CRISPR menjelaskan: gunting paling kuat di dunia

Dunia genetika telah menjadi bagian yang sama menjanjikan dan kontroversi sejak masuk ke zeitgeist publik di abad ke-20. Rekayasa genetika, khususnya, telah begitu terperosok dalam rayuan dan kegelisahan sehingga dianggap sebagai ilmu hitam oleh beberapa orang. Orang-orang terkemuka dengan pikiran yang sehat sering kali menyatakan bahwa perubahan DNA yang disengaja, khususnya DNA manusia, sebagai kesalahan etis. 

Manusia telah menggunakan rekayasa genetika selama ribuan tahun

Kutukan selimut seperti itu mencerminkan dunia yang belum ada selama ribuan tahun. Contoh yang paling jelas adalah makanan, khususnya dari varietas transgenik. Apel Merah Lezat yang besar, bersemangat, dan lezat yang terbang dari rak bahan makanan adalah penyimpangan dibandingkan dengan nenek moyang pra-manusia mereka.

Dengan persilangan varietas apel tertentu, manusia dapat menyebarkan gen yang mengarah pada fenotipe yang disukai (manifestasi fisik). Lebih penting lagi, memilih versi makanan pokok yang tahan kekeringan seperti biji-bijian dan beras telah menyelamatkan banyak peradaban besar dari kehancuran akibat kelaparan. 

Hewan peliharaan memberikan kontras yang lebih mencolok. Serigala adalah predator teritorial yang ganas. Mereka memiliki hingga 180 pon teror murni dengan siapa beberapa manusia bisa menjadi yang terbaik dalam duel. Teacup Pomeranians, sebaliknya, beratnya delapan pon basah kuyup, dan setiap manusia yang kalah dalam pertarungan tidak layak mewariskan materi genetiknya.

Bahwa salah satu pemburu paling cakap di dunia direduksi menjadi bola bulu yang bernafas adalah bukti seluruh hubungan cinta umat manusia dengan sengaja mengubah DNA. Ciri-ciri umum yang dipilih masyarakat di antara hewan termasuk kepatuhan, kepatuhan, kekuatan dan, tentu saja, kelezatan. 

Namun gagasan perubahan DNA manusia yang benar-benar membuat rahang ternganga dan celana dalam bergerombol. Cita-cita luhur gerakan eugenika awal Amerika menyediakan tempat yang aman bagi advokasi supremasi rasial, yang berubah dan mencapai klimaks yang mengerikan di Third Reich. 

Meskipun demikian, penanaman gen yang diinginkan secara sengaja adalah hal biasa dalam masyarakat liberal. Contoh yang paling jelas adalah aborsi, yang legal di sebagian besar masyarakat Barat. Mustahil untuk berargumen bahwa manusia tidak memiliki preferensi untuk genom tertentu di dunia di mana sekitar sembilan puluh persen janin dengan Down Syndrome diaborsi.

Di Amerika Serikat, pengadilan telah menganggap aborsi berbasis genetik sebagai hak konstitusional: Dokter yang menyembunyikan menunjukkan kelainan genetik di antara janin, takut ibu akan menggugurkan, telah diberi sanksi.

Mengubah DNA individu dengan sengaja tidak sama dengan memfasilitasi gen tertentu selama beberapa generasi. Bahkan proses yang dulu radikal dalam menciptakan GMO (organisme yang dimodifikasi secara genetik) hanya memungkinkan Anda untuk memasukkan gen yang ada ke dalam spesies lain yang bertentangan dengan merancang yang baru. Namun, jelas bahwa manusia lebih menyukai gen tertentu daripada yang lain dan akan mengambil tindakan drastis untuk membuat gen ini lebih umum. Yang pertama hanya menawarkan cara yang lebih cepat dan lebih tepat untuk mencapai tujuan yang terakhir. 

Sebuah metode untuk mengubah materi genetik dengan terampil telah lama menghindari manusia karena kompleksitas intens dari reaksi biokimia di sekitar DNA serta berbagai alat remeh yang efektif pada skala mikroskopis seperti itu. Secara khusus, metode pemotongan DNA di lokasi yang tepat sehingga segmen kecil dapat diganti telah sulit dipahami.

Terobosan 2015 mengubah semua ini; terobosan ini sekarang memungkinkan manusia untuk menumpahkan kekurangan jangka panjang ini. Sebuah dunia kemungkinan menunggu dan potensi untuk penataan ulang skala besar tubuh kita, lingkungan kita dan bahkan ekonomi kita ada di dek. 

CRISPR: Gunting paling kuat dalam sejarah

(Catatan: jika Anda dapat menyebutkan semua organel utama sel dan lebih dari tiga jenis RNA dari atas kepala Anda, Anda mungkin akan menemukan penjelasan berikut terlalu disederhanakan. Jika Anda memiliki pemahaman dasar tentang apa itu DNA dan RNA, ini akan menjadi penjelasan Goldilocks. Jika Anda tidak tahu apa itu RNA, anggap saja itu sebagai kakak laki-laki DNA yang akhirnya menjadi pesuruh DNA.) 

Terobosan ini diberi nama CRISPR/CAS9, biasanya disingkat menjadi hanya CRISPR. Metode inovatif ini, diucapkan seperti dalam "Saya berharap roti panggang saya lebih renyah," adalah kependekan dari Pengulangan Palindromik Pendek Berjarak Berjarak Teratur. Apakah ini tampak seperti seteguk? Dia. Mengisapnya. Begitu juga "Teori Relativitas Umum dan Khusus" serta "asam deoksiribonukleat." Penemuan-penemuan perintis seringkali memiliki nama yang panjang; mengenakan celana big boy/big girl disarankan ketika berhadapan dengan teknologi futuristik.

Meskipun DNA yang diubah adalah buatan, kedua komponen CRISPR terjadi secara alami. Pada intinya, ia mengambil keuntungan dari sistem kekebalan yang menopang semua sel hidup. Pertimbangkan ini: sistem kekebalan sangat kompleks, terutama manusia, tetapi 99% dari waktu, satu virus tidak dapat menginfeksi orang yang sama pada dua kesempatan yang berbeda.

Ini karena untaian DNA virus disimpan dan "diingat" di dalam sel setelah pertemuan pertama. Pada abad kedua puluh, para ilmuwan menemukan bahwa bentuk-bentuk bakteri tertentu mengapit fragmen DNA ini di antara untaian pasangan basa pendek yang berulang yang juga palindromik: CRISPRs. Bagian dari virus sekarang secara permanen tertanam ke dalam genom bakteri. Dan Anda pikir Anda pandai menyimpan dendam. 

Bayangkan bakteriofag (virus yang menargetkan bakteri sebagai lawan organisme multiseluler, seperti manusia) menyerang Barry Bakteri tetapi tidak membunuhnya. Seminggu kemudian, Phil the Phage kembali untuk Putaran 2. Meskipun Barry melihat Phil merampoknya, dia tidak bisa mengirim sel darah putih untuk menghajar Phil karena dia tidak punya. Sistem kekebalan bakteri menggunakan pendekatan yang berbeda.

Di sinilah Cas9, bagian lain dari sistem CRISPR, ikut bermain. Cas9, yang merupakan singkatan dari CRISPR-associated protein 9, memindai DNA asing yang ditemuinya dan memeriksa apakah ada yang cocok dengan DNA virus yang disimpannya di antara CRISPR. Jika demikian, Cas9 memicu endonuklease, juga dikenal sebagai enzim restriksi, untuk memotong lengan, atau kaki Phil, atau bahkan mungkin kepalanya. Apa pun segmennya, hilangnya sebagian besar kode genetik mereka hampir selalu membuat virus tidak dapat menjalankan niat predatornya.

Sistem kekebalan manusia memenangkan pertempuran melawan virus dengan mengirimkan pejuang mikroskopis terbaik evolusi untuk berperang, dilengkapi dengan deskripsi yang sangat akurat tentang penampilan dan taktik musuh. Pendekatan bakteri lebih mirip dengan mencegat instruksi komandan untuk prajuritnya. "Serang gerbang saat fajar," menjadi "Serang [BLANK] di [BLANK]," dan serangan itu gagal. 

Akhirnya, para ilmuwan menemukan bahwa hampir setiap organisme hidup memiliki elemen CRISPR dan Cas9. Ini mungkin tampak mengejutkan, tetapi sebenarnya cukup sepele, mengingat setiap makhluk hidup adalah keturunan bakteri. Dalam organisme ini, CRISPR mirip dengan perpustakaan kuno yang tidak pernah dirobohkan oleh kota, dan Cas9 adalah salah satu enzim restriksi yang paling tidak penting.

Meskipun demikian, mereka ada di sana, mereka bekerja, dan yang terbaik, mereka ternyata sangat tidak pandang bulu: para ilmuwan dapat memberi mereka bagian DNA yang tidak ada hubungannya dengan virus, dan CRISPR akan dengan setia merekamnya dan Cas9 akan dengan setia membuat sayatan . Tiba-tiba, kami memiliki gunting Tuhan di tangan kami, dan mereka bekerja pada hampir semua jenis DNA yang kami coba: makanan, hewan, penyakit dan manusia. 

Meskipun metode ini dipopulerkan sebagai "CRISPR", namun kombinasi CRISPR dan Cas9-lah yang sangat kuat. Seperti disebutkan, ada sejumlah enzim restriksi yang ditemukan sebelumnya, atau gunting DNA. Namun, CRISPR adalah metode pertama yang dapat dikendalikan oleh manusia di mana gunting memotong dengan tingkat presisi yang tinggi. 

Pada dasarnya, CRISPR adalah segmen pendek DNA yang berfungsi sebagai penanda, atau sebagai dua tanda yang mengatakan "Mulai memotong di sini" dan "Berhenti memotong di sini." Cas9 adalah protein yang dapat membaca CRISPR dan melepaskan enzim untuk memotong di kedua ruang yang ditandai oleh penanda.

Apa yang bisa dilakukan CRISPR?

Sayang, apa? tidak bisa CRISPR lakukan? Ada dua kategori utama penerapan teknologi: materi genetik buruk yang ditemukan pada kanker dapat diganti dengan urutan DNA yang dikoreksi untuk menghilangkan mutasi berbahaya, dan dapat diterapkan untuk meningkatkan aspek fenotipe tertentu.

CRISPR menarik karena usianya yang masih balita namun sudah melompat dari laboratorium ke klinik. Para penulis studi tahun 2015 muncul di Alam bisa memotong 48% materi genetik HIV dari sel yang terinfeksi HIV menggunakan CRISPR. Namun, dalam hal kanker, CRISPR telah membuat lompatan dari cawan petri ke manusia: pada bulan Juni, NIH menyetujui studi pertama sel-T yang direkayasa melalui CRISPR.

Uji coba berfokus pada pencegahan kambuhnya kanker. Seperti yang diketahui oleh semua orang dengan teman atau keluarga yang telah berjuang melawan kanker (yang sayangnya kebanyakan orang), dinyatakan bebas kanker tidak sama dengan sembuh. Selama lima sampai sepuluh tahun ke depan, tidak ada pilihan selain menunggu dan melihat apakah ada kantong kecil kanker yang lolos dari pengobatan dan menunggu kesempatan untuk tumbuh kembali. Sel-T CRISPR memiliki DNA kanker yang dimasukkan ke dalam genom mereka, memberi mereka setara dengan kacamata hyper-vision untuk mencari kaisar dari semua penyakit.

HIV dan kanker adalah dua Goliath yang paling tangguh dalam pengobatan patologis. Namun, membandingkan CRISPR dengan David adalah metafora yang tidak memadai. David setidaknya sudah dewasa, sedangkan CRISPR masih balita, dan balita ini sudah melakukan tembakan ke gawang melawan musuh umat manusia yang paling gigih ini.

Tentu saja, kebanyakan manusia tidak menghabiskan hidup mereka terus-menerus terhuyung-huyung antara HIV dan kanker. Penyakit yang lebih umum dengan kompleksitas yang jauh lebih sedikit, seperti pilek dan flu, akan lebih mudah ditangkap oleh sel-T pada steroid renyah.

Memotong DNA yang buruk itu baik, tetapi dalam perbaikan DNA yang salah itulah potensi CRISPR benar-benar terletak. Setelah DNA dipotong di tempat yang tepat, dan bagian yang bermutasi dihilangkan, menjadi cukup mudah untuk menggunakan DNA polimerase untuk menggabungkan DNA yang benar bersama-sama.

Penderitaan genetik paling umum di Amerika Serikat adalah hemokromatosis (terlalu banyak zat besi dalam darah), cystic fibrosis, Penyakit Huntington, dan Down Syndrome. Perbaikan pada segmen DNA penyebab penyakit dapat mencegah penderitaan manusia dalam jumlah besar. Selain itu, manfaat ekonominya akan luar biasa: konservatif fiskal akan senang menghemat $83 juta yang dihabiskan NIH setiap tahun untuk cystic fibrosis saja; kaum liberal akan memiliki kesempatan untuk menginvestasikan kembali jumlah ini dalam kesejahteraan sosial.

Bagi mereka yang menemukan DoStatistik aborsi sindrom wn mengganggu, modifikasi CRISPR bisa menjadi kompromi yang cocok, menyelamatkan nyawa janin sambil mempertahankan hak ibu untuk tidak melahirkan anak yang cacat parah.

Dunia bioteknologi sudah dipaku oleh CRISPR. Industri makanan transgenik saja sudah bernilai miliaran dolar setahun dengan metode yang cukup kasar dibandingkan dengan CRISPR. Perusahaan transgenik seperti Monsanto telah meningkatkan segudang makanan dengan memasukkan seluruh gen yang meningkatkan ketahanan, ukuran, dan rasa lezat dari makanan lain.

Sekarang, perburuan gen telah berakhir, dan perusahaan biotek dapat merancang gen yang sempurna untuk dimasukkan. Sangat mungkin bahwa selama beberapa dekade mendatang, Red Delicious harus menyerahkan keunggulannya pada produk yang sejalan dengan Red Orgasme atau Red Spiritual Experience.

Implikasi bisnis dan politik

CRISPR juga memiliki implikasi yang mengganggu dan demokratisasi. Pengeditan gen di tahun 2010-an sudah seperti komputer di tahun 1970-an. Mereka ada, tetapi mereka kikuk dan sangat mahal. Namun, produk tersebut sangat berharga sehingga perusahaan yang cukup besar untuk membelinya mendapatkan keuntungan pasar yang besar.

Inilah sebabnya mengapa perusahaan seperti Monsanto dapat memperoleh hampir monopoli di bidang transgenik. CRISPR akan melakukan rekayasa genetika seperti yang dilakukan komputer pribadi terhadap perangkat lunak pada 1980-an; yaitu, sangat meningkatkan teknologi, sekaligus membuatnya sangat murah sehingga usaha kecil dan individu dapat memanfaatkannya. Apakah Anda seorang mahasiswa biologi, biohacker amatir atau pengusaha pemula, Anda dapat membeli kit CRISPR di internet dengan harga beberapa ratus dolar.

Oleh karena itu, CRISPR seharusnya membuat raksasa biotek seperti Monsanto sangat gugup. Jutaan orang yang ingin meruntuhkan atau mengungguli perusahaan semuanya telah diberikan belati.

Beberapa orang menentang Monsanto karena mereka menentang GMO. Suara-suara seperti itu tidak banyak dipercaya dalam komunitas ilmiah: transgenik dianggap cukup aman, hampir semua orang memakannya, dan transgenik tahan kekeringan/meningkatkan panen yang mendukung "Revolusi Hijau" di Afrika dan India pada 1970-an telah menyelamatkan ratusan orang. jutaan orang dari kelaparan.

Namun, banyak individu pro-GMO menentang Monsanto karena praktik bisnis monopoli dan upaya untuk memaksa petani miskin menggunakan benihnya. Sebelum CRISPR, tidak banyak yang bisa mereka lakukan kecuali mereka memiliki cadangan ratusan juta dolar untuk meluncurkan start-up rekayasa genetika. Argumen mereka yang lebih halus cenderung ditenggelamkan oleh kerumunan "GMO akan membuat gigi Anda rontok dan memberi anak-anak Anda autisme", yang memungkinkan Monsanto untuk mendelegitimasi penentangannya dengan melukisnya sebagai tidak ilmiah.

Sekarang, keterjangkauan CRISPR yang relatif akan memungkinkan GMO dan bidang rekayasa genetika direklamasi oleh mereka yang berpikiran demokratis, oleh kaum muda, oleh kelas menengah, oleh mereka yang percaya bahwa persaingan ketat di antara bisnis menghasilkan kemajuan yang lebih cepat dan ekonomi yang lebih sehat. daripada monopoli yang kaku.

Etika dan masalah lainnya

Isu etika rekayasa genetika berpotensi besar. Kemungkinan merancang supervirus yang memiliki seluk beluk sistem kekebalan manusia yang ditranskripsikan dalam genomnya tidak dapat diabaikan. Ini adalah prospek yang mengganggu; itu akan membalikkan paradigma normal, dan mirip dengan virus yang divaksinasi terhadap sistem kekebalan tubuh. "Bayi desainer" dapat menyebabkan kebangkitan eugenika dan perlombaan senjata manusia di mana peradaban terkunci dalam perjuangan terus-menerus untuk menciptakan warga negara yang paling cerdas dan kejam.

Namun, ini adalah masalah dengan kemampuan rekayasa genetika di masa depan, bukan dengan realitas CRISPR saat ini. Untuk saat ini, tidak ada masalah etika utama yang dapat direalisasikan, terutama karena pemahaman kita yang terbatas tentang biologi kita sendiri. CRISPR berarti bahwa jika kita memiliki cetak biru untuk membuat supervirus yang disebutkan di atas, kita mungkin bisa. Namun, pengetahuan kita tentang sistem kekebalan terlalu terbatas untuk menerapkan virus yang dapat menghindarinya.

Kekhawatiran tentang bayi desainer juga berlebihan. Pertama-tama, penggabungan rekayasa genetika dengan eugenika berbahaya dan salah. Eugenika adalah ilmu sampah. Eugenika bergantung pada asumsi yang salah bahwa ciri-ciri seperti kecerdasan dan kekuatan terutama dapat diwariskan, berlawanan dengan konsensus modern yang bernuansa bahwa 1) sifat-sifat ini sangat tidak jelas, dan 2) mereka berasal dari interaksi kompleks dari genom (bukan hanya beberapa gen individu).

Obsesi sebagian besar eugenika dengan pengumuman ras kulit putih menunjukkan bahwa gerakan ini tidak lebih dari upaya untuk memberikan lapisan legitimasi pseudoscientific pada ide-ide rasis lama. Lagi pula, "ras" kulit putih itu sendiri adalah konstruksi sosial, yang bertentangan dengan realitas biologis.

Lebih penting lagi, para ahli eugenika secara konsisten berargumen untuk mempromosikan gen "lebih bersih" dengan paksa. Di Amerika tahun 1920-an, ini berarti mensterilkan semua orang mulai dari yang lemah mental hingga yang bebas secara seksual, dan di Jerman tahun 1940-an, itu berarti eksekusi jutaan orang tak berdosa. Meskipun Reich Ketiga telah mengeksekusi sebagian besar penderita skizofrenia yang didiagnosis, Jerman modern tidak menunjukkan penyimpangan dalam keunggulan skizofrenia dari tetangganya.

Konon, melukis insinyur genetika sebagai ahli eugenika mencoreng nama baik ilmuwan yang bekerja untuk memperbaiki banyak hal semua manusia, serta memberi para ahli eugenika kesempatan sempurna untuk bangkit kembali dengan mengikatkan diri pada penemuan paling menarik dalam sains saat ini. Insinyur CRISPR tidak mendukung teori rasial yang gila, dan mereka ingin memberi Anda lebih kebebasan, lebih pilihan untuk menjalani hidup Anda.

Tidak, CRISPR tidak akan menyebabkan orang tua merekayasa homoseksualitas dari bayi mereka. "Gen gay" adalah metafora yang sangat tepat untuk mengekspresikan gagasan bahwa homoseksualitas bukanlah pilihan. Namun, sebagai representasi aktual dari realitas, ia menawarkan sedikit. Seksualitas manusia adalah serangkaian perilaku yang kompleks dan saling terkait yang memiliki dasar genetik dan lingkungan. Fakta bahwa orang tua homofobia tidak menggugurkan anak yang kemudian menjadi gay membuktikan bahwa tidak ada “gen gay” yang cukup sederhana bagi CRISPR untuk dapat mengubahnya menjadi heteroseksual.

Demikian pula, alasan di balik ketakutan akan "ledakan kecerdasan embrio" melalui CRISPR adalah salah. Kecerdasan manusia adalah permata mahkota Bumi, dan sangat mungkin bagi seluruh tata surya. Ini sangat kompleks dan menginspirasi sehingga sebagian besar manusia percaya bahwa asal-usulnya adalah supranatural. DNA, bahasa pemrograman biologis, memang mengkodekannya, tetapi dengan cara yang saat ini jauh di luar pemahaman kita. Dunia di mana kami memahami bagaimana mengubah kecerdasan kami melalui CRISPR akan menjadi dunia di mana kami tahu bagaimana merepresentasikan kecerdasan dalam bahasa pemrograman.

Mengingat bahwa DNA adalah bahasa pemrograman memberi kita metafora yang berguna untuk memahami kesenjangan antara kemampuan CRISPR dan yang diperlukan untuk mengimplementasikan ketakutan orang tentang rekayasa genetika. Tubuh manusia adalah program komputer yang ditulis dalam miliaran baris kode pasangan basa DNA.

CRISPR memberi kita kemampuan untuk mengubah kode ini. Namun, mempelajari cara mengetik tidak membuat Anda menjadi programmer yang ahli. Mengetik jelas merupakan prasyarat untuk menjadi seorang programmer ahli, tetapi pada saat seseorang bahkan mendekati kemampuan pemrograman, dia sudah lama melewati penemuan belajar cara mengetik.