Modifikasi gen berarti upaya merekayasa gen suatu organisme dengan memakai bioteknologi. Gen direkayasa dengan mengubah susunan genetik dari sel, dengan cara memperbaiki, menambah, atau menyisipkan DNA baru ke dalam sel organisme tersebut. Salah satu teknologi rekayasa genetik adalah CRISPR-cas9.
CRISPR
CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) adalah bagian dari DNA prokariota yang mengandung urutan dasar pendek dan berulang. Dalam suatu pengulangan palindrom, urutan nukleotida adalah sama dalam kedua arah. Setiap pengulangan diikuti oleh bagian pendek DNA pengatur jarak dari paparan sebelumnya oleh DNA asing (yakni suatu virus atau plasmid). Kelompok kecil dari gen cas (CRISPR-associated system) terletak di samping urutan CRISPR.
CRISPR berasal dari fenomena mekanisme pertahanan bakteri ketika melawan virus yang mencoba berkembangbiak di dalamnya atau membunuh bakteri tersebut. CRISPR merupakan bagian dari kekebalan tubuh bakteri. Bila bakteri terjangkit virus, ia lalu menyimpan bagian dari virus untuk dikenali jika sang virus menyerang lagi di lain waktu, dan juga untuk mempertahankan diri melawan virus tersebut.
Sistem CRISPR/Cas adalah suatu sistem kekebalan prokariota yang memberikan perlawanan terhadap elemen genetik asing seperti yang hadir dalam plasmid dan bakteriofag yang menyediakan bentuk sistem imun adaptif. RNA menyimpan urutan pengatur jarak yang membantu protein Cas mengenali dan memotong DNA eksogen. Protein Cas yang dipandu RNA lainnya memotong RNA asing. CRISPR ditemukan dalam sekitar 40% dari genom bakteri yang telah disekuensing dan 90% arkea yang telah disekuensing.
Versi sederhana CRISPR/Cas yang disebut CRISPR/Cas9 telah digunakan untuk memodifikasi genom. Genom sel dapat dipotong ke tempat yang diinginkan, sehingga gen yang ada dapat dihilangkan dan yang baru ditambahkan. Teknik ini dapat digunakan untuk berbagai macam hal, dari kedokteran hingga peningkatan mutu bibit.
CRISPR - cas9
CRISPR-cas9 adalah sebuah terobosan dalam dunia bioteknologi yang memungkinkan ahli genetika dan peneliti medis untuk mengedit bagian dari susunan gen dengan membuang, menambah, atau mengubah bagian DNA.
Saat ini CRISPR-cas9 menjadi metode rekayasa genetika yang paling sederhana, paling serbaguna dan tepat sasaran. Sistem CRISPR-cas9 terdiri dari dua molekul kunci untuk menjalankan tugasnya merekayasa suatu gen antara lain Cas9 dan RNA
Cas-9
Cas9 adalah suatu enzim yang berfungsi sebagai sepasang ‘gunting molekuler’ yang dapat memotong dua untai DNA di lokasi tertentu dalam susunan gen, sehingga dari situlah suatu DNA bisa ditambahkan atau dihapus.
RNA
Sepotong RNA atau disebut dengan Guide RNA (gRNA). gRNA terdiri dari sepotong untaian RNA pendek (sekitar 20 basis panjang). gRNA ini akan memandu cas9 menuju ke bagian target RNA. Hal Ini memastikan enzim cas9 memotong pada titik yang tepat di genom. gRNA dirancang untuk menemukan dan mengikat urutan tertentu dalam DNA. Ini berarti bahwa, paling tidak dalam teori, gRNA hanya akan mengikat target dan tidak pada wilayah lain dari genom.
Mekanisme CRISPR - cas 9
Setelah teridentifikasi bagian DNA yang perlu dimodifikasi, cas9 akan memotong tepat pada lokasi yang ditargetkan. Setelah DNA dipotong, peneliti menggunakan model perbaikan DNA sel itu sendiri untuk menambah atau menghapus potongan-potongan materi genetik, atau untuk membuat perubahan pada DNA dengan mengganti segmen yang ada dengan urutan DNA yang disesuaikan.
Penggunaan Rekayasa Genetika
Rekayasa genetika sangat menarik dalam pencegahan dan pengobatan penyakit manusia. Saat ini, sebagian besar penelitian tentang pengeditan genom dilakukan untuk memahami penyakit menggunakan sel dan model binatang.
Para ilmuwan terus melakukan eksperimen untuk menentukan apakah pendekatan ini aman dan efektif untuk digunakan pada manusia. Ini sedang dieksplorasi dalam penelitian tentang berbagai macam penyakit, termasuk kelainan gen tunggal seperti cystic fibrosis, hemofiilia dan lain sebagainya.
Selain itu rekayasa genetik juga menjanjikan pengobatan dan pencegahan penyakit yang lebih kompleks, seperti kanker, penyakit jantung, penyakit mental, dan infeksi human immunodeficiency virus (HIV).
Melalui teknik modifikasi genentik yang rumit telah terbukti menghasilkan produk mutasi genetik pada tanaman, buah, maupun hewan, seperti tomat yang tahan lama, buah-buahan tanpa biji, ataupun ikan zebra yang berflueresensi. Teknologi ini juga dirancang untuk mengatasi penyakit turunan pada manusia seperti buta warna, albino, diabetes mellitus dan penyakit genetik lainnya termasuk penyakit HIV/AIDS bahkan teknologi ini mampu memodifikasi sifat- sifat yang sebelumnya hanya ada di cerita fiksi ilmiah, seperti manusia super hero dengan tulang yang kuat, warna kulit berbeda, memperlambat penuaan dini dan yang lainnya.
Penelitian CRISPR
Untuk penelitian dengan CRISPR sendiri, Jennifer Doudna, salah seorang ilmuwan dari Amerika, pernah melakukan eksperimen dengan mengubah DNA tikus hitam dan dihasilkan tikus yang lahir berwarna putih.
Jauh lebih berani, para Ilmuwan China melakukan percobaan rekayasa genetik dengan teknologi CRISPR-cas9 pada embrio manusia. Mereka menyatakan bahwa telah mengubah DNA pada embrio tersebut, dan hasilnya bayi yang lahir dapat bertahan diri dari serangan virus HIV.
He Jianku, salah satu dari ilmuan China tersebut, mengklaim memakai CRISPR-cas9 yang dapat menyisipkan dan menonaktifkan gen tertentu. Dan yang mereka lakukan adalah menutup pintu masuk virus HIV, meskipun klaim ini masih belum dilakukan investigasi dan peninjauan lebih lanjut.
Belum bisa diketahui secara pasti apakah melakukan rekayasa genetik pada manusia aman atau tidak. Bila dilakukan pada embrio apakah bisa mendatangkan konsekuensi yang tidak diinginkan untuk bayi di kemudian hari.
Kelemahan Metode CRISPR
Kelemahan dalam metode ini, kadang di luar target. Maksudnya kadang modifikasi yang ditargetkan bisa meleset dari rencana. Pengaplikasian metode ini sudah di lakukan di banyak negara. Namun karena metode ini masih terbilang baru, maka masih dibutuhkan banyak penelitian dan uji coba lanjutan untuk menjadikan hasil pengaplikasin metode ini benar-benar bagus.
Pada tahun 2015, sekelompok peneliti dari China melakukan modifikasi gen pertama yang dilakukan terhadap embrio manusia. Dalam uji coba tersebut, para peneliti melakukan modifikasi gen terhadap embrio yang tidak viabel, untuk mengubah gen HBB, yang bertanggungjawab terhadap terjadinya talasemia-β. Namun hasil dari penelitian ini tidak seperti yang diharapkan. Setelah melakukan CRISPR pada 86 embrio, 54 dari 71 embrio yang bertahan kemudian diuji secara genetik. Hanya 28 sambungan yang berhasil, dan hanya satu fraksi dari itu yang berisi materi genetik pengganti. Selain itu, para peneliti juga menemukan beberapa mutasi yang tidak diinginkan. Penelitian ini terhenti akibat kurangnya keamanan dari jumlah mutasi yang tidak diinginkan tersebut.
Kontroversi CRISPR
Penggunaan CRISPR-cas9 pada manusia tentu akan mengundang pro-kontra dari banyak pihak. Bukan hal yang tidak mungkin, di masa depan teknologi rekayasa genetika ini bisa menjadi opsi terbaik dalam mengobati penyakit-penyakit seperti HIV, AIDS, kanker, dan lain sebagainya.
Atau bahkan di masa depan orang tua dapat memesan kepada para peneliti untuk mendesain anaknya sesuai keinginan mereka.
Hal inilah yang telah diramalkan oleh Stephen Hawking akan munculnya ras manusia super berkat teknologi rekayasa genetika. Dengan teknologi ini mereka mampu memodifikasi DNA untuk meningkatkan kecerdasan atau kemampuan.
source:
https://id.wikipedia.org/wiki/CRISPR
https://saintif.com/crispr-rekayasa-genetika/
https://sains.kompas.com/read/2019/08/20/180000423/mengenal-crispr-metode-baru-untuk-mengganti-dan-modifikasi-gen?page=all