Penyuntingan gen CRISPR

Penyuntingan gen CRISPR (disebut sebagai "krisper" ) ialah teknik kejuruteraan genetik dalam bidang biologi molekul yang melibatkan pengubahsuaian ke atas genom organisma bernyawa. Teknologi ini berdasarkan versi ringkas sistem pertahanan antivirus CRISPR-Cas9 pada bakteria. Dengan menghantar nuklease Cas9 yang dikomplekskan dengan RNA panduan sintetik (gRNA) ke dalam sel, genom sel boleh dipotong pada lokasi yang dikehendaki, membolehkan gen sedia ada dialih keluar dan/atau gen yang baharu ditambah secara in vivo.

Teknik ini dianggap sangat penting dalam bidang bioteknologi serta bidang perubatan kerana ia membolehkan penyuntingan genom secara in vivo dengan sangat tepat, murah dan mudah. Ia boleh digunakan dalam penciptaan ubat baru, produk pertanian, dan organisma terubah suai secara genetik, atau sebagai cara untuk mengawal patogen dan perosak. Ia juga mendayakan pelbagai kemungkinan dalam rawatan mengatasi penyakit genetik keturunan serta penyakit yang timbul daripada mutasi somatik seperti kanser. Walau bagaimanapun, penggunaannya dalam pengubahsuaian genetik manusia adalah sangat berkontroversi. Perkembangan teknik tersebut telah mengurniakan Jennifer Doudna dan Emmanuelle Charpentier Anugerah Nobel dalam Bidang Kimia pada tahun 2020. Kumpulan penyelidik ketiga yang berkongsi Anugerah Kavli untuk penemuan yang sama, diketuai oleh Virginijus Šikšnys, tidak dianugerahkan hadiah Nobel tersebut.

Berfungsi sebagai gunting genetik, nuklease Cas9 membuka kedua-dua helai jujukan DNA sasaran untuk memperkenalkan pengubahsuaian melalui salah satu daripada dua kaedah. Kaedah pertama adalah melalui mutasi ketuk-masuk (knock in), dibantu oleh pembaikan terarah homologi (HDR), ialah laluan tradisional bagi pendekatan penyuntingan genomik yang disasarkan.Bak RO, Gomez-Ospina N, Porteus MH (August 2018). "Gene Editing on Center Stage". Trends in Genetics. 34 (8): 600–611. doi:10.1016/j.tig.2018.05.004. PMID 29908711. S2CID 49269023. Teknologi ini mendayakan pengenalan kerosakan dan pembaikan DNA yang disasarkan. HDR mendayakan penggunaan jujukan DNA yang serupa untuk memacu pembaikan DNA terpecah melalui penggabungan DNA eksogen untuk berfungsi sebagai templat pembaikan. Kaedah ini bergantung pada kejadian kerosakan DNA secara berkala dan terpencil di tapak sasaran agar proses pembaikan DNA dapat dimulakan. Kaedah pertama pula melibatkan mutasi ketuk-keluar (knock out), yang disebabkan oleh CRISPR-Cas9 yang terhasil akibat pembaikan pemecahan bebenang berganda melalui penyambungan hujung bukan homolog (NHEJ) atau penyambungan hujung terantara POLQ/polimerase theta (TMEJ). Laluan-laluan penyambungan hujung ini selalunya boleh mengakibatkan penghapusan atau penyisipan rawak di tapak pembaikan, yang mungkin mengganggu atau mengubah fungsi gen. Oleh itu, kejuruteraan genomik melalui CRISPR-Cas9 memberikan penyelidik keupayaan untuk menjana gangguan gen rawak yang disasarkan.

Walaupun penyuntingan genom dalam sel-sel eukariot telah dilakukan menggunakan pelbagai kaedah sejak tahun 1980-an, kaedah yang digunakan telah terbukti tidak cekap dan tidak praktikal untuk dilaksanakan secara besar-besaran. Dengan penemuan CRISPR dan khususnya molekul nuklease Cas9, penyuntingan yang cekap dan sangat terkhusus menjadi mungkin. Cas9 yang diperoleh daripada spesies bakteria Streptococcus pyogenes telah membantu pengubahsuaian genomik sasaran dalam sel eukariot dengan membenarkan kaedah yang boleh dipercayai untuk mencipta pemecahan tersasar di lokasi tertentu seperti yang ditetapkan oleh bebenang panduan crRNA dan tracrRNA. Kemudahan proses penyelidik memasukkan Cas9 dan RNA templat untuk menyenyap atau menyebabkan mutasi titik pada lokus tertentu telah terbukti tiada tandingan nilainya kepada proses pemetaan model genomik dan proses biologi yang cepat dan cekap yang dikaitkan dengan pelbagai gen dalam pelbagai eukariota. Varian kejuruteraan baru nuklease Cas9 telah dibangunkan untuk mengurangkan aktiviti luar sasaran dengan ketara.

Teknik penyuntingan genom CRISPR-Cas9 mempunyai banyak aplikasi yang berpotensi. Penggunaan kompleks CRISPR-Cas9-gRNA untuk penyuntingan genom adalah pilihan AAAS untuk anugerah <i>Breakthrough of the Year</i> pada tahun 2015. Banyak kebimbangan bioetika telah dibangkitkan tentang prospek penggunaan CRISPR untuk penyuntingan titisan germa, terutamanya dalam embrio manusia. Pada 2023, ubat pertama yang menggunakan penyuntingan gen CRISPR, Casgevy, telah diluluskan penggunaannya di United Kingdom untuk menyembuhkan penyakit sel sabit dan talasemia beta. Casgevy telah diluluskan penggunaannya di Amerika Syarikat pada 8 Disember 2023, oleh Agensi Pentadbiran Makanan dan Dadah Amerika Syarikat.

 Rujukan 

Kategori:Kejuruteraan genetik
Kategori:Bioteknologi