Bioteknologi

Yale Mengungkap Terobosan Berbasis Cas12a untuk Penyuntingan CRISPR Multi-Gen

mm
Diterbitkan
Diperbarui
Tambahkan Securities.io ke sumber pilihan Anda di Google
Pengungkapan: Securities.io dapat menerima kompensasi saat Anda memakai tautan ke produk yang kami ulas. Hal ini tidak memengaruhi penilaian editorial kami. Kami bukan penasihat investasi terdaftar; ini bukan saran investasi. Baca pengungkapan afiliasi kami.

Memperluas Potensi CRISPR

Sejak penemuannya, CRISPR (“Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats”), yang memenangkan Penghargaan Nobel Kimia 2020, telah merevolusi bidang kedokteran dan bioteknologi.

Sumber: Nobel Prize

CRISPR memungkinkan perubahan terarah pada urutan genetik tertentu, namun tidak menghilangkan risiko mutasi yang tidak diinginkan. Pedoman FDA meminta penilaian penyuntingan di luar target dan perubahan genomik tak terduga lainnya.

Hal ini penting karena penyisipan gen yang tidak terarah telah dikaitkan dengan masalah serius, terutama risiko kanker, sehingga penggunaan terapeutiknya menjadi sulit dan kontroversial.

CRISPR dapat digunakan dalam berbagai cara untuk memutuskan gen yang sudah ada, menghapus urutan spesifik, atau menyunting/menyisipkan urutan genetik yang tepat.

 

Hal ini berkembang menjadi terobosan medis dengan persetujuan FDA untuk terapi berbasis CRISPR pertama pada 2023, yang dikembangkan oleh CRISPR Therapeutics untuk penyakit darah genetik (kunjungi tautan untuk laporan khusus tentang CRISPR Therapeutics).

CRISPR tidak terbatas pada penyuntingan satu gen sekaligus: penyuntingan multiplex Cas9 telah dibuktikan pada 2013. Merancang dan mengirimkan intervensi multi-gen yang dapat diandalkan tetap menjadi tantangan.

Studi Yale menambahkan toolkit berbasis Cas12a pada tikus untuk mempelajari beberapa gen secara bersamaan; namun tidak menetapkan metode multiplex CRISPR pertama atau mendemonstrasikan pengobatan pada manusia.

Itu merupakan studi terobosan yang melibatkan tim peneliti besar: tidak kurang dari 37 orang tercantum sebagai penulis studi1 yang dipublikasikan di Nature Biomedical Engineering dengan judul “Cas12a-knock-in mice for multiplexed genome editing, disease modeling, and immune-cell engineering”.

Hal ini dapat membantu menghasilkan model penyakit dan terapi baru, seperti penyakit genetik pada hati, kanker paru, dan kanker kulit, serta mempercepat penelitian lebih lanjut di bidang ini.

Berbagai Sistem CRISPR

Ketika CRISPR dibahas, baik dalam penemuan pemenang Nobel maupun terapi yang telah disetujui FDA, yang sebenarnya dibicarakan adalah CRISPR‑Cas9.

Bagian “Cas” dari sistem adalah protein yang bertanggung jawab memotong untai DNA dan melakukan penyuntingan gen, dipandu oleh RNA. Banyak protein Cas lain sedang dipelajari, dan kemungkinan masih banyak lagi yang belum ditemukan.

Sumber: YourGenome

Dalam jangka panjang, mungkin para peneliti akan secara rutin merancang sistem Cas khusus, terutama dengan “OpenCRISPR-1”, sebuah AI sumber terbuka untuk merancang sistem CRISPR khusus bagi situasi tertentu. Simulasi komputer bernama CREME (Cis-Regulatory Element Model Explanations) juga dapat membantu memahami cara mengoptimalkan sistem CRISPR.

Cas12a adalah sistem CRISPR lain yang banyak diteliti, dengan sifat berguna untuk penyuntingan multiplex.

CRISPR‑Cas12a

Sejak pertama kali kami membahasnya pada 2023, banyak kemajuan telah dicapai pada teknologi Cas12a.

CRISPR‑Cas12a berbeda dari Cas9 dalam beberapa hal:

  • Menyediakan situs pemotongan alternatif dibandingkan Cas9.
    • Masalah yang sulit dipecahkan dengan Cas9 dapat diatasi dengan Cas12.
  • Memotong DNA sehingga meninggalkan bagian “lengket” alih‑alih “tumpul” seperti pada Cas9, dan dapat dipotong berulang kali.
    • Hal ini meningkatkan peluang keberhasilan penyuntingan gen.
  • Tidak memerlukan crRNA trans‑aktivasi (tracrRNA) untuk Cas12a, tidak seperti Cas9. Karena ukuran yang lebih kecil, ia memungkinkan penyuntingan genom multiplex yang lebih mudah.
    • Lebih dari satu gen dapat dimodifikasi sekaligus dengan Cas12a.

Sumber: Wikipedia

Karakteristik terbaru Cas12a inilah yang paling menarik bagi para ahli biologi, karena banyak penyakit atau rekayasa genetik memerlukan penyuntingan, penyisipan, dan/atau penghapusan beberapa gen sekaligus.

Baik Cas9 maupun Cas12a dapat mendukung penyuntingan multiplex. Kesesuaian untuk penyakit tertentu bergantung pada cara pengantaran, efisiensi penyuntingan, dan keamanan, bukan pada ketidakmampuan kategorikal Cas9 untuk memodifikasi banyak gen.

Pada saat yang sama, semakin jelas bahwa potensi CRISPR melampaui penyembuhan penyakit genetik langka, dengan neurologi, onkologi, dan masalah metabolik menjadi bidang yang paling mungkin memperoleh manfaat dan menyelamatkan puluhan juta nyawa.

Sumber: ARK Invest

Beberapa terapi yang diusulkan mungkin mendapat manfaat dari memodifikasi beberapa gen, namun pendekatan yang dibutuhkan tergantung pada penyakit dan desain pengobatan.

Studi Cas12a Yale

Target yang Beragam

Sebelum melakukan penyuntingan multi‑gen pada manusia, kita terlebih dahulu harus memahami dampak intervensi agresif semacam itu pada genom.

Peneliti Yale menggunakan tikus laboratorium untuk merekayasa sel imun secara genetik, termasuk sel T CD4+ dan CD8+, sel B, serta sel dendritik yang berasal dari sumsum tulang. Mereka juga memodifikasi gen terkait kanker dan jaringan hati in‑vivo.

Bahan penyuntingan CRISPR disampaikan ke masing‑masing target menggunakan retrovirus, virus adeno‑associated, dan nanopartikel lipid.

Untuk memperluas kemungkinan metode, mereka juga menggunakan 2 varian Cas12a.

Memeriksa Efisiensi

Pertama, peneliti mengaitkan mutasi dengan protein fluoresen untuk memeriksa apakah penyuntingan berjalan dengan baik.

Mereka kemudian memeriksa bagaimana efisiensi penyuntingan gen bervariasi tergantung pada organ yang ditargetkan. Ternyata hati, otak, ginjal, dan paru termasuk organ yang paling mudah mencapai tingkat penyuntingan in‑vivo yang tinggi.

Ini memberikan hasil yang sangat menjanjikan, karena organ‑organ tersebut merupakan target medis utama untuk terapi CRISPR di masa depan.

Potensi Praktis

Setelah konsep terbukti memiliki potensi, peneliti menguji kasus penggunaan memodifikasi sel imun dan sel kanker.

Untuk sel imun, efisiensi transformasi—metrik yang mengukur berapa banyak sel yang terpapar mengalami modifikasi genetik—sangat tinggi, mencapai 90‑100%.

Spesifisitas terhadap target juga perlu dinilai. Aktivitas tinggi pada target tidak dengan sendirinya membuktikan tidak adanya perubahan yang tidak diinginkan; diperlukan pemeriksaan khusus terhadap efek di luar target dan perubahan genomik lainnya.

DAKO

Mendorong kemungkinan teknologi CRISPR‑Cas12a lebih jauh, peneliti mengembangkan aktivasi dan knockout ganda (DAKO).

Ini berarti satu perlakuan dapat sekaligus memicu aktivasi satu gen dan penekanan gen lain.

Langkah penting ini memungkinkan modifikasi sel dengan mekanisme biokimia kompleks, misalnya satu protein mengaktifkan suatu mekanisme sementara protein lain menekannya. Dengan melakukan penyuntingan DAKO, dimungkinkan untuk meningkatkan aktivitas yang diinginkan melampaui tingkat normal sekaligus menghilangkan sistem yang menghambat efek tersebut.

Karena mekanisme umpan balik yang tidak diinginkan atau dikelola dengan buruk sering menjadi alasan utama kegagalan penyuntingan gen, sistem DAKO ini dapat menjadi revolusi, terutama dalam onkologi, neurologi, dan terapi metabolik.

Model Hewan

Sistem penyuntingan gen baru berbasis Cas12a ini dapat seakurat Cas9 namun mampu melakukan banyak penyuntingan sekaligus, termasuk aktivasi dan penekanan gen.

Ini menjadikannya sistem yang sempurna untuk menciptakan model biologis baru yang dapat digunakan peneliti untuk menguji hipotesis mereka.

“Tik­us ini dapat memfasilitasi alur kerja cepat dan mulus untuk penargetan gen terapeutik in‑vivo, pemodelan penyakit/kanker, dan rekayasa sel imun primer.”

“Jika dikombinasikan dengan sintesis perpustakaan oligo pooled dan kloning, tikus ini dapat digunakan untuk skrining CRISPR berskala tinggi guna mempelajari pertanyaan genetik kompleks, seperti transisi fenotipe efektor dan memori pada sel imun.”

Model hewan semacam ini sangat penting untuk menguji potensi terapi, atau lebih memahami penyakit kompleks. Jadi bahkan jika tidak ada terapi berbasis Cas12a yang pernah mencapai pasar, varian CRISPR ini tetap akan memberikan dampak besar pada penelitian bioteknologi masa depan.

Melangkah Lebih Jauh

Karena studi menunjukkan intensitas penyuntingan gen dapat sangat bervariasi tergantung organ, kemungkinan perbaikan lebih lanjut masih terbuka.

Elemen kunci kemungkinan besar adalah pengujian vektor baru untuk sistem penyuntingan gen, baik virus lain maupun nanokapsul lipid lainnya. Khususnya, vektor yang lebih baik untuk organ yang paling sulit dijangkau akan diperlukan untuk studi atau penyakit tertentu.

Belum dapat dipastikan sistem CRISPR mana yang paling sesuai untuk setiap penyakit kompleks. Cas9 maupun Cas12a dapat mendukung penyuntingan banyak gen; pilihan bergantung pada target, pengantaran, efisiensi, dan keamanan.

Perusahaan Cas12a

Editas

EDIT Grafik Harga

Editas didirikan oleh penemu bersama CRISPR‑Cas9 Jennifer Doudna. Editas awalnya bekerja dengan Cas9 tetapi kini berfokus pada versi proprietari Cas12a yang mereka rekayasa: AsCas12a.

Anda dapat membaca lebih lanjut tentang sifat unik Cas12a dalam artikel khusus kami “Apa Itu CRISPR‑Cas12a2? & Mengapa Itu Penting?”.

Sumber: Editas

Anda juga dapat membaca ikhtisar semua perusahaan milik Jennifer Doudna dalam artikel terkait “Perusahaan Jennifer Doudna yang Patut Dipantau.”

Editas berfokus pada Sickle Cell Disease (SCD) dan beta‑thalassemia, dua penyakit yang kalah dalam perlombaan persetujuan terapi pertama terhadap pesaing CRISPR Therapeutics dan BlueBirdBio.

Secara keseluruhan, program SCD (baru‑baru ini dinamai ulang menjadi reni‑cel) telah mengalami penundaan berkali‑kali, menimbulkan kekhawatiran di kalangan investor, dan kini difokuskan kembali pada terapi in‑vivo untuk membedakannya dari terapi SCD yang sudah disetujui.

Meskipun demikian, Editas memiliki paten signifikan pada CRISPR‑Cas12, yang telah digunakan peneliti di University of New South Wales, Australia, untuk mengembangkan tes strip COVID‑19, menunjukkan potensi teknologi di luar penyuntingan gen.

Editas juga menandatangani pada 2023 sebuah kesepakatan $50 juta dengan Vertex untuk menggunakan IP Cas9 milik Editas.

Kekayaan intelektual Editas dapat membantu membangun kemitraan dan pendapatan lisensi. Kondisi keuangan serta program klinisnya perlu dinilai berdasarkan pengumuman perusahaan terbaru, bukan hanya potensi teknologinya.

Keahlian Editas dalam Cas12a dapat mendukung penelitian dan kemitraan, tetapi keberhasilan sebuah studi akademik tidak membuktikan keberhasilan obat perusahaan atau kinerja sahamnya.

(Anda dapat membaca lebih lanjut tentang CRISPR di artikel kami yang bersangkutan “Lima Perusahaan CRISPR untuk Dipelajari”.)

Berita Terbaru tentang Editas

Studi yang Dirujuk:

1. Tang, K., Zhou, L., Tian, X. et al. Cas12a‑knock‑in mice for multiplexed genome editing, disease modelling and immune‑cell engineering. Nat. Biomed. Eng (2025). https://doi.org/10.1038/s41551-025-01371-2

mm

Jonathan adalah mantan peneliti biokimia yang bekerja dalam analisis genetik dan uji klinis. Ia kini menjadi analis saham dan penulis keuangan dengan fokus pada inovasi, siklus pasar, dan geopolitik dalam publikasinya 'The Eurasian Century'.