Apa Itu CRISPR-Cas12a2? & Mengapa Itu Penting?

Sejarah Singkat CRISPR

CRISPR merupakan singkatan dari Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, yaitu segmen DNA prokariotik yang mengandung pengulangan pendek urutan basa. Segmen ini merupakan bagian dari sistem pertahanan bakteri yang, bersama dengan protein terkait CRISPR (Cas), menjadi dasar teknologi penyuntingan genom CRISPR-Cas9.  Pada dasarnya teknologi ini menargetkan materi genetik virus untuk menghentikan penyebarannya.

Molekul CRISPR dapat digunakan bersama protein Cas9 (Cas berarti CRISPR Associated Protein) untuk membentuk teknologi CRISPR-Cas9. Teknologi ini dimanfaatkan untuk penyuntingan gen di dalam sel dan organisme hidup dengan memodifikasi urutan CRISPR.

Keunggulan utama teknik ini adalah kemampuannya menargetkan area DNA yang akan diedit dengan sangat tepat, sesuatu yang tidak dapat dicapai oleh teknik sebelumnya. Penemu CRISPR-Cas9 menerima Penghargaan Nobel Kimia 2020.

Namun Cas-9 bukan satu-satunya cara untuk menggunakan CRISPR. Ada juga Cas13, yang dapat digunakan untuk menyunting RNA. Dan yang menjadi fokus artikel ini, Cas12a.

Cas12a vs Cas9

Penjelasan ini akan menjelaskan Cas12a semaksimal mungkin dengan cara yang dapat dipahami oleh non-biokimiawan sehingga beberapa detail akan disederhanakan, dan kita dapat pertama kali melihat apa itu CRISPR-Cas12a.

• Memberikan situs pemotongan alternatif dibandingkan yang dapat dilakukan Cas9.
  • Terjemahan non-teknis: masalah yang sulit diselesaikan dengan Cas9 dapat diatasi dengan Cas12a
• Ia memotong DNA dengan cara yang meninggalkan bagian DNA “lengket” alih-alih pemotongan “tumpul” seperti pada Cas9, dan dapat dipotong berkali-kali.
  • Terjemahan non-teknis: Hal ini meningkatkan peluang terjadinya penyuntingan gen.
• Tidak diperlukan transactivating crRNA (tracrRNA) untuk Cas12a, tidak seperti Cas9. Karena ukurannya lebih kecil, ini memungkinkan penyuntingan genom multiplex yang lebih mudah.
  • Terjemahan non-teknis: lebih dari satu gen dapat dimodifikasi sekaligus dengan CAs12a

Sumber: Wikipedia

Properti Unik Cas12a2

Dengan CRISPR-Cas12a, para peneliti mengira mereka memiliki versi baru yang sedikit berbeda dari CRISPR-Cas9 yang kini lebih dipahami. Versi ini memiliki banyak penggunaan menarik karena variasi tersebut, namun mekanismenya tetap sama.

Kemudian muncul Cas12a2.

Angka terakhir, “2” di akhir, menandakan varian Cas12a yang tampaknya memiliki sifat sangat berbeda. Faktanya, ia berperilaku jauh berbeda dari Cas12a “normal” dibandingkan perbedaan antara Cas12a dan Cas9.

Sistem CRISPR-Cas dirancang untuk menyerang gen asing dan melindungi bakteri dari virus. Para peneliti telah memanfaatkan kembali kemampuan ini untuk penyuntingan gen. Apa yang dilakukan Cas12a2 sangat berbeda. Ketika mendeteksi RNA virus, ia mulai menyerang SEMUA asam nukleat di dalam sel. Sebagian besar waktu, ia akan membunuh sel yang terpengaruh, melindungi koloni bakteri lainnya dan menghalangi replikasi virus.

Mekanisme baru ini mendapatkan tempat bagi penemunya di publikasi bergengsi Nature pada awal Januari 2023 dalam 2 makalah berbeda (sesuatu yang sangat meningkatkan karier bagi setiap ahli biologi).

Aplikasi Cas12a2

Alasan di balik antusiasme peninjau Nature cukup sederhana. Mekanisme cas12a2 memungkinkan pembuatan alat untuk “membunuh sel secara terprogram.”

Aplikasi pertama dapat menjadi penyuntingan yang jauh lebih efisien menggunakan metode CRISPR lainnya. Menggabungkan Cas12a2 dengan sistem CRISPR-Cas lain dapat meningkatkan efisiensi penyuntingan gen CRISPR melalui seleksi balik.

Ia juga dapat sangat efisien dalam mendeteksi RNA virus. Jadi, aplikasi kedua adalah bahwa CAs12a2 dapat diubah menjadi tes hampir sempurna untuk mendeteksi virus. Makalah yang dipublikasikan sudah menunjukkan bukti konsep dari ide ini.

Tes berbasis CAs12a2 akan menggabungkan sensitivitas sangat tinggi dari tes PCR dengan kemudahan dan biaya rendah tes rumah. Semua tanpa memerlukan peralatan kompleks.

Bagian terbaiknya adalah dapat disetel untuk mendeteksi hampir semua virus RNA, sebuah keluarga yang mencakup virus seperti COVID-19, Flu, Ebola, dan Zika, serta mutasi apa pun yang dapat menghindari serangkaian tes awal.

Yang dibutuhkan untuk merancang tes baru hanyalah mengetahui genom virus dan merancang urutan crRNA khusus. Hal ini dapat dilakukan dalam beberapa minggu saja, seperti yang ditunjukkan pandemi.

Jadi, pada tingkat pemahaman Cas12a2 saat ini, pengujian tampaknya menjadi aplikasi yang sederhana.

Aplikasi ketiga yang mungkin adalah penggunaan CRISPR-Cas12a2 dalam pengobatan kanker. Contoh teoretisnya adalah memprogram Cas12a2 untuk merespon urutan genetik yang khusus pada sel kanker, memaksa sel kanker “bunuh diri.” Namun, aplikasi ini mungkin berada lebih jauh di masa depan dibandingkan yang lain karena kompleksitas genetika sel kanker.

Kesimpulan Investasi

Teknologi CRISPR masih berada pada tahap awal, dengan mekanisme baru yang harus diungkap. Dibutuhkan 7 tahun bagi peneliti yang bekerja pada Cas12a2 untuk memperoleh hasil yang cukup baik untuk memahaminya. CRISPR-Cas12a2 baru saja dipublikasikan dan masih jauh dari komersialisasi. Saya tidak akan terkejut jika varian lain dari sistem CRISPR-Cas masih tersembunyi dalam hasil awal tim riset lain di seluruh dunia.

Cas12a2 akan menjadi bidang yang perlu dipelajari dengan cermat dalam konteks teknologi pengujian, berpotensi menjadi ancaman bagi tes antigen dan tes PCR dalam jangka panjang.

Ia juga dapat digabungkan dengan teknik CRISPR lain untuk membuatnya lebih efisien atau mengatasi hambatan teknis. Secara keseluruhan, Cas12a2 tampaknya menjadi alasan yang baik untuk lebih optimis terhadap teknologi CRISPR secara umum dan potensinya mengubah dunia kedokteran. Termasuk dalam pengujian, sesuatu yang belum pernah dibayangkan siapa pun hingga Januari 2023.

Editas Medicine (EDIT) adalah salah satu perusahaan yang saat ini mengerjakan teknologi ini.