CRISPR di Luar Kesehatan Manusia: Frontier Investasi Baru untuk Penyuntingan Gen

CRISPR di Luar Kesehatan Manusia

Banyak hal dapat dikatakan tentang kemampuan luar biasa penyuntingan gen CRISPR untuk kesehatan manusia. Ini adalah hal yang telah kami bahas dalam artikel sebelumnya:

Perbandingan perusahaan terkemuka di bidang penyuntingan gen:

• Penyuntingan Gen: CRISPR Therapeutics vs. Beam Therapeutics
• CRISPR Therapeutics vs Editas Medicine

Perbandingan produsen terkemuka alat analisis genom:

Illumina vs Pacific Bioscience: Memilih Perusahaan Sekuensing Gen Generasi Berikutnya

Namun, tidak ada alasan teknis agar penyuntingan gen terbatas pada manusia. CRISPR sudah diterapkan untuk aplikasi baru seperti biologi sintetis dan bahkan dipertimbangkan untuk biofuel alga. Namun, pasar terbesar di luar kedokteran manusia baru saja mulai: penyuntingan gen untuk pertanian dan produksi makanan.

Genetika dan Pertanian

Modifikasi genetik dalam pertanian sering dikaitkan dengan organisme hasil rekayasa genetik atau GMO. Penerimaan dan aturannya berbeda menurut wilayah. Pada 2023, Uni Eropa memiliki persyaratan persetujuan yang ketat dan pembatasan budidaya nasional, bukan larangan menyeluruh atas semua GMO. Produk tertentu tetap boleh diimpor untuk pangan atau pakan.

Ini merupakan perspektif yang cukup terbatas mengenai hubungan antara genetika dan pertanian. Faktanya, bahkan upaya pertanian paling awal sangat bergantung pada modifikasi varietas liar dan mengubahnya menjadi ras “terdomestikasi”. Dan hal ini berlaku baik untuk tanaman maupun hewan.

Metode awalnya adalah pemuliaan selektif. Petani belum dapat membuat perubahan DNA tertentu secara langsung, tetapi dapat mempertahankan dan menyebarkan variasi alami yang bermanfaat. Melalui persilangan, mereka memilih tanaman dan ternak yang lebih tangguh, produktif, atau sehat.

Sejak 1920-an mulai dikembangkan pemuliaan mutasi. Radiasi atau bahan kimia mutagenik meningkatkan perubahan DNA acak, kemudian pemulia memilih sifat yang diinginkan. Metode ini menghasilkan banyak varietas, tetapi tidak terbukti menghasilkan sebagian besar seluruh makanan. Klasifikasi hukumnya berbeda-beda: Uni Eropa mengecualikan teknik mutagenesis lama tertentu dengan riwayat keamanan panjang dari kewajiban dalam direktif GMO.

Kemudian, pada tahun 1980-an, pemuliaan transgenik dimulai, dengan gen asing disisipkan ke dalam tanaman dan kadang hewan. Inilah yang dikenal orang sebagai GMO. Alih-alih mutasi acak, prosesnya jauh lebih terarah. Namun, beberapa detail tidak dikontrol, seperti lokasi gen yang disisipkan.

Penerapan awal pada 2000-an membuka jalan bagi penyuntingan genom terarah, yang menawarkan peluang baru untuk memperbaiki tanaman melalui perubahan DNA tertentu.

Sumber: Innovative Genomics

Penyuntingan Gen Tanaman dan Hewan

Tanaman GMO hanyalah salah satu penerapan modifikasi genetik yang dikenal. Dalam kedokteran, antitrombin, protein penghambat pembekuan darah, diproduksi dalam susu kambing hasil rekayasa genetik, sedangkan insulin dibuat dengan bakteri yang dimodifikasi. Produksi protein terapeutik untuk kanker atau sklerosis multipel dalam telur ayam juga telah diteliti.

Negara tertentu memperlakukan beberapa bentuk penyuntingan genom berbeda dari teknik transgenik. Secara biologis, tanaman yang hanya mengalami perubahan pada DNA sendiri tidak harus transgenik, sedangkan penambahan DNA spesies lain dapat membuatnya transgenik. Namun, hal itu tidak otomatis menentukan status hukum GMO. Pada 2023, tanaman hasil teknik mutagenesis baru pada prinsipnya tetap tunduk pada aturan GMO Uni Eropa, meskipun tidak mengandung DNA asing tambahan.

Aturan yang lebih sederhana untuk perubahan genom tertentu dapat membuka peluang komersial, tetapi syaratnya bergantung pada negara dan produk. Tanaman atau hewan hasil penyuntingan gen tidak otomatis memperoleh akses ke pasar Uni Eropa pada 2023. Perubahan aturan di masa depan dapat memengaruhi peluang tersebut.

Potensi penyuntingan gen CRISPR di lapangan sangat besar. Ada begitu banyak aplikasi yang mungkin sehingga bahkan hanya mencantumkannya saja memakan banyak ruang:

Hewan

• Mengurangi kerentanan: penyakit pada salmon, babi, lembu, ayam, dll.
• Peningkatan hasil: lebih banyak massa otot, pertumbuhan lebih cepat, dan kematian lebih rendah. Artikel asal menyebut kematian 40% pada salmon budidaya sebagai contoh; hasilnya berbeda menurut spesies, sistem budidaya, dan kondisi.

Tanaman

• Meningkatkan ketahanan terhadap kondisi lingkungan: salinitas, kekeringan, panas ekstrem, banjir, angin, dingin & beku.
• Meningkatkan produktivitas: meningkatkan fotosintesis, mempercepat pematangan biji-bijian dan buah, lebih banyak biomassa untuk biofuel, kompos, dll.
• Ketahanan terhadap hama dan penyakit: bakteri, virus, jamur, serangga.
• Perbaikan sifat komersial: mencegah jamur dan buah berubah kecokelatan, memperpanjang umur simpan, meningkatkan nilai gizi, menghasilkan buah tanpa biji, serta mengubah warna, tampilan, atau rasa.

Penggunaan baru dalam pertanian

• Kemungkinan penggunaan tanaman atau hewan sebagai “pabrik biologis”:
• Kedokteran manusia: antibodi, perawatan medis, dll…
• Penelitian organ hewan yang sesuai untuk transplantasi ke manusia.
• Biofuel.
• Rempah, wewangian, pewarna.
• Varietas non-alergenik.

Untuk pendalaman lebih lanjut mengenai kemungkinan dan tantangan penyuntingan gen CRISPR di pertanian, Anda dapat merujuk ke halaman ini dari Innovative Genomics Institute.

Contoh Perusahaan yang Menggunakan CRISPR dalam Pertanian

Banyak perusahaan secara aktif memanfaatkan CRISPR untuk pertanian, dengan banyak produk yang sudah hampir mencapai pasar, menunggu persetujuan regulator.

Laporan Nature yang dirujuk artikel ini menggambarkan berkurangnya beban regulasi Amerika Serikat untuk tanaman hasil penyuntingan genom tertentu, dengan pendekatan serupa di Brasil, Argentina, dan Australia. Ini bukan pengecualian umum untuk semua penyuntingan gen. Tanaman tertentu dapat dikecualikan dari aturan USDA saat itu, tetapi persyaratan lain terkait keamanan pangan atau pestisida tetap berlaku. Aturan tanaman tersebut tidak otomatis mencakup hewan ternak. Uni Eropa memiliki pendekatan berbeda pada 2023.

1. AquaBounty

Meskipun secara teknis bukan perusahaan penyuntingan gen, AquaBounty mempelopori salmon GMO selama 30 tahun.

AQB Grafik Harga

Salmon AquAdvantage disetujui FDA pada 2015, sehingga AquaBounty relevan dalam ulasan historis sektor ini. Teknologinya menggunakan metode transgenik yang lebih lama. FDA menyimpulkan bahwa, dalam kondisi produksi yang dinilai, salmon itu sama aman dan bergizinya dengan salmon Atlantik budidaya biasa serta membenarkan pertumbuhannya yang lebih cepat.

2. Bayer

Setelah mengakuisisi Monsanto, Bayer merupakan salah satu perusahaan bioteknologi dan benih besar dunia. Perusahaan ini adalah pemain penting dalam benih hasil rekayasa genetik dan juga mengembangkan penerapan CRISPR untuk tanaman seperti jagung, kedelai, dan gandum.

Salah satu bagian upaya ini untuk beralih dari GMO tradisional dilakukan melalui kemitraan dengan Ginkgo Bioworks (DNA), salah satu perusahaan biologi sintetis terbesar. Kemitraan ini berfokus pada pengembangan alternatif biologis untuk pupuk kimia melalui penyuntingan gen mikroorganisme.

3. Ginkgo Bioworks

Ginkgo mengembangkan penerapan mikroorganisme yang dimodifikasi. Kemitraannya dengan Cronos mencakup kanabinoid yang diproduksi melalui fermentasi memakai galur ragi hasil rekayasa, sebagai alternatif ekstraksi dari tanaman ganja.

DNA Grafik Harga

Kemungkinan seiring waktu, “pertanian” untuk beragam produk seperti ganja, tembakau, atau bahkan kopi dapat menjadi usaha bioteknologi lebih dari sekadar menanam tanaman. Mereka juga mengembangkan solusi untuk kesehatan hewan dan tanaman.

4. Corteva Agriscience

Corteva, yang bernilai sekitar 41 miliar dolar dalam gambaran pasar artikel ini, mengembangkan sifat tanaman baru dengan teknologi CRISPR.

CTVA Grafik Harga

Corteva bekerja sama dengan lembaga riset internasional. Perusahaan ini juga menandatangani lisensi yang memberi produsen benih Prancis Vilmorin & Cie akses ke paten CRISPR dari Corteva dan Broad Institute.

5. Benson Hill

Inovasi CRISPR sering dikaitkan dengan bioteknologi medis dan lembaga publik, tetapi perusahaan pertanian juga berkontribusi pada riset dasar. Benson Hill bekerja bersama peneliti Helmholtz dan Utah State University mengenai Cas12a2. Enzim ini dapat menghancurkan DNA setelah mengenali RNA dan membuka kemungkinan di luar penyuntingan gen terarah klasik. Sebutan “CRISPR 3.0” bukan pembagian generasi ilmiah yang disepakati secara umum.

Dalam gambaran ini Benson Hill berfokus pada kedelai, dengan kegiatan terkait kacang polong dan akuakultur. Rencana perusahaan saat itu menargetkan EBITDA yang disesuaikan dan arus kas bebas positif pada 2025. Itu merupakan proyeksi, bukan hasil yang sudah dicapai.

6. Calyxt dan Cibus

Teknologi sel tanaman yang dijelaskan dikembangkan oleh Calyxt. Plant Cell Matrix dan BioFactory menggunakan sel tanaman yang dimodifikasi untuk produksi dalam bioreaktor. Calyxt mengumumkan rencana merger dengan Cibus pada Januari 2023, yang selesai pada Mei tahun itu. Cibus terutama mengembangkan dan melisensikan sifat tanaman. Karena itu uraian bioreaktor ini harus dikaitkan dengan Calyxt.

CBUS Grafik Harga

Calyxt meneliti sistem tersebut untuk menghasilkan molekul bagi kosmetik, pangan, dan farmasi. Kultur selnya memanfaatkan sifat jaringan tanaman. Perusahaan menargetkan produksi berbagai senyawa dan biaya yang lebih rendah.

7. ToolGen (199800.KQ)

Perusahaan ini menggunakan platform CRISPR-Cas9 untuk penyuntingan gen. Platform ini dipakai untuk kesehatan manusia, meningkatkan sifat hewan dan tanaman, serta memproduksi senyawa bernilai tinggi dalam lini sel hewan dan tanaman. Jalur riset pertaniannya mencakup hal seperti kedelai dengan kandungan lipid lebih sehat, ketahanan terhadap herbisida, toleransi kekeringan, dan ketahanan hama.

8. Perusahaan swasta

Tidak semua perusahaan yang menggunakan CRISPR untuk meningkatkan pertanian terdaftar di bursa. Di antara perusahaan swasta, startup, dan pesaing potensial bagi perusahaan yang disebutkan di atas, kami dapat menyoroti Pairwise, Hudson River Biotechnology, PlantEdit, atau Inari.