Mengedit gen embrio manusia dapat menimbulkan konsekuensi yang tidak diinginkan bagi kesehatan manusia dan masyarakat secara keseluruhan. Oleh karena itu, ketika seorang ilmuwan China menggunakan metode ini dalam upaya untuk membuat anak-anak lebih kebal terhadap HIV, banyak yang dengan cepat mengutuk tindakan tersebut sebagai tindakan yang prematur dan tidak bertanggung jawab. Alam bertanya kepada para peneliti apa yang mencegah prosedur ini dianggap sebagai praktik klinis yang dapat diterima.
Upaya untuk membuat perubahan yang diwariskan pada genom manusia telah menjadi kontroversi. Inilah yang perlu Anda lakukan untuk membuat teknik ini aman dan dapat diterima.
Enam bulan setelah pernikahan, Jeff Carroll dan istrinya memutuskan untuk tidak memiliki anak. Carroll, mantan kopral Angkatan Darat A. S. berusia 25 tahun, baru mengetahui bahwa ia mengalami mutasi yang menyebabkan Huntington's chorea, kelainan genetik yang merusak otak dan sistem saraf dan selalu menyebabkan kematian dini. Sekitar empat tahun yang lalu, ibunya didiagnosis mengidap penyakit tersebut, dan sekarang dia telah mengetahui bahwa dia juga hampir pasti akan jatuh sakit.
Dihadapkan dengan peluang 50% untuk meneruskan nasib suram yang sama kepada anak-anak mereka, pasangan itu memutuskan bahwa anak-anak tidak mungkin dilakukan. “Kami baru saja menutup topik,” kata Carroll.
Saat masih menjadi tentara, dia mulai belajar biologi dengan harapan bisa lebih memahami penyakitnya. Ia mengetahui bahwa ada prosedur seperti diagnosis genetik praimplantasi, atau PGD. Carroll dan istrinya secara praktis bisa mengesampingkan kemungkinan penularan mutasi melalui fertilisasi in vitro (IVF) dan diagnostik embrio. Mereka memutuskan untuk mencoba peruntungan, dan pada tahun 2006 mereka memiliki anak kembar tanpa mutasi Huntington.
Carroll sekarang menjadi peneliti di Western Washington University di Bellingham, di mana dia menerapkan teknik lain yang dapat membantu pasangan dalam keadaan sulit: penyuntingan genom CRISPR. Dia telah menggunakan alat yang ampuh ini untuk mengubah ekspresi gen yang bertanggung jawab atas penyakit Huntington dalam sel tikus. Karena koreografi Huntington hanya disebabkan oleh satu gen, dan konsekuensinya sangat menghancurkan, penyakit inilah yang sering dikutip sebagai contoh situasi di mana pengeditan gen pada embrio manusia - prosedur yang dapat menyebabkan perubahan yang diwariskan oleh generasi mendatang, dan karenanya kontroversial - dapat benar-benar menjadi dibenarkan. Namun prospek menggunakan CRISPR untuk mengubah gen ini dalam embrio manusia masih mengkhawatirkan Carroll. “Ini adalah pencapaian yang sangat besar,” katanya. - Saya mengerti,yang ingin dilalui orang secepatnya - termasuk saya. Tapi dalam hal ini semua ambisi harus dihilangkan. Prosedur ini dapat menimbulkan konsekuensi yang tidak terduga bagi kesehatan manusia dan seluruh masyarakat. Diperlukan penelitian puluhan tahun sebelum teknologinya aman, katanya.
Opini publik tentang mengedit gen untuk mencegah penyakit umumnya positif. Tapi keengganan Carroll juga dimiliki oleh banyak ilmuwan. Ketika muncul berita tahun lalu bahwa seorang ahli biofisika China menggunakan pengeditan genom untuk mencoba membuat anak-anak lebih resisten terhadap HIV, banyak ilmuwan dengan cepat mengutuk tindakan tersebut sebagai tindakan prematur dan tidak bertanggung jawab.
Sejak itu, beberapa peneliti dan komunitas ilmiah telah menyerukan moratorium pengeditan genom manusia yang diwariskan. Tetapi moratorium semacam itu menimbulkan pertanyaan penting, kata ahli embriologi Tony Perry dari University of Bath, Inggris. “Kapan bisa dilepas?” Dia berkata. - Kondisi apa yang harus dipenuhi untuk ini?
Video promosi:
Alam telah bertanya kepada para peneliti dan pemangku kepentingan lainnya apa yang mencegah pengeditan gen genetik dianggap sebagai metode klinis yang dapat diterima. Beberapa masalah ilmiah mungkin dapat diatasi, tetapi mungkin perlu mengubah praktik uji klinis dan menemukan konsensus yang lebih luas tentang teknologi untuk metode yang akan disertifikasi.
Melewati Target: Berapa Banyak "Kesalahan" yang Dapat Anda Lakukan?
Pengeditan genom secara teknis menantang, tetapi yang paling mendapat perhatian adalah potensi perubahan genetik yang tidak diinginkan, kata Martin Pera, peneliti sel induk di lab Jackson di Bar Harbor, Maine. Namun, tambahnya, ini adalah masalah yang mungkin paling mudah diselesaikan.
Metode pengeditan gen paling populer adalah sistem CRISPR-Cas9. Mekanismenya sendiri dipinjam dari beberapa bakteri, yang menggunakannya untuk bertahan melawan virus dengan memotong DNA dengan enzim Cas9. Seorang ilmuwan dapat menggunakan sepotong RNA untuk mengarahkan Cas9 ke wilayah tertentu dalam genom. Namun, ternyata Cas9 dan enzim serupa memotong DNA di tempat lain, terutama bila ada sekuens DNA di genom yang mirip dengan target yang diinginkan. Sayatan "samping" ini dapat menyebabkan masalah kesehatan, seperti mengubah gen yang menghambat pertumbuhan tumor dapat menyebabkan kanker.
Para peneliti telah mencoba mengembangkan alternatif untuk enzim Cas9 yang mungkin tidak terlalu rentan terhadap kesalahan. Mereka juga mengembangkan versi Cas9 yang memberikan tingkat kesalahan lebih rendah.
Tingkat kesalahan bervariasi tergantung pada wilayah genom mana yang ditargetkan enzim. Banyak enzim pengedit gen hanya dipelajari pada tikus atau sel manusia yang ditumbuhkan dalam kultur, bukan pada embrio manusia. Tingkat kesalahan dapat berbeda pada tikus dan sel manusia, serta pada sel dewasa dan embrionik.
Jumlah kesalahan tidak harus nol. Sejumlah kecil perubahan DNA terjadi secara alami setiap kali sel membelah. Beberapa orang mengatakan bahwa perubahan latar belakang tertentu mungkin dapat diterima, terutama jika metode tersebut digunakan untuk mencegah atau mengobati penyakit yang serius.
Beberapa peneliti berpikir tingkat kesalahan CRISPR sudah cukup rendah, kata Perry. “Tapi - dan saya pikir ini 'tapi' yang cukup besar - kami belum menemukan secara spesifik pengeditan telur dan embrio manusia,” katanya.
Target, tetapi tidak demikian: seberapa akurat seharusnya pengeditan genom?
Masalah yang lebih besar daripada efek sampingnya adalah perubahan DNA yang ditargetkan tetapi tidak diinginkan. Setelah Cas9 atau enzim serupa memotong DNA, sel dibiarkan menyembuhkan luka. Tetapi proses perbaikan sel tidak dapat diprediksi.
Salah satu bentuk perbaikan atau perbaikan DNA adalah perlekatan ujung non-homolog, yang menghilangkan beberapa huruf DNA pada potongan - sebuah proses yang dapat berguna jika tujuan pengeditan adalah untuk menonaktifkan ekspresi gen mutan.
Bentuk perbaikan lain, yang disebut perbaikan homolog, memungkinkan peneliti menulis ulang urutan DNA dengan memberikan sampel yang disalin di lokasi pemotongan. Ini dapat digunakan untuk memperbaiki kondisi seperti cystic fibrosis, yang biasanya disebabkan oleh penghapusan (hilangnya bagian kromosom) pada gen CFTR.
Kedua proses tersebut sulit dikendalikan. Penghapusan yang disebabkan oleh penggabungan ujung non-homolog dapat bervariasi ukurannya, membentuk urutan DNA yang berbeda. Perbaikan homolog memungkinkan kontrol yang lebih baik atas proses pengeditan, tetapi ini terjadi jauh lebih jarang daripada penghapusan di banyak jenis sel. Studi pada tikus dapat membuat pengeditan genom CRISPR lebih akurat dan efisien daripada sekarang, kata Andy Greenfield, ahli genetika di Harwell Institute of the UK Medical Research Council, dekat Oxford. Tikus membiakkan keturunan yang besar, sehingga para peneliti memiliki banyak upaya untuk mencapai pengeditan yang sukses dan menyingkirkan semua kesalahan. Hal yang sama tidak dapat dikatakan tentang embrio manusia.
Belum jelas seberapa efektif perbaikan homolog yang ditargetkan pada manusia, atau bahkan bagaimana tepatnya akan bekerja. Pada 2017, satu kelompok ilmuwan menggunakan CRISPR-Cas9 dalam embrio manusia untuk mengoreksi varian gen yang terkait dengan gagal jantung. Embrio tidak ditanam, tetapi hasilnya menunjukkan bahwa sel yang dimodifikasi digunakan sebagai cetakan untuk perbaikan DNA dengan genom ibu, daripada cetakan DNA yang disediakan oleh para peneliti. Ini mungkin terbukti menjadi cara yang lebih andal untuk mengedit DNA embrio manusia. Namun sejak itu, peneliti lain melaporkan bahwa mereka belum dapat meniru hasil ini. "Kami belum sepenuhnya memahami bagaimana perbaikan DNA terjadi pada embrio," kata Jennifer Doudna, seorang ahli biologi molekuler di University of California, Berkeley.“Kami perlu melakukan banyak pekerjaan dengan jenis embrio lain untuk memahami setidaknya hal-hal mendasar.”
Para peneliti sedang mengembangkan cara untuk memecahkan masalah yang terkait dengan perbaikan DNA. Dua makalah yang diterbitkan pada bulan Juni membahas sistem CRISPR, yang dapat memasukkan DNA ke dalam genom tanpa mengganggu kedua untai, sehingga melewati ketergantungan pada mekanisme perbaikan DNA. Jika sistem berhasil melewati pengujian lebih lanjut, mereka memungkinkan peneliti untuk mengontrol proses pengeditan dengan lebih baik.
Pendekatan lain adalah dengan menggunakan teknik yang disebut pengeditan dasar. Editor dasar berisi Cas9 yang dinonaktifkan bersama dengan enzim yang dapat mengubah satu huruf DNA ke yang lain. Cas9 yang dinonaktifkan mengarahkan editor dasar ke bagian genom, di mana ia secara kimiawi memodifikasi DNA secara langsung tanpa memotongnya. Penelitian yang diterbitkan pada bulan April menunjukkan bahwa beberapa dari editor dasar ini juga dapat membuat perubahan yang tidak diinginkan, tetapi pekerjaan terus meningkatkan keakuratannya.
"Pengeditan dasar saat ini tidak memenuhi kriteria kami," kata Matthew Porteus, ahli hematologi anak di Universitas Stanford di California. "Tapi Anda bisa membayangkan bahwa ini akan menjadi lebih baik dari waktu ke waktu."
Baca kelanjutannya di sini.
Heidi Ledford
