Baca Juga : Mengenal CRISPR/Cas9 Alat penyuntingan gen CRISPR telah menjadi fokus terhadap banyak penelitian, dan juga telah menjadi sebuah kontroversi semenjak kemunculannya. Dengan CRISPR, para ilmuwan dapat memotong dan menyalin DNA, mengubah urutannya dengan sangat detail sehingga dapat memodifikasi organisme, menyembuhkan kelainan genetik juga menghidupkan dan mematikan gen. Meski telah menjadi sangat populer dalam beberapa tahun belakangan, masih banyak hal yang belum diketahui dari CRISPR dan juga hal yang perlu dipelajari. Berikut adalah lima fakta sekaligus misteri dari CRISPR. 1. Asal-usul CRISPR Prokariot, seperti bakteri, biasanya hidup di dalam lingkungan yang penuh ancaman dari invasi genetik. Bakteri dapat diinfeksi oleh virus yang membajak bagian tubuh bakteri untuk terus memproduksi lebih banyak virus, yang kemudian memenuhi sel dan membunuh sel bakteri yang dibajaknya.Untuk melindungi diri dari serangan virus dan dari DNA asing, seperti plasmid, bakteri mempunyai sistem imun molekuler–sebuah mesin protein yang dedesain untuk mengenali urutan DNA yang dimiliki oleh virus dan memotongnya. Mesin protein inilah yang dikenal sebagai sistem CRISPR/Cas. Segmen dari RNA CRISPR mencari rangkaian pendek DNA virus yang sesuai, dan enzim Cas akan memotongnya tepat pada titik tertentu dari DNA untuk melucuti virus. Bagaimana hal secanggih ini dapat dimiliki oleh prokariot? Pertanyaan tersebut masih belum dapat dijawab, namun teori yang paling banyak dipercaya saat ini adalah bahwa sistem ini berasal dari transposons–sebuah “jumping gene” yang dapat melompat dari satu posisi ke posisi lain pada gen. Biologis Evolusi Eugene Koonin dari National Institutes of Health Amerika Serikat, dan koleganya menemukan sebuah jenis elemen genetik bergerak seperti ini yang mengkodekan protein Cas1, protein yang terlibat dalam masuknya spacer dalam gen. Dia menyebutnya sebagai “casposon”,¹ dan menyebut bahwa inilah yang kemudian menjadi asal-usul dari imunitas CRISPR/Cas. Peneliti saat ini sedang mempelajari mengenai bagaimana proses ini kemudian akhirnya berubah menjadi sebuah sistem yang canggih seperti CRISPR. 2. Mekanisme Kerja Banyak dari detail molekuler protein Cas yang telah diteliti mekanismenya dalam beberapa tahun terakhir. Namun DNA virus hampir identik dengan DNA prokariot. Lalu bagaimana cara protein Cas ini mengetahui DNA mana yang akan ditambahkan pada memori CRISPR/Cas? Enzim Cas dianggap sebagai pedang mermata dua, karena jika dalam prosesnya Cas menambahkan sedikit potongan dari DNA host, maka sangatlah berisiko untuk terjadi bunuh diri sel akibat serangan autoimun. Walau begitu, beberapa bunuh diri sel tidak akan menjadi masalah jika sel-sel lainnya dapat berhasil bertahan setelah serangan virus. Bahkan, ketika virus menginfiltrasi suatu ekosistem bakteri, biasanya hanya terdapat satu dari sepuluh juta bakteri yang mendapatkan spacer untuk kemudian digunakan sebagai perlindungan tubuhnya. Hal inilah yang membuat apa yang mendorong terjadinya akuisisi dari spacer, dan juga untuk mempelajari mengapa sebuah sel sukses, sedangkan sel lainnya tidak berhasil. 3. Fungsi Lain dari CRISPR/Cas Pada beberapa bakteri, komposisi sistem CRISPR melakukan lebih dari sekedar menyingkirkan gangguan pada sel host. Komponen CRISPR/Cas mengontrol perbaikan DNA, ekspresi gen, dan formasi dari biofilm. Mereka juga dapat melihat kemampuan sebuah bakteri untuk menginfeksi makhluk lain. Contohnya, Legionella pneumophila, yang menyebabkan penyakit Legionnaires, memiliki protein Cas2 untuk menginfeksi amoeba yang merupakan host natural mereka.² 4. Hanya Beberapa Mikroba yang Menggunakan CRISPR Lebih dari 90% prokariot archaea memiliki imunitas berbasis CRISPR, dan hanya sepertiga dari bakteri yang menggunakannya. Tidak ada organisme non-prokariot yang menggunakan model imun seperti ini. Lingkungan ekstrem nampaknya cenderung mendukung sistem CRISPR/Cas, walau begitu, sistem ini juga tetap hadir pada beberapa bakteri yang tinggal pada habitat yang lebih aman. Contohnya patogen burung Mycoplasma gallisepticum membuang sistem CRISPR/Cas-nya ketika ia berganti host dari ayam ke burung kutilang liar. Tidak ada yang mengetahui secara pasti alasan mengapa sistem ini lebih berguna pada ayam dibandingkan pada burung kutilang liar. 5. Jenis CRISPR/Cas Karena kesederhanaan dan fleksibilitasnya dalam penyuntingan gen, sistem CRISPR/Cas9 adalah yang paling banyak digunakan. Namun pada mikroba, terdapat banyak jenis dari sistem CRISPR/Cas dan mereka seringkali mencampur dan mencocokkan sistem yang berbeda-beda. Para ilmuwan telah mengenali enam tipe CRISPR yang berbeda, dengan 19 subtipe. Sistem CRISPR/Cas9 misalnya, adalah sistem tipe II yang menggunakan molekul RNA yang ditranskripsi dari rangkaian spacer untuk mengarahkan enzim agar memotong virus yang menginvasi atau DNA plasmid. Namun terddapat pula enzim sistem tipe IV yang baru saja ditemukan tahun lalu, yang lebih memilih untuk memotong RNA daripada DNA.³ Kemudian ada juga sistem tipe III, yang merupakan sistem CRISPR/Cas yang paling sering ditemukan di alam, namun juga merupakan sistem yang paling sedikit dimengerti. Sampai saat ini, yang diketahui mengenai sistem ini adalah bahwa mereka merespon bukan terhadap RNA atau DNA yang menginvasi, melainkan terhadap transkripsi DNA ke RNA. Walaupun sistem CRISPR/Cas9 telah memulai uji coba pada embrio manusia pada tahun 2015, dan proposal penelitian untuk menggunakan CRISPR/Cas9 untuk terapi kanker telah disetujui pada tahun 2016 lalu, mungkin masih butuh beberapa tahun lagi agar CRISPR/Cas9 dapat digunakan secara rutin pada manusia. Saat ini, riset masih terfokus pada model hewan atau sel tubuh manusia yang diisolasi, dengan tujuan agar suatu hari nanti dapat menggunakan teknologi ini untuk secara rutin diaplikasikan pada penyakit manusia. Kontroversi juga terus mengalir bersama dengan semakin populernya teknologi ini. Garis etis dan moral dari penggunaan CRISPR/Cas masih menjadi perdebatan. Apakah CRISPR/Cas akan digunakan untuk mendesain bayi-bayi tanpa penyakit dan mengeliminasi penyakit-penyakit genetik? Apakah kita dapat menghapus satu spesies, seperti nyamuk yang membawa penyakit menular? Apa dampak terhadap ekosistem dan dunia yang terjadi jika kita melakukan hal itu? Jawaban dari segala pertanyaan tersebut sangatlah kompleks dan menuai perdebatan panjang. Namun satu hal yang pasti adalah bahwa penggunaan yang bijaksana dari teknologi CRISPR/Cas akan mengubah cara kita dalam tatalaksana penyakit.  

Referensi:

1. Krupovic M, Makarova K, Forterre P, Prangishvili D, Koonin E. Casposons: a new superfamily of self-synthesizing DNA transposons at the origin of prokaryotic CRISPR-Cas immunity. BMC Biology [Internet]. 2014 [cited 27 January 2017];12(1):36. Available from: http://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/1741-7007-12-36

2. Ledford H. Five big mysteries about CRISPR’s origins [Internet]. Nature. 2017 [cited 27 January 2017]. Available from: http://www.nature.com/news/five-big-mysteries-about-crispr-s-origins-1.21294#/

3. Abudayyeh O, Gootenberg J, Konermann S, Joung J, Slaymaker I, Cox D et al. C2c2 is a single-component programmable RNA-guided RNA-targeting CRISPR effector. Science. 2016;353(6299):aaf5573-aaf5573.