Bisakah AI Menulis Ulang DNA Kita? GATTACA Tidak Lagi Fiksi Ilmiah

Dari Pengeditan Gen ke Pengeditan Seluruh Genom

Sampai baru-baru ini, modifikasi genetik masih cukup kasar, dengan menyisipkan urutan gen baru secara acak ke dalam organisme target. Metode penyisipannya juga sangat merusak. Akibatnya, hanya bakteri dan tanaman yang secara rutin dimodifikasi secara genetik, dan setiap pengeditan gen pada organisme seperti mamalia (termasuk manusia) bersifat kompleks, mahal, dan lambat.

Hal ini sebagian berubah dengan teknologi CRISPR, yang secara tiba-tiba membuka jalan bagi pengeditan gen yang tepat dan terkontrol, menghasilkan terapi gen pertama untuk penyakit genetik manusia yang disetujui pada akhir 2023.

Namun, CRISPR masih belum cukup untuk mengedit lebih dari satu, atau mungkin beberapa gen. Perombakan total genom masih tampak di luar jangkauan.

Hal ini mungkin baru saja berubah dengan penemuan terobosan dari peneliti Tiongkok di Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok di Beijing. Mereka mengumumkan metode baru yang memungkinkan modifikasi bagian besar seluruh kromosom, membuka jalan bagi pengeditan gen digantikan oleh pengeditan seluruh genom.

Mereka mempublikasikan hasilnya di jurnal ilmiah bergengsi Cell¹, dengan judul “Iterative recombinase technologies for efficient and precise genome engineering across kilobase to megabase scales”.

Pengeditan Gen vs Pengeditan Genom

Berkat CRISPR dan teknologi terkait lainnya, seperti “base editing”, kini menjadi mungkin untuk memodifikasi gen tertentu tanpa penyuntingan yang tidak diinginkan di luar target, atau meninggalkan kerusakan pada urutan gen yang ditargetkan. Pengeditan beberapa gen secara bersamaan bahkan mulai menjadi mungkin.

Namun, memindahkan atau mengedit bagian yang lebih besar dari sebuah kromosom cenderung tidak efisien, sehingga tidak mungkin dilakukan in vivo pada organisme kompleks, karena sebagian besar sel tidak akan dimodifikasi atau mengalami kerusakan dalam proses tersebut.

Sistem yang paling umum digunakan adalah sistem pengeditan genom yang disebut “Cre-Lox” yang menggunakan Cre recombinase dari bakteriofag, serta urutan berulang situs LoxP dalam genom.

Sumber: Vector Builder

Simetri situs lox kadang-kadang dapat menyebabkan reaksi rekombinasi reversibel, membalikkan edit yang diinginkan.

Protein Cre, yang terdiri dari 4 subunit, juga dapat membuat upaya rekayasa menjadi sulit, menghambat optimasi aktivitas.

Batasan lain dari metode pengeditan genom saat ini adalah “scarring” (situs rekombinasi), di mana titik penghapusan dan penyisipan dalam kromosom rusak oleh proses tersebut, berpotensi menyebabkan kerusakan katastrofik pada sel yang dihasilkan, bahkan jika proses pengeditan genom berhasil.

Meningkatkan Cre-Lox untuk Pengeditan Genom Skala Besar

Alat Baru yang Ditingkatkan

Pertama, para peneliti membangun platform berkapasitas tinggi untuk modifikasi situs rekombinasi yang cepat dan menggunakan desain situs Lox asimetris.

Dengan cara ini, mereka mengembangkan varian Lox baru yang mengurangi aktivitas rekombinasi reversibel (pembalikan yang tidak diinginkan) lebih dari 10 kali lipat sekaligus mempertahankan rekombinasi maju dengan efisiensi tinggi (tujuan yang dimaksud).

Kedua, mereka menggunakan metode rekayasa recombinase berbantuan AI (AI-informed Constraints for protein Engineering – AiCErec) untuk menghasilkan varian Cre dengan efisiensi rekombinasi 3,5 kali lipat dibandingkan tipe yang sebelumnya digunakan.

Sumber: Cell

Terakhir, mereka memanfaatkan efisiensi penyuntingan tinggi dari prime editor untuk secara presisi menggantikan situs Lox yang tersisa dengan urutan genom asli.

Menggabungkan Inovasi Bersama

Bersama-sama, tiga inovasi ini memungkinkan manipulasi DNA skala kilobasa hingga megabasa tanpa bekas luka pada tanaman dan sel manusia.

Ini mencakup penghapusan, penggantian, inversi, dan translokasi pada tingkat kromosom.

Para peneliti menguji alat-alat tersebut untuk berbagai tingkat pengeditan genom:

• Integrasi tertarget fragmen DNA besar hingga 18,8 kb
• Penggantian lengkap urutan DNA 5 kb
• Inversi kromosom yang mencakup 12 Mb
• Penghapusan kromosom sebesar 4 Mb
• Translokasi seluruh kromosom.

Jadi kini terbukti bahwa alat-alat ini dapat membalik, menghapus, atau menyisipkan potongan besar kode genetik baik pada tanaman maupun hewan.

Sumber: Cell

Di antara contoh pengeditan genom yang dilakukan peneliti sebagai uji coba, mereka merekayasa padi yang tahan terhadap herbisida dengan membalik bagian besar DNA-nya (inversi presisi 315 kb), sesuatu yang hampir tidak mungkin sebelumnya.

Aplikasi Masa Depan

Sebenarnya sulit untuk sepenuhnya memahami potensi teknologi baru ini. Alasannya adalah bahwa teknologi ini dapat menggantikan seluruh segmen kromosom secara mulus, dan tampaknya dengan cara yang sangat terkontrol.

Ini membuka jalan bagi jenis rekayasa genetika yang sebelumnya sepenuhnya di luar jangkauan, menjadikannya berpotensi seberpengaruh penemuan CRISPR yang memenangkan Nobel.

Salah satu contoh pengeditan semacam itu bisa berupa menggantikan sepenuhnya cara beberapa tanaman atau organisme melawan patogen tertentu, dengan mentransfer antara varietas atau spesies seluruh blok materi genetik untuk menciptakan sifat baru sepenuhnya.

Opsi lain bisa berupa mengubah pada garis keturunan (pada saat konsepsi atau tingkat embrio) seluruh segmen kromosom yang terkelompok bersama dan mengontrol sifat tertentu.

Jika dicoba dan diizinkan pada manusia, hal ini dapat, misalnya, mengubah resistensi terhadap beberapa kanker, sistem kekebalan, risiko penyakit tertentu seperti Alzheimer, sifat fisik seperti warna rambut & kulit, atau bahkan gen untuk kecerdasan dan sifat mental lainnya.

Sampai saat ini, penelitian tentang sifat yang dikendalikan oleh banyak gen, terutama yang kompleks seperti sistem kekebalan atau kecerdasan, yang terkait dengan ratusan gen berbeda, telah terhambat oleh aplikasi terbatas yang dapat dimiliki penemuan tersebut.

Namun jika pengeditan seluruh genom menjadi mungkin, menemukan cara menggantikan seluruh kromosom sekaligus dapat membantu menciptakan materi genetik optimal, selama kita cukup memahami sifat mana yang diinginkan atau tidak.

Pertanyaan Etika

Jelas, hal ini sudah kontroversial terkait tanaman atau hewan. Dan lebih lagi jika dipertimbangkan untuk manusia.

Namun, akan ada tekanan dan kepentingan yang luar biasa dari banyak orang untuk memberikan anak mereka hidup yang lebih panjang dan sehat, atau keunggulan kompetitif dalam kecerdasan atau penampilan dibandingkan dengan rekan mereka yang “tidak diedit”.

Hal ini sebelumnya telah dibahas dalam fiksi ilmiah, terutama dalam film GATTACA, yang mengeksplorasi masa depan di mana hanya manusia “sempurna” yang diberikan akses ke tingkat atas masyarakat, terlepas dari bakat sebenarnya.

Sumber: Frame Rated

Hasil seperti itu tidak diinginkan. Namun jika dilakukan secara etis dan terukur, teknologi ini justru dapat memiliki potensi luar biasa dalam meningkatkan harapan hidup manusia, memperbaiki kesehatan pada tingkat populasi, dan secara hampir permanen menyelesaikan semua penyakit genetik, yang saat ini menyebabkan jutaan orang menderita setiap hari.

Berinvestasi dalam Genomik dan BioTek

Jika pengeditan genom menjadi hal yang umum, pengujian massal genom untuk mendeteksi urutan genetik bermasalah yang berpotensi menyebabkan penyakit akan menjadi hal biasa.

Hal ini mungkin juga menjadi tes rutin yang dilakukan pada setiap bayi baru lahir, bahkan jika pengeditan gen massal tidak diterima, dan hanya diizinkan untuk kondisi mengancam jiwa, bukan untuk penampilan atau kecerdasan.

Akibatnya, perusahaan yang memiliki posisi kuat dalam sek sequencing genom akan menjadi yang pertama mendapatkan manfaat.

Illumina

Sementara other -omics in multiomics (proteomics, transcriptomics, etc.) penting, hampir semua berhubungan satu cara atau lainnya dengan genomik, yaitu “buku petunjuk” inti setiap sel hidup.

Dan jelas, produsen terbesar mesin sek sequencing genom adalah Illumina. Perusahaan ini fokus pada pembacaan urutan gen pendek, yang digunakan untuk deteksi kanker. Saat ini mereka memiliki lebih dari 22.000 sequencer terpasang di 165 negara.

Sekitar setengah dari bahan habis pakai mesin sek sequencing Illumina digunakan dalam aplikasi klinis, sementara setengah lainnya digunakan di laboratorium riset publik dan swasta. Dalam aplikasi klinis, setengah permintaan berasal dari onkologi.

Sumber: Illumina

Seiring genomik dan multiomik menjadi pusat proses penemuan obat, serta diagnostik kanker, peralatan Illumina diperkirakan akan sangat diminati. Perusahaan memperkirakan permintaan untuk NGS (Next Generation Sequencing) akan tumbuh sebesar 18% CAGR untuk aplikasi klinis dan 6% CAGR untuk riset, meningkatkan total pasar yang dapat dijangkau (TAM) sektor dari $100 miliar untuk klinis dan menjadi $25 miliar untuk riset pada tahun 2033.

Sumber: Illumina

Illumina memiliki sejarah yang rumit dengan perusahaan biopsi cair Grail (GRAL -0,36%), yang merupakan spin-off dari Illumina, kemudian diakuisisi kembali, dan kini dipaksa kembali menjadi spin-off oleh otoritas persaingan di AS dan UE.

Dengan masalah ini terselesaikan, Illumina mungkin melanjutkan pertumbuhan jangka panjang dan kenaikan harga sahamnya, terutama karena pada akhirnya tes biopsi cair Grail kemungkinan masih akan bergantung pada sequencer Illumina.

(Anda juga dapat membaca analisis lebih detail tentang bisnis Illumina, teknologi masa depan, dan sejarahnya dalam laporan investasi khusus).

Berita dan Perkembangan Saham Illumina (ILMN) Terbaru

Studi yang Dirujuk

^{1. Chao Sun, Hongchao Li, Yijing Liu, Yunjia Li, Rui Gao, Xiaoli Shi, Hongyuan Fei, Jinxing Liu, Ronghong Liang, Caixia Gao. Iterative recombinase technologies for efficient and precise genome engineering across kilobase to megabase scales. Cell. 4 Agustus 2025. DOI: 10.1016/j.cell.2025.07.011}