Next-Gen CRISPR Meningkatkan Akurasi dalam Terapi Gen

Membuat Pemotongan Gen Lebih Presisi

Hingga baru-baru ini, modifikasi genetik cukup kasar, menyisipkan urutan genetik baru secara acak ke dalam organisme target.

Metode penyisipan juga sangat destruktif. Sebagai hasilnya, hanya bakteri dan tanaman yang secara teratur dimodifikasi secara genetik, dan setiap pemotongan gen pada organisme seperti mamalia (termasuk manusia) kompleks, mahal, dan lambat.

Hal ini sebagian telah berubah dengan teknologi CRISPR, yang tiba-tiba membuka jalan untuk pemotongan gen yang presisi dan terkendali, menghasilkan terapi gen pertama untuk penyakit genetik manusia yang disetujui pada akhir 2023.

Namun, CRISPR masih belum sempurna, terkadang menghasilkan modifikasi genetik yang tidak diinginkan.

Hal ini mungkin telah berubah dengan penemuan terobosan dari tiga peneliti MIT.

Mereka mengumumkan metode baru yang memungkinkan peningkatan keandalan pemotongan gen secara radikal, membuka jalan untuk menciptakan terapi baru.

Mereka menerbitkan hasil mereka dalam tinjauan ilmiah bergengsi Nature¹, dengan judul “Engineered prime editors with minimal genomic errors”.

Dari CRISPR Standar Ke Prime Editing

Sejak disetujui terapi CRISPR-Cas9 pertama, ide mengedit genom pasien untuk menyembuhkan mereka tidak lagi menjadi fiksi ilmiah. Namun, teknologi CRISPR tidak selalu memodifikasi gen target dengan cara yang diinginkan oleh ilmuwan.

Sistem CRISPR terdiri dari enzim yang disebut Cas9 yang dapat memotong DNA berantai ganda pada titik tertentu, bersama dengan RNA panduan yang memberitahu Cas9 di mana untuk memotong.

Peneliti telah menyesuaikan pendekatan ini untuk memotong urutan gen yang rusak atau untuk menyisipkan yang baru, mengikuti template RNA.

Sejak 2019, peneliti MIT telah menerbitkan konsep baru yang disebut prime editing, yang lebih presisi daripada pemotongan gen CRISPR-Cas9 biasa. Sebagai hasilnya, memiliki efek sampingan yang lebih sedikit dan kemungkinan menyebabkan masalah kesehatan tambahan pada pasien yang sudah lemah.
Prime editing menggunakan Cas9 yang dimodifikasi yang digabung dengan enzim transkriptase revers, memungkinkan untuk melakukan semua modifikasi basis genetik yang mungkin, serta penyisipan dan penghapusan kecil urutan genetik.

Jadi, dalam jangka panjang, prime editing diharapkan menjadi versi yang ditingkatkan dan lebih andal dari teknologi pemotongan gen berbasis CRISPR.

Sumber: Benjamin McLeod

Misalnya, prime editor berhasil digunakan pada 2025 untuk mengobati pasien dengan penyakit granulomatosa kronis (CGD), penyakit genetik langka yang mempengaruhi sel darah putih.

“Pada prinsipnya, teknologi ini bisa digunakan untuk mengatasi banyak penyakit genetik dengan memperbaiki mutasi kecil secara langsung di dalam sel dan jaringan.”

Vikash Chauhan – MIT’s Koch Institute for Integrative Cancer Research

Tapi itu membutuhkan sedikit perbaikan sebelum siap digunakan pada sel dan tubuh manusia.

Bagaimana Prime Editing Meningkatkan Akurasi Sisipan DNA

Prime editing memotong hanya satu dari urutan DNA target, membuka lipatan di mana urutan baru dapat disisipkan.

Setelah urutan baru disalin, namun, harus bersaing dengan urutan DNA lama untuk dimasukkan ke dalam genom.

Jika urutan lama mengalahkan yang baru, lipatan DNA baru yang terbentuk mungkin secara tidak sengaja dimasukkan di tempat lain, menyebabkan kesalahan.

Kesalahan seperti itu bisa menyebabkan kanker dengan menyisipkan diri secara acak di dalam genom, risiko yang perlu dikurangi.

Dengan versi prime editor terbaru, tingkat kesalahan berkisar dari satu kesalahan per 7 edit hingga satu kesalahan per 121 edit untuk mode editing yang berbeda, yang masih terlalu tinggi.

“Teknologi yang kita miliki sekarang jauh lebih baik daripada alat terapi gen sebelumnya, tapi selalu ada kemungkinan konsekuensi yang tidak diinginkan,”

Vikash Chauhan – MIT’s Koch Institute for Integrative Cancer Research

Lompatan Besar dalam Keandalan Prime Editing

Pada 2023, peneliti MIT menemukan bahwa beberapa versi mutan protein Cas9 yang digunakan dalam prime editing terkadang membuat potongan satu atau dua basis lebih jauh di sepanjang urutan DNA, bukan selalu di tempat yang sama.

Hal ini membuat urutan DNA lama kurang stabil, sehingga lebih mudah untuk urutan baru dimasukkan tanpa menyebabkan kesalahan.

Dalam studi terbaru ini, peneliti telah mengidentifikasi beberapa mutasi Cas9 yang mengurangi tingkat kesalahan hingga 1/20 nilai aslinya.

Ketika menggabungkan mutasi-mutasi ini secara buatan dalam satu protein Cas9, mereka mengurangi tingkat kesalahan hingga 1/36 nilai aslinya.

“Makalah ini menguraikan pendekatan baru untuk melakukan pemotongan gen yang tidak mempersulit sistem pengiriman dan tidak menambahkan langkah tambahan, tetapi menghasilkan edit yang jauh lebih presisi dengan sedikit mutasi yang tidak diinginkan,”

Phillip Sharp – MIT’s Koch Institute for Integrative Cancer Research

Tidak puas dengan itu, mereka juga menggunakan sistem prime editing yang memiliki protein pengikat RNA yang menstabilkan ujung template RNA lebih efisien.

Dinamai vPE, versi akhir dari toolkit pemotongan gen mereka memiliki tingkat kesalahan hanya 1/60 dari nilai aslinya, atau hanya 101-543 edit, tergantung pada mode editing yang digunakan.
Swipe to scroll →

Langkah Selanjutnya

Hambatan lain dari pemotongan gen telah selalu menjadi pengiriman protein dan DNA/RNA ke dalam inti sel target, atau menargetkan hanya jaringan tertentu di dalam tubuh.

Jadi ini akan menjadi fokus peneliti selanjutnya, terutama karena teknik prime editing terbatas oleh pengiriman yang buruk dibandingkan dengan sistem CRISPR-Cas9 tradisional yang lebih kecil dan sederhana.
Mereka juga berpikir bahwa alat ini memiliki potensi untuk mempercepat kemajuan dalam bioteknologi secara keseluruhan, tidak hanya untuk terapi pemotongan gen.

Pertama, teknik dan penemuan bahwa modifikasi protein Cas9 dapat meningkatkan keandalannya bisa diterapkan pada semua teknologi pemotongan gen berbasis CRISPR, tidak hanya prime editing.

Kedua, ini bisa menjadi dorongan kuat untuk proyek penelitian lain yang menggunakan pemotongan gen dan genom sebagai alat penelitian. Misalnya, menemukan jawaban tentang bagaimana jaringan berkembang, bagaimana populasi sel kanker berevolusi, dan bagaimana sel merespons pengobatan.

“Editor genom digunakan secara luas di laboratorium penelitian.

Jadi aspek terapi sangat menarik, tapi kita sangat bersemangat untuk melihat bagaimana orang mulai mengintegrasikan editor kita ke dalam alur kerja penelitian mereka.”

Vikash Chauhan – MIT’s Koch Institute for Integrative Cancer Research

Terakhir, mutasi yang ditemukan untuk meningkatkan keandalan Cas9 mungkin belum semua ditemukan dalam studi ini. Jadi analisis dan optimasi lebih lanjut dari konsep baru ini bisa menghasilkan hasil yang lebih baik di masa depan.

Investasi dalam Pemotongan Gen

Illumina

Sementara yang lain -omics dalam multiomics (proteomics, transkriptomik, dll.) penting, hampir semua berhubungan dengan genomika, “buku petunjuk” inti dari setiap sel hidup.

Dan jauh, produsen terbesar mesin sekuen genom adalah Illumina. Perusahaan ini fokus pada pembacaan urutan genetik pendek, yang digunakan untuk deteksi kanker. Saat ini memiliki 22.000+ sekuen器 terpasang di 165 negara.

Sekitar setengah dari konsumsi mesin sekuen Illumina digunakan dalam aplikasi klinis, dengan setengah lainnya digunakan di laboratorium penelitian publik dan swasta. Dalam aplikasi klinis, setengah dari permintaan berasal dari onkologi.

Sumber: Illumina

Karena genomika dan multiomics menjadi pusat proses penemuan obat, serta diagnostik kanker, peralatan Illumina diharapkan sangat dibutuhkan.

Perusahaan ini memperkirakan permintaan NGS (Next Generation Sequencing) akan tumbuh sebesar 18% CAGR untuk aplikasi klinis dan 6% CAGR untuk penelitian, meningkatkan total pasar yang dapat dijangkau (TAM) dari $100M untuk klinis dan $25M untuk penelitian pada 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 sekarang dipaksa untuk spin-off lagi oleh otoritas kompetisi di AS dan UE.

Dengan masalah ini selesai, Illumina mungkin melanjutkan pertumbuhan jangka panjang dan kenaikan harga saham, terutama karena Grail’s tes biopsi cair pada akhirnya kemungkinan masih akan bergantung pada sekuen器 Illumina.

Sementara itu, terapi gen lebih lanjut juga akan meningkatkan penggunaan sekuen器 Illumina dalam pengaturan klinis dan penelitian.
(Anda juga bisa membaca analisis lebih rinci tentang bisnis Illumina, teknologi masa depan, dan sejarah dalam laporan investasi khusus.)

Berita dan Pengembangan Terbaru Illumina (ILMN)

Studi Referensi

^{1. Chauhan, V.P., Sharp, P.A. & Langer, R. Engineered prime editors with minimal genomic errors. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09537-3}