Sel perut dengan hemochromatosis herediter, merupakan penumpukan zat besi yang tidak sehat yang disebabkan oleh perubahan genetik tunggal. Ilmuwan menggunakan teknik baru yang disebut basic editing untuk memperbaiki mutasi ini pada sel manusia.
Mungkin Anda pernah mendengar tentang pisau bedah molekuler CRISPR-Cas9, yang bisa mengedit atau menghapus keseluruhan gen. Sekarang, para ilmuwan telah mengembangkan versi yang lebih tepat dari alat pengeditan DNA yang dapat memperbaiki segmen genom seseorang yang lebih kecil sekalipun.
Dalam dua penelitian yang dipublikasikan hari ini, satu di Nature dan yang lainnya di Science, para periset dari Broad Institute of MIT dan Harvard menggambarkan cara baru untuk mengedit DNA dan RNA, yang disebut pengeditan dasar. Pendekatan itu pada suatu hari bisa mengobati berbagai penyakit warisan, beberapa di antaranya saat ini tidak memiliki pilihan pengobatan.
Genom manusia mengandung enam miliar huruf DNA, atau basis kimia yang dikenal sebagai A, C, G dan T. Huruf-huruf ini memasangkan huruf A dengan huruf T dan C dengan G-untuk membentuk heliks ganda DNA. Pengeditan dasar, yang menggunakan versi CRISPR yang dimodifikasi, mampu mengubah satu huruf ini setiap saat tanpa membuat jeda pada struktur DNA.
Itu berguna karena terkadang hanya satu pasangan dasar dalam untaian DNA yang panjang yang bisa ditukarkan, dihapus, atau disisipkan – sebuah fenomena yang disebut mutasi titik. Mutasi titik membentuk 32.000 dari 50.000 perubahan genom manusia yang diketahui terkait dengan penyakit.
Dalam studi Nature, peneliti yang dipimpin oleh David Liu, seorang profesor kimia Harvard dan anggota Institut Terbuka, dapat mengubah A menjadi G. Perubahan semacam itu akan membahas sekitar separuh dari 32.000 mutasi titik yang diketahui yang menyebabkan penyakit.
Untuk melakukannya, mereka memodifikasi CRISPR sehingga hanya menargetkan basis tunggal. Alat pengeditan mampu mengatur ulang atom-atom di A sehingga menyerupai g, menipu sel-sel untuk memperbaiki untai DNA lainnya untuk menyelesaikan saklar. Akibatnya, pasangan basis A-T menjadi G-C satu. Teknik ini pada dasarnya menulis ulang kesalahan dalam kode genetik alih-alih memotong dan mengganti keseluruhan potongan DNA.
“Metode pengeditan genom standar, termasuk penggunaan CRISPR-Cas9, membuat jeda ganda dalam DNA, yang sangat berguna saat tujuannya adalah memasukkan atau menghapus basis DNA,” kata Liu dalam sebuah konferensi dengan wartawan pada hari Selasa. “Tapi ketika tujuannya adalah memperbaiki mutasi titik, pengeditan dasar menawarkan solusi yang lebih efisien dan lebih bersih.”
Liu mengatakan bahwa pengeditan dasar tidak dimaksudkan untuk menjadi pengganti pengeditan gen tradisional dengan CRISPR, namun merupakan pilihan lain untuk mengubah genom tersebut dalam upaya memperbaiki penyakit. Jika CRISPR mirip dengan gunting, pengeditan dasar lebih seperti pensil, katanya.
Sebelumnya, para periset telah menciptakan editor dasar yang mampu menukar tempat jenis berlawanan dari G menjadi A. Substitusi G untuk A di bagian DNA tertentu mewakili sekitar 15 persen mutasi titik terkait penyakit. Pada bulan September, periset China melaporkan bahwa mereka menggunakan salah satu alat pengeditan ini dalam embrio untuk menghilangkan mutasi genetik yang Bekerja di sel yang diambil dari pasien, Liu dan rekan-rekannya menggunakan alat pengeditan dasar mereka untuk memperbaiki mutasi titik yang menyebabkan hemochromatosis turun-temurun, sebuah kelainan yang menyebabkan tubuh menyerap terlalu banyak zat besi dari makanan. Besi berlebih ini bisa terbentuk seiring berjalannya waktu dan menyebabkan kanker hati dan penyakit hati lainnya, diabetes, penyakit jantung, atau penyakit sendi.
Liu dan timnya juga menggunakan editor dasar di sel manusia untuk menginduksi mutasi yang menekan anemia sel sabit. Dalam kedua penelitian tersebut, mereka mendeteksi hampir tidak ada efek yang tidak tepat sasaran, atau penyisipan DNA atau delesi yang tidak diinginkan, yang menjadi perhatian dengan cara tradisional menggunakan CRISPR untuk mengedit seluruh gen.
Dalam studi Ilmu Pengetahuan baru, Feng Zhang, dari Institut Luas dan MIT, menggunakan metode pengeditan dasar yang serupa untuk menargetkan huruf-huruf individual di RNA, sepupu kimia DNA. RNA secara alami mendegradasi dalam tubuh, sehingga pengeditan RNA tidak akan menghasilkan perubahan permanen pada genom seseorang.
Ross Wilson, dari Genomics Inovatif Institute di University of California, Berkeley, mengatakan bahwa pengeditan dasar pada akhirnya bisa menjadi cara yang lebih baik untuk mengobati beberapa penyakit. Dia mengatakan pasangan basa tunggal seperti sebuah kata dalam sebuah paragraf teks. Dengan teknologi CRISPR konvensional, Anda harus mengganti seluruh paragraf.
“terdapat banyak DNA utuk dipindahkan,” katanya. Dengan pengeditan dasar, Anda bisa mengubah satu kata saja.
Liu mengatakan dia berharap bahwa pengeditan dasar DNA dan RNA dapat digunakan sebagai pendekatan gratis untuk “serangkaian aplikasi terapeutik potensial.”
Laboratoriumnya sedang mengeksplorasi pengeditan dasar untuk memperbaiki gangguan pada darah, gangguan neurologis, tuli bawaan, dan kebutaan bawaan
