak diinginkan. Ini semua bisa diperbaiki dengan teknologi ini. Ada aplikasi yang luas di tempat lain juga. Urutan genetik organisme penyebab penyakit dapat diubah untuk membuatnya tidak efektif. Gen tanaman dapat diedit untuk membuatnya tahan terhadap hama, atau meningkatkan toleransinya terhadap kekeringan atau suhu.

Dalam hal implikasinya, ini mungkin merupakan penemuan paling signifikan dalam ilmu kehidupan setelah penemuan struktur heliks ganda molekul DNA pada 1950-an, kata Siddharth Tiwari dari National Agri-Food Biotechnology Institute yang berbasis di Mohali. menggunakan teknologi CRISPR pada gen tanaman pisang.

Emmanuelle Charpentier dan Jennifer Doudna, karena menemukan gunting genetik CRISPR/Cas9, yang dapat digunakan untuk mengubah DNA makhluk hidup.

Pemenang

Charpentier dan Doudna bekerja secara independen ketika mereka menemukan potongan informasi yang berbeda yang kemudian digabungkan untuk dikembangkan menjadi teknologi ini. Charpentier, seorang ahli biologi yang saat itu bekerja di sebuah laboratorium di Swedia, membutuhkan keahlian seorang ahli biokimia untuk memproses informasi baru yang dia dapatkan tentang urutan genetik pada bakteri tertentu yang telah dia kerjakan yang disebut Streptococcus pyogenes.

Dia telah mendengar tentang pekerjaan Doudna di University of California, Berkeley, dan keduanya kebetulan bertemu di sebuah konferensi ilmiah di Puerto Rico pada tahun 2011, menurut sebuah akun yang diterbitkan di situs web Hadiah Nobel. Chapentier mengusulkan sebuah kolaborasi, yang disetujui oleh Doudna. Kelompok penelitian mereka kemudian berkolaborasi jarak jauh selama tahun depan. Dalam setahun, mereka telah mampu menghasilkan teknologi revolusioner penyuntingan gen.

Beberapa ilmuwan dan kelompok penelitian lain juga memberikan kontribusi penting dalam pengembangan teknologi ini. Seseorang seperti Virginijus Siksnys, seorang ahli biokimia yang bekerja di Universitas Vilnius di Lithuania, dikenal luas sebagai salah satu penemu teknologi ini. Faktanya, Siksnys berbagi Hadiah Kavli 2018 dalam Nanoscience dengan Doudna dan Chapentier untuk teknologi ini. Tetapi kontribusi mani dari kedua wanita itu tidak terbantahkan. Prestasi mereka telah diakui melalui beberapa penghargaan bergengsi dalam beberapa tahun terakhir, termasuk Breakthrough Prize in Life Sciences pada 2015 dan Wolf Prize in Medicine awal tahun ini.

Ada beberapa gumaman di komunitas ilmiah tentang Nobel Kimia yang diberikan kepada ahli biologi. Namun rupanya ini bukan fenomena baru. Peran sentral kimia dalam ilmu kehidupan - pada tingkat molekuler, biologi pada dasarnya adalah kimia - telah memastikan bahwa semakin banyak hadiah Nobel baru-baru ini diberikan untuk pekerjaan di bidang biokimia. Faktanya, sebuah makalah penelitian yang diterbitkan awal tahun ini telah menunjukkan perubahan bertahap dalam sifat hadiah Kimia. Menurut Chemistry World, sebuah majalah berita yang diterbitkan oleh Royal Society of Chemistry, dari 189 ilmuwan yang dianugerahi Nobel Kimia sejauh ini, 59 telah bekerja di bidang biokimia. Ini lebih dari cabang kimia lainnya.

Baca juga | Hadiah Nobel untuk Fisika dan Obat

Kekhawatiran Etis

Pada November 2018, seorang peneliti Tiongkok di Shenzen menciptakan sensasi internasional dengan klaimnya bahwa ia telah mengubah gen embrio manusia yang akhirnya menghasilkan kelahiran bayi perempuan kembar. Ini adalah kasus pertama yang didokumentasikan dari 'bayi desainer' yang diproduksi menggunakan alat pengeditan gen baru seperti CRISPR, dan mengangkat jenis kekhawatiran etis yang telah dibicarakan oleh para ilmuwan seperti Doudna.

Dalam kasus si kembar Cina, gen diedit untuk memastikan bahwa mereka tidak terinfeksi HIV, virus yang menyebabkan AIDS. Sifat khusus ini kemudian akan diwarisi oleh generasi berikutnya juga. Kekhawatirannya bukan pada alasan penggunaan teknologi, melainkan etika menghasilkan bayi dengan sifat genetik tertentu. Para ilmuwan menunjukkan bahwa masalah dalam kasus ini, potensi infeksi virus HIV, sudah memiliki solusi dan pengobatan alternatif lain. Yang memperburuk keadaan adalah bahwa penyuntingan gen mungkin dilakukan tanpa izin atau pengawasan peraturan. Yang lain juga menunjukkan bahwa sementara teknologi CRISPR sangat tepat, itu tidak 100 persen akurat, dan ada kemungkinan bahwa beberapa gen lain juga dapat diubah secara tidak sengaja.

Doudna sendiri telah berkampanye untuk pengembangan aturan dan pedoman internasional untuk penggunaan teknologi CRISPR, dan telah menganjurkan penghentian sementara aplikasi semacam ini sampai saat itu.

Bagikan Dengan Temanmu: