Bayangkan anda mempunyai dokumen teks yang sangat panjang β 3 bilion huruf β dan anda ingin menukar hanya satu atau beberapa huruf pada lokasi yang tepat tanpa mengubah huruf-huruf lain. Selama berdekad-dekad, ini adalah cabaran yang hampir mustahil dalam biologi molekul. CRISPR-Cas9 memberikan saintis fungsi "cari dan ganti" yang tepat untuk DNA β dan ia mengubah segalanya.
CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) pada asalnya ditemui sebagai sistem imun bakteria. Bakteria menyimpan fragmen DNA daripada virus yang pernah menyerang mereka dalam urutan berulang dalam genomnya sendiri. Apabila virus yang sama menyerang lagi, bakteria menggunakan RNA panduan (guide RNA) yang dihasilkan dari fragmen ini untuk mengarahkan protein Cas9 ke urutan DNA virus yang sepadan, di mana Cas9 memotong DNA virus, memusnahkannya.
Ahli biokimia Jennifer Doudna dan Emmanuelle Charpentier (pemenang Hadiah Nobel Kimia 2020) menyedari bahawa sistem ini boleh diubah suai untuk memotong DNA mana-mana urutan yang dikehendaki β bukan hanya DNA virus. Dengan menukar RNA panduan kepada urutan yang sepadan dengan mana-mana lokasi dalam genom sasaran, Cas9 boleh diarahkan untuk memotong DNA di titik tepat yang dikehendaki. Kemudian mekanisme pembaikan DNA sel sendiri akan memperbaiki potongan tersebut β sama ada mematikan gen (dengan memperkenalkan mutasi kecil) atau memasukkan urutan DNA baharu.
Perbandingan dengan teknologi penyuntingan gen sebelumnya menunjukkan revolusi yang berlaku. Kaedah sebelumnya seperti TALEN dan zinc finger nucleases memerlukan rekayasa protein yang kompleks, mahal, dan memakan masa berminggu-minggu hingga berbulan-bulan untuk setiap gen sasaran baharu. CRISPR-Cas9 hanya memerlukan sintesis RNA panduan baru β proses yang boleh dilakukan dalam beberapa hari dan kos yang jauh lebih rendah. Ini mengdemokratikan biologi molekul β makmal kecil di seluruh dunia kini mampu melakukan penyuntingan gen.
Dalam perubatan, CRISPR sudah menunjukkan hasil yang mengejutkan. Pesakit dengan penyakit anemia sel sabit (sickle cell disease) dan talasemia beta telah berjaya dirawat menggunakan sel stem yang diubah dengan CRISPR untuk mengaktifkan semula pengeluaran hemoglobin fetal. Ujian klinikal untuk kanser, penyakit Huntington, dan kebutaan genetik sedang berjalan.
Namun teknologi yang berkuasa ini juga menimbulkan soalan etika yang paling mendalam dalam sejarah perubatan β khususnya tentang penyuntingan germline (mengubah DNA dalam embrio atau sel sperma/telur yang perubahan itu akan diwarisi oleh generasi berikutnya). Saintis China He Jiankui mengejutkan dunia pada 2018 dengan mendakwa telah mencipta bayi pertama yang diubah secara CRISPR β sesuatu yang dikutuk secara meluas dan membawa kepada hukuman penjara baginya.
π¬ Fakta Sains #75: CRISPR-Cas9 β Gunting Genetik yang Mengubah Perubatan. CRISPR-Cas9 adalah teknologi penyuntingan gen revolusioner yang membolehkan saintis memotong dan mengubah DNA pada lokasi yang tepat dalam mana-mana organisma hidup β membuka era baharu perubatan genetik dan menimbulkan soalan etika yang mendalam.. Bayangkan anda mempunyai dokumen teks yang sangat panjang β 3 bilion huruf β dan anda ingin menukar hanya satu atau beberapa huruf pada lokasi yang tepat tanpa mengubah huruf-huruf lain. Selama berdekad-dekad, ini adalah cabaran yang hampir mustahil dalam biologi molekul. CRISPR-Cas9 memberikan saintis fungsi "cari dan ganti" yang tepat untuk DNA β dan ia mengubah segalanya.
CRISPR Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats pada asalnya ditemui sebagai sistem imun bakteria. Bakteria menyimpan fragmen DNA daripada virus yang pernah menyerang mereka dalam urutan berulang dalam genomnya sendiri. Apabila virus yang sama menyerang lagi, bakteria menggunakan RNA panduan guide RNA yang dihasilkan dari fragmen ini untuk mengarahkan protein Cas9 ke urutan DNA virus yang sepadan, di mana Cas9 memotong DNA virus, memusnahkannya.
Ahli biokimia Jennifer Doudna dan Emmanuelle Charpentier pemenang Hadiah Nobel Kimia 2020 menyedari bahawa sistem ini boleh diubah suai untuk memotong DNA mana-mana urutan yang dikehendaki β bukan hanya DNA virus. Dengan menukar RNA panduan kepada urutan yang sepadan dengan mana-mana lokasi dalam genom sasaran, Cas9 boleh diarahkan untuk memotong DNA di titik tepat yang dikehendaki. Kemudian mekanisme pembaikan DNA sel sendiri akan memperbaiki potongan tersebut β sama ada mematikan gen dengan memperkenalkan mutasi kecil atau memasukkan urutan DNA baharu.
Perbandingan dengan teknologi penyuntingan gen sebelumnya menunjukkan revolusi yang berlaku. Kaedah sebelumnya seperti TALEN dan zinc finger nucleases memerlukan rekayasa protein yang kompleks, mahal, dan memakan masa berminggu-minggu hingga berbulan-bulan untuk setiap gen sasaran baharu. CRISPR-Cas9 hanya memerlukan sintesis RNA panduan baru β proses yang boleh dilakukan dalam beberapa hari dan kos yang jauh lebih rendah. Ini mengdemokratikan biologi molekul β makmal kecil di seluruh dunia kini mampu melakukan penyuntingan gen.
Dalam perubatan, CRISPR sudah menunjukkan hasil yang mengejutkan. Pesakit dengan penyakit anemia sel sabit sickle cell disease dan talasemia beta telah berjaya dirawat menggunakan sel stem yang diubah dengan CRISPR untuk mengaktifkan semula pengeluaran hemoglobin fetal. Ujian klinikal untuk kanser, penyakit Huntington, dan kebutaan genetik sedang berjalan.
Namun teknologi yang berkuasa ini juga menimbulkan soalan etika yang paling mendalam dalam sejarah perubatan β khususnya tentang penyuntingan germline mengubah DNA dalam embrio atau sel sperma/telur yang perubahan itu akan diwarisi oleh generasi berikutnya . Saintis China He Jiankui mengejutkan dunia pada 2018 dengan mendakwa telah mencipta bayi pertama yang diubah secara CRISPR β sesuatu yang dikutuk secara meluas dan membawa kepada hukuman penjara baginya.
