Genome Editing:
CRISPR-Cas9

Bramadi Arya, S.Si., M.Biotech
Biologi Molekuler II · Pertemuan 8

Program Studi S1 Ilmu Biomedis
Universitas Syedza Saintika

Sasaran pertemuan

Pertemuan 8 · Prinsip CRISPR-Cas9, aplikasi biomedis, dan peluang terapi gen

Sub-CPMK 8: menganalisis prinsip dan aplikasi genome editing (CRISPR-Cas9) dalam biomedis.

Dari sistem imun bakteri ke alat sunting gen

  • CRISPR-Cas awalnya sistem pertahanan bakteri melawan virus
  • Bakteri menyimpan potongan DNA virus sebagai “arsip”, lalu memakainya untuk mengenali serangan berikutnya
  • Prinsip ini diadaptasi menjadi alat penyunting genom yang presisi

Dua komponen utama

  • Cas9: enzim yang memotong DNA (nuklease)
  • Guide RNA (gRNA): RNA pemandu yang cocok dengan urutan target

gRNA menuntun Cas9 ke lokasi tepat di genom, lalu Cas9 memotong kedua untai DNA di situ.

Diperlukan urutan pendek PAM di sebelah target agar Cas9 dapat memotong.

Cara kerja singkat

  1. gRNA dirancang komplementer dengan urutan target
  2. Kompleks Cas9-gRNA mencari urutan yang cocok di dekat PAM
  3. Cas9 membuat double-strand break di lokasi tersebut
  4. Sel memperbaiki putusan itu, dan di sinilah penyuntingan terjadi

Menghubungkan dengan perbaikan DNA

Ingat kembali Pertemuan 5:

  • NHEJ: penyambungan cepat yang rawan galat. Sering menimbulkan penyisipan atau penghapusan kecil yang menonaktifkan gen (knockout)
  • HR: bila disediakan cetakan DNA, sel dapat menyisipkan urutan baru secara presisi (knock-in)

CRISPR memotong, tetapi hasil akhir ditentukan oleh jalur perbaikan sel.

Aplikasi biomedis

  • Model penyakit: membuat sel atau hewan dengan mutasi tertentu untuk riset
  • Skrining gen: mengidentifikasi gen yang berperan pada suatu proses
  • Diagnostik: turunan CRISPR dipakai untuk deteksi asam nukleat patogen
  • Terapi gen: memperbaiki mutasi penyebab penyakit

Terapi gen berbasis CRISPR

  • Terapi berbasis penyuntingan gen telah disetujui untuk penyakit sel sabit dan talasemia beta
  • Pendekatan: sel pasien disunting di luar tubuh, lalu dikembalikan
  • Menunjukkan potensi nyata, sekaligus membuka pertanyaan biaya dan akses

Tantangan dan etika

  • Off-target: potongan pada lokasi yang tidak dikehendaki
  • Efisiensi dan penghantaran ke sel sasaran
  • Etika: penyuntingan sel germinal yang dapat diwariskan menuai kontroversi luas
  • Pengembangan lanjutan: base editing dan prime editing yang lebih presisi tanpa memotong kedua untai

Ringkasan

  • CRISPR-Cas9 memakai gRNA untuk memandu Cas9 memotong DNA di lokasi spesifik
  • Hasil akhir bergantung pada jalur perbaikan: NHEJ untuk knockout, HR untuk knock-in
  • Aplikasinya mencakup model penyakit, diagnostik, dan terapi gen
  • Isu off-target dan etika penyuntingan germinal tetap menjadi perhatian

Bacaan: Alberts et al. (2022) Bab 8; artikel review CRISPR terbaru dianjurkan sebagai pelengkap.

Terima kasih