Booming penelitian penyuntingan gen di tengah perdebatan etis mengenai penggunaannya

Alat paling canggih dalam biologi membuat para ilmuwan menggunakan kata-kata seperti revolusioner ketika menggambarkan potensi jangka panjangnya: memberantas nyamuk tertentu yang membawa malaria, mengobati penyakit genetik seperti sel sabit, mencegah bayi mewarisi kelainan yang mengancam jiwa.

Ini mungkin terdengar seperti fiksi ilmiah, tetapi penelitian pengeditan genom sedang booming. Begitu pula perdebatan mengenai batasannya, apa yang aman dan apa yang etis untuk dicoba dalam upaya melawan penyakit.

Apakah janji tersebut membenarkan eksperimen dengan embrio manusia? Para peneliti di Tiongkok sudah memilikinya, dan mereka siap berangkat ke Inggris.

Haruskah kita mengubah gen seseorang sedemikian rupa sehingga dapat mewariskan sifat-sifat tersebut kepada generasi mendatang? Selain pengobatan, bagaimana dengan dampak lingkungan dari, misalnya, perubahan nyamuk yang melarikan diri sebelum kita mengetahui cara memanfaatkannya?

“Kita harus mencoba mendapatkan keseimbangan yang tepat,” kata Jennifer Doudna, ahli biokimia di University of California, Berkeley. Dia telah membantu mengembangkan teknologi penyuntingan gen baru dan mendengarkan pendapat dari keluarga-keluarga yang putus asa, namun ia mendesak agar berhati-hati dalam menggunakan teknologi tersebut pada manusia.

Akademi Sains, Teknik, dan Kedokteran Nasional AS akan mempertemukan para ilmuwan, ahli etika, dan regulator internasional pada bulan Desember untuk mulai menentukan keseimbangan tersebut. Perdebatan terbesar adalah apakah pantas mengubah keturunan manusia dengan mengedit gen embrio.

“Ini bukan percakapan di atas awan,” tapi sesuatu yang mungkin diinginkan oleh keluarga-keluarga yang berjuang melawan penyakit langka yang mematikan, kata Dr. George Daley dari Rumah Sakit Anak Boston mengatakan kepada para spesialis pada pertemuan minggu ini untuk merencanakan pertemuan etika. “Akan ada dorongan untuk memajukannya.”

Laboratorium di seluruh dunia kini menggunakan teknologi yang dapat mengedit gen di dalam sel hidup dengan tepat—mematikan atau menghidupkannya, memperbaiki atau mengubahnya—seperti perangkat lunak potong dan tempel versi biologis. Para peneliti sedang membangun sel kekebalan yang lebih kuat, melawan distrofi otot pada tikus, dan menumbuhkan organ mirip manusia pada babi untuk kemungkinan transplantasi. Perusahaan bioteknologi telah mengumpulkan dana jutaan dolar untuk mengembangkan terapi penyakit sel sabit dan kelainan lainnya.

Teknik ini memiliki nama yang aneh—CRISPR-Cas9—dan permulaan yang sederhana.

Doudna mempelajari bagaimana bakteri mengenali dan menonaktifkan penyerang virus menggunakan protein yang disebutnya “pisau bedah genetik” untuk memotong DNA. Sistem tersebut tampaknya dapat diprogram, lapornya pada tahun 2012, sehingga memungkinkan para ilmuwan menargetkan hampir semua gen di banyak spesies menggunakan resep CRISPR khusus.

Terdapat metode lama dalam mengedit gen, termasuk metode yang mengarah pada pengobatan eksperimental untuk virus AIDS, namun teknik CRISPR lebih cepat dan murah serta memungkinkan modifikasi beberapa gen sekaligus.

“Hal ini mengubah hampir setiap aspek biologi saat ini,” kata spesialis Institut Kesehatan Nasional Shawn Burgess.

Kegunaan terbesar CRISPR tidak ada hubungannya dengan embrio manusia. Para ilmuwan kini lebih mudah memanipulasi hewan yang memiliki kelainan mirip manusia, untuk belajar memperbaiki gen yang salah dan menguji obat-obatan potensial.

Merekayasa hewan pengerat untuk menampung gen terkait autisme membutuhkan waktu satu tahun sekali. Dibutuhkan waktu berminggu-minggu untuk menggunakan CRISPR, kata bioengineer Feng Zhang dari Broad Institute di MIT dan Harvard, yang juga membantu mengembangkan dan mematenkan teknik CRISPR. (Universitas Doudna menantang paten tersebut.)

Melihat ke dalam laboratorium NIH menunjukkan cara kerjanya. Para peneliti menyuntikkan molekul yang dipandu CRISPR ke dalam embrio tikus mikroskopis untuk menginduksi mutasi gen yang diduga dokter menyebabkan kelainan misterius pada pasien. Embrio tersebut akan ditanamkan pada tikus betina yang akan bangun dari prosedur dengan selimut hangat dan disuguhi jeruk segar. Bagaimana perkembangan bayi tikus yang dihasilkan akan membantu menentukan peran cacat gen.

Para ahli memperkirakan bahwa upaya pertama untuk mengobati penyakit yang berhubungan dengan darah seperti sel sabit, yang disebabkan oleh cacat gen tunggal, akan mudah diakses. Idenya adalah menggunakan CRISPR dengan cara yang mirip dengan transplantasi sumsum tulang, tetapi untuk memperbaiki sel-sel yang memproduksi darah milik seseorang daripada menanamkan sel-sel sumbangan.

“Ini seperti perlombaan. Apakah penelitian akan memberikan obat ketika kita masih hidup?” tanya Robert Rosen dari Chicago, yang mengidap salah satu dari sekelompok kelainan sumsum tulang langka yang dapat menyebabkan leukemia atau kondisi lain yang mengancam jiwa. Ia ikut mendirikan MPN Research Foundation, yang mulai mendanai beberapa penelitian terkait CRISPR.

Jadi mengapa kontroversinya? CRISPR menjadi berita utama pada musim semi lalu ketika para ilmuwan Tiongkok melaporkan upaya pertama yang diketahui untuk mengedit embrio manusia, menggunakan sisa-sisa klinik kesuburan yang tidak dapat digunakan. Mereka bertujuan untuk memperbaiki gen penyebab penyakit yang mematikan, namun gen tersebut hanya bekerja pada beberapa embrio dan embrio lainnya mengalami mutasi yang tidak diinginkan, sehingga menimbulkan kekhawatiran bahwa koreksi satu penyakit hanya akan menyebabkan penyakit lain.

Jika hal ini dianggap cukup aman untuk dicoba selama kehamilan, jenis perubahan gen tersebut dapat diturunkan ke generasi berikutnya. Lalu ada pertanyaan tentang bayi rancangan, yang telah diubah karena alasan selain untuk mencegah penyakit.

Di AS, NIH mengatakan pihaknya tidak akan mendanai penelitian semacam itu pada embrio manusia.

Di Inggris, regulator mempertimbangkan permintaan peneliti untuk mengedit gen embrio manusia – hanya di laboratorium – untuk alasan yang sangat berbeda, yaitu untuk mempelajari perkembangan awal.

Selain obat-obatan, permasalahan lainnya adalah lingkungan: mengubah serangga atau tanaman sedemikian rupa sehingga mereka dapat meneruskan perubahan genetik melalui populasi liar saat mereka bereproduksi. “Gen drive” yang direkayasa ini juga masih berada pada tahap awal penelitian, namun suatu hari nanti dapat digunakan untuk memusnahkan tanaman invasif, mempersulit nyamuk untuk membawa malaria, atau bahkan menyebarkan penyakit yang secara bertahap membunuh spesies utama pembawa malaria. .membunuh, kata Kevin Esvelt dari Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering di Harvard.

Tidak ada yang tahu bagaimana hal ini dapat mempengaruhi habitat, kata Esvelt. Timnya mendesak masyarakat untuk mempertimbangkan dan para ilmuwan mengambil tindakan pencegahan khusus. Misalnya, Esvelt mengatakan rekan-rekannya sedang menyelidiki spesies nyamuk tropis yang kemungkinan tidak dapat bertahan hidup di suhu dingin di Boston, bahkan jika ada yang berhasil lolos dari laboratorium yang terkunci.

“Sama sekali tidak ada preseden sosial bagi teknologi yang dapat diakses secara luas dan murah yang dapat mengubah lingkungan bersama,” kata Esvelt pada sidang National Academy of Sciences baru-baru ini.