Numbers ID | Rekayasa Genetika dan Manusia Super

Rekayasa Genetika dan Manusia Super

Ditulis oleh Kevin Liyanto, School of Chemistry, University of New South Wales, Science Contributor Numbers ID

Genetic engineering, atau yang sering disebut dengan rekayasa genetika, adalah proses memodifikasi informasi genetik dari suatu sel dengan bioteknologi dengan cara mengubah DNA suatu organisme. Tujuan dari rekayasa genetika adalah untuk mengubah sifat-sifat yang ada di organisme tersebut. Dalam rekayasa genetika, gen dapat dibuang atau digantikan. Organisme yang dihasilkan dari rekayasa genetika sering disebut GMO (genetically modified organism).

Sebelum memasuki rekayasa genetika, mari kita bahas apa itu genetika (jika sudah mengerti tentang genetika, mungkin scroll ke bagian rekayasa genetika untuk menyingkat waktu). Genetika adalah bidang di sains yang membahas bagaimana sifat diturunkan dari suatu generasi ke generasi selanjutnya atau yang sering disebut dengan hereditas, yang menyebabkan genetika mempengaruhi semua makhluk hidup di dunia. Bapak dari genetika adalah Gregor Mendel, ilmuwan di abad ke 19. Dia mempelajari pola penurunan sifat dari orangtua ke keturunan menggunakan tanaman kapri, dan dia mengobservasi bahwa ada sesuatu yang menurunkan sifat, yang dia sebut gen. Setelah penelitian dalam waktu yang cukup lama, peneliti akhirnya menemukan bahwa gen merupakan segmen dari DNA. Segmen tersebut memiliki instruksi untuk menghasilkan protein. Kumpulan gen dari suatu organisme disebut genom, dan genom ini yang membuat suatu organisme memiliki sifat seperti itu.

DNA, atau yang sering disebut deoxyribonucleic acid atau asam deoksiribonukleat, merupakan materi penyusun informasi genetika untuk semua makhluk hidup dan kebanyakan virus. DNA merupakan salah satu tipe makromolekul yang penting untuk kehidupan. Molekul DNA terdiri dari dua untai polimer yang berikatan hidrogen satu dengan yang lain untuk membentuk struktur double helix. Polimer ini terdiri dari monomer-monomer yang disebut nukleotida.

Nukleotida ini terdiri dari satu gula deoksiribosa, satu gugus fosfat, dan satu basa nitrogen. Ada 4 basa nitrogen, dibagi menjadi 2 sesuai bentuknya: basa purin yang memiliki dua cincin heterosiklik, yaitu basa adenine dan basa guanine; dan basa pirimidin yang memiliki satu cincin heterosiklik, yaitu basa thymine dan basa cytosine. Dalam DNA, basa adenine berikatan hidrogen dengan basa thymine, sedangkan basa guanine berikatan dengan basa thymine.

Struktur dari DNA sendiri ditemukan di tahun 1953 oleh James Watson dan Francis Crick setelah mendapatkan gambar difraksi X-ray yang diambil oleh Rosalind Franklin dan Raymond Gosling di tahun 1952. Di tahun 1962, Watson, Crick, dan Wilkins mendapatkan hadiah Nobel di bidang kedokteran dari penemuan tersebut.

RNA (ribonucleic acid) atau asam ribonukleat, adalah molekul polimer yang juga penting dalam mengkode maupun regulasi gen. Seperti DNA, RNA merupakan rantai polimer dari nukleotida dengan beberapa perbedaan dengan DNA. Satu, adanya gugus hidroksi di RNA. Kedua, basa thymine tidak ada di RNA, digantikan oleh basa uracil. Selain itu, RNA terdapat dalam bentuk satu untai yang basa nitrogennya berikatan hidrogen dengan dirinya sendiri. Banyak virus yang mengkode informasi genetiknya dengan genom RNA.

Ada banyak tipe RNA, dan yang umum adalah mRNA dan tRNA. Organisme seluler menggunakan messenger RNA (mRNA) sebagai alat untuk membawa informasi genetik sebagai informasi untuk membentuk protein khusus. Sedangkan transfer RNA (tRNA) digunakan sebagai pembawa asam amino untuk melakukan polimerisasi sehingga terbentuk protein.

Proses dari menghasilkan protein dibahas dalam dogma sentral biologi molekuler. Dogma sentral ini juga menjelaskan informasi genetik mengalir di sistem biologis. Hal ini pertama kali dibahas oleh Francis Crick di tahun 1958. Tiga basa nitrogen berurutan di DNA dikode sehingga membentuk satu asam amino di ribosom. Prosesnya melibatkan pembukaan rantai ganda DNA yang akhirnya ditranskripsi oleh mRNA, dan mRNA tersebut ditranslasi di ribosom dengan cara berinteraksi dengan tRNA untuk membentuk polimer asam amino, atau yang disebut protein.

=====

Kembali ke rekayasa genetika. Rekayasa genetika ini telah terjadi selama ratusan abad yang lalu, ketika manusia mencoba berusaha untuk mendomestikasi organisme. Di tahun 1973, organisme pertama yang termodifikasi genetik dibuat oleh Herbert Boyer dan Stanley Cohen. Setelah itu, beberapa penemuan dalam bidang rekayasa genetika bermunculan, seperti bakteri yang menghasilkan insulin, lalu tembakau tahan virus, hingga tomat yang bisa bertahan cukup lama dari pembusukan.

Mengapa rekayasa genetika ini penting? Rekayasa genetika ini digunakan di berbagai bidang seperti kedokteran, industri, agrikultur, dan penelitian. Dengan rekayasa genetika, mikroorganisme seperti bakteri atau ragi diubah kode gennya sehingga dapat menghasilkan protein yang diinginkan. Teknik tersebut digunakan untuk menghasilkan obat seperti insulin, hormon pertumbuhan, maupun vaksin. Bakteri juga dapat diubah kode gennya sehingga dapat membersihkan tumpahan minyak di laut atau mendeteksi arsenik di air minum. Contoh lain adalah tumbuhan yang tahan terhadap serangga dan toleran herbisida.

Selain itu, dalam bidang kedokteran, rekayasa genetika juga dapat diaplikasikan dalam cara terapi gen. Dalam terapi gen, gen yang defektif digantikan dengan yang efektif. Gen defektif ini sering disebabkan karena mutasi. Mutasi ini dapat terjadi secara dua cara: somatic – mutasi sel di tubuh yang tidak menghasilkan sel reproduktif, dan mutasi ini tidak diturunkan; yang kedua adalah germcell – mutasi di sel reproduktif yang menghasilkan embrio. Mutasi germcell ini tidak terjadi di orang tua, tetapi mempengaruhi keturunan.

Mutasi ini terjadi karena dua cara, yaitu substitusi dari antara basa nitrogen, atau insersi dan delesi dari basa. Kedua mutasi ini menyebabkan perubahan translasi kode genetik. Seperti yang dituliskan sebelumnya, tiga basa nitrogen berturut-urut menghasilkan protein spesifik. Ketika salah satu basa diganti, maka pembacaan kode genetika akan berubah, dan menyebabkan pembentukan asam amino yang berbeda, sehingga protein yang dihasilkan berbeda.

Salah satu teknik rekayasa genetika yang baru-baru ini sering dibahas adalah terapi gen. Terapi gen ini dapat digunakan untuk menyembuhkan penyakit genetik, seperti hemophilia atau sel darah sabit. Dengan terapi gen, DNA dari seorang individu diubah sehingga protein yang dihasilkan berbeda, menyebabkan ekspresi gen berubah. Selain itu, aplikasi dari terapi gen ini bisa digunakan untuk menyembuhkan buta warna hingga infertilitas.

=====

CRISPR – New world of gene editing

Modifikasi genom yang ditujukan untuk gen spesifik telah terhambat oleh kurangnya alat yang efisien, hingga ditemukan CRISPR yang sangat sederhana. CRISPR merupakan singkatan dari Clustered Regularly Interspaced Shor Palindromic Repeat. CRISPR sendiri ditemukan di tahun 1987 dalam genom Escherichia coli oleh peneliti Jepang, dan telah diteliti oleh pakar mikrobiologi di tahun 2005.

Salah satu sistem CRISPR yang terkenal dan berpotensi untuk diaplikasikan dalam rekayasa genetika adalah CRISPR-Cas9. CRISPR-Cas9 ini awalnya ditemukan di bakteri sebagai alat pertahanan terhadap pathogen. CRISPR sendiri merupakan “arsip” DNA yang membentuk enzim yang disebut Cas9. Enzim Cas9 tersebut dapat memodifikasi gen dengan cara menggunting DNA. Sistem CRISPR-Cas9 ini terdiri dari enzim Cas9 dan rantai RNA yang disebut “guide”. Rantai guide ini adalah RNA yang rantainya bisa berikatan dengan rantai DNA dari penyakit. Sehingga, ketika ada DNA yang masuk ke enzim Cas9, enzim tersebut dapat mendeteksi bahwa DNA tersebut memiliki rantai penyakit atau tidak dengan mencocokkan dengan rantai RNA guide. Ketika DNA tersebut dapat berinteraksi dengan RNA guide, maka DNA tersebut akhirnya dipotong, dan DNA yang merupakan penyakit ini akhirnya tidak berfungsi lagi. Sistem CRISPR-Cas9 sendiri telah dimodifikasi oleh peneliti sehingga dapat mengubah satu basa nitrogen, yang akhirnya menyembuhkan penyakit di sel tersebut.

Di tahun 2015, ilmuwan menggunakan CRISPR-Cas9 untuk menghancurkan HIV dari sel sebuah tikus. Selain itu, ada juga peneliti yang telah memperbaiki sel darah sabit di tikus maupun manusia. Di masa depan, CRISPR sendiri diprediksi bisa menyembuhkan HIV, virus Herpes, dan penyakit genetik seperti Hemofilia. Selain itu, CRISPR juga dapat digunakan sebagai obat kanker. Percobaan pertama ke manusia dimulai di tahun 2016. Teknologi CRISPR-Cas9 ini membuat harga dari modifikasi genetik sebanyak 99% dan menyingkat waktu proses rekayasa yang cukup lama.

CRISPR mungkin akan digunakan untuk mendesain bayi dengan cara mengubah embrio manusia, dengan tujuan menghilangkan penyakit genetik. Selain itu, manusia dapat memiliki kualitas hidup yang lebih tinggi karena lebih sehat. Selain itu, rekayasa genetika dapat meningkatkan kualitas karakteristik manusia, seperti penglihatan lebih tajam, meningkatkan tinggi badan, mengubah struktur otot, meningkatkan kepintaran.

Akan tetapi, ketika modifikasi genetik ini mulai diterima, maka ada juga kelemahan-kelemahannya. Pertama, rekayasa genetika ini belum sempurna, sehingga kegagalan masih bisa terjadi, dan ini akan menyebabkan pembunuhan embrio dengan gen yang tidak diinginkan. Untuk beberapa orang, hal ini disebut aborsi. Lalu, harga dari rekayasa genetika ini masih tetap mahal meskipun dikurangi dengan CRISPR, sehingga yang dapat menikmati fasilitas ini hanyalah orang dari kelas menengah keatas.

Selain itu, modifikasi genetik bisa jadi dapat digunakan untuk menghentikan penuaan. Bahkan, ada juga ide dimana manusia dibuat menjadi “super” sehingga dapat bertahan di perjalanan luar angkasa dalam waktu cukup lama dan bertahan di kondisi ekstrim. Hal ini juga diperdebatkan karena dapat menyebabkan standar manusia adalah manusia yang telah dimodifikasi genetik, yang akhirnya menjadi masalah etika. Tanpa kontrol yang sangat ketat, hasil dari teknologi ini tidak diketahui.

Manusia sendiri tidak dapat menentukan manakah gen yang baik atau buruk. Kesempurnaan sendiri masih diperdebatkan. Apakah di masa depan, manusia akan menolak manusia yang tidak sempurna, yang tidak dimodifikasi? Hal ini cukup penting untuk diperdebatkan, karena “bermain Tuhan” dengan modifikasi genetika menjanjikan semua hasil yang tidak dapat diprediksi. Akan tetapi, melarang rekayasa genetika tidak akan menghentikan teknologi tersebut.

 

References :

Albert, B. et al. (2008). Molecular Biology of The Cell 6th Edition. New York: Garland Science.

Doudna, J. A. and Charpentier, E. (2014). The new frontier of genome engineering with CRISPR-Cas9. Science, 346(6213), 1077. doi: 10.1126/science.1258096

Ledford, H. (2016). CRISPR: Gene editing is just the beginning. Nature, 532, 156-159. doi: 10.1038/531156a

Educating for Diversity | Follow our social media @numbersacademy

(691)

Comments

comments