Direkomendasikan oleh: Muhammad Firdaus (Archaea’21)
Kamu pernah dengar CRISPR? Itu lhoo, teknologi yang bisa dipakai untuk memodifikasi DNA manusia. CRISPR, atau Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, merupakan teknologi yang memungkinkan pemotongan DNA pada daerah/situs spesifik. Hasil penelitian CRISPR-Cas9 dipublikasikan pada tahun 2012, lalu teknologi ini memenangkan penghargaan Nobel di bidang kimia 8 tahun kemudian (Gostimskaya, 2022). Sampai saat ini, CRISPR dimanfaatkan di berbagai bidang, salah satunya adalah terapi penyakit untuk penyembuhan pasien penderita sickle cell (Lapook et al., 2023). Tapi tahukah kamu bahwa di tahun 2024 ini ada penemuan baru berkaitan dengan genome editing yang digadang-gadang dapat menjembatani modifikasi dari genom kompleks? Cari tahu lebih lanjut tentang Bridge RNA, yuk!
Bagaimana mekanisme Bridge RNA dalam memodifikasi materi genetik?
Bridge RNA memanfaatkan MGE (Mobile Genetics Element), yaitu bagian DNA yang mengkode protein yang dapat mengakomodasi perpindahan DNA di dalam genom atau antar sel (Frost et al., 2005). Dalam hal ini, bridge RNA secara spesifik menggunakan Insertion Sequence (IS) yaitu bersifat pendek dan dapat berpindah. Patrick Hsu dan timnya di Arc Institute di Palo Alto menemukan adanya Insertion Sequence 110 (IS110) pada Streptomyces sp., akan membentuk DNA sirkuler yang dapat dimanfaatkan. Jika ditranskripsi, akan dihasilkan non-coding RNA yang membentuk struktur sekunder berupa 2 loop seperti Gambar 2. Salah satu loop yang dihasilkan akan berikatan dengan sekuens IS110 itu sendiri sehingga disebut sebagai donor, sedangkan loop lainnya akan berikatan dengan situs di genom yang akan diinsersi, disebut sebagai target. Keduanya saat berikatan membentuk “jembatan” antara sekuens donor dan target (Hiraizumi et al., 2024). Setelah berikatan, pertukaran sekuens akan dilakukan oleh enzim DNA recombinase (Shah-Neville, 2024).
Pada penelitian yang dilakukan sebelumnya, bridge RNA dapat dimodifikasi untuk memasukan sekuens DNA yang panjangnya hampir 5000 basa ke dalam genom E. coli secara tepat, bahkan dapat memotong atau melakukan inversi pada DNA dari genom E. coli. Maka, perkirakan bridge RNA dapat disesuaikan dengan donor serta target yang diinginkan (Durrant et al., 2024).
Langkah selanjutnya?
Saat ini bridge RNA baru digunakan pada bakteri, tetapi tim peneliti dari Arc Institute ke depannya akan berencana untuk mengembangkan teknologi ini pada sel manusia. Harapannya bridge RNA dapat digunakan untuk terapi sel kanker. Selain itu, kemampuannya dalam memotong DNA dalam skala besar dapat diaplikasikan dalam penanggulangan penyakit neurodegeneratif yang disebabkan oleh mutasi secara berulang seperti Huntington’s disease dan amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Jika dapat digunakan pada manusia, bridge RNA menjadi opsi genome editing yang aman, akurat, serta fleksibel dalam melakukan modifikasi genom yang kompleks dalam skala besar (Cross, 2024).
Tertarik untuk melakukan penelitian menggunakan bridge RNA? Pindai QR code di bawah ya!
Referensi
Cross, R. (2024, June 26). Scientists unveil new way to make large changes to genes, and no CRISPR is required. Endpoints News; Endpoints News. https://endpts.com/scientists-unveil-new-way-to-make-large-changes-to-genes-and-no-crispr-is-required/
Durrant, M. G., Perry, N. T., Pai, J. J., Jangid, A. R., Athukoralage, J. S., Masahiro Hiraizumi, McSpedon, J. P., Pawluk, A., Hiroshi Nishimasu, Konermann, S., & Hsu, P. D. (2024). Bridge RNAs direct programmable recombination of target and donor DNA. Nature, 630(8018), 984–993. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07552-4
Frost, L. S., Leplae, R., Summers, A. O., & Toussaint, A. (2005). Mobile genetic elements: the agents of open source evolution. Nature Reviews Microbiology, 3(9), 722–732. https://doi.org/10.1038/nrmicro1235
Gostimskaya, I. (2022). CRISPR–Cas9: A History of Its Discovery and Ethical Considerations of Its Use in Genome Editing. Biochemistry (Moscow), 87(8), 777–788. https://doi.org/10.1134/s0006297922080090
Hiraizumi, M., Perry, N. T., Durrant, M. G., Soma, T., Nagahata, N., Okazaki, S., Athukoralage, J. S., Isayama, Y., Pai, J. J., Pawluk, A., Konermann, S., Yamashita, K., Hsu, P. D., & Nishimasu, H. (2024). Structural mechanism of bridge RNA-guided recombination. Nature, 630(8018), 994–1002. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07570-2
Lapook, J., Winick, L. A., & Novak, A. (2023, December 8). FDA approves gene-editing treatment for sickle cell disease – CBS News. Www.cbsnews.com. https://www.cbsnews.com/news/fda-approves-gene-editing-breakthrough-sickle-cell-disease/
Shah-Neville, W. (2024, July 8). Bridge RNA: A new gene editing technique that could overcome the limitations of CRISPR. Labiotech.eu. https://www.labiotech.eu/in-depth/bridge-rna-gene-editing/
Tou, C. J., & Kleinstiver, B. P. (2024). Programmable RNA-guided enzymes for next-generation genome editing. Nature, 630(8018), 827–828. https://doi.org/10.1038/d41586-024-01461-2