Penyuntingan gen CRISPR (disebut sebagai "krisper" /ˈkrispər/) ialah teknik kejuruteraan genetik dalam bidang biologi molekul yang melibatkan pengubahsuaian ke atas genom organisma bernyawa. Teknologi ini berdasarkan versi ringkas sistem pertahanan antivirus CRISPR-Cas9 pada bakteria. Dengan menghantar nuklease Cas9 yang dikomplekskan dengan RNA panduan sintetik (gRNA) ke dalam sel, genom sel boleh dipotong pada lokasi yang dikehendaki, membolehkan gen sedia ada dialih keluar dan/atau gen yang baharu ditambah secara in vivo.[1]
Teknik ini dianggap sangat penting dalam bidang bioteknologi serta bidang perubatan kerana ia membolehkan penyuntingan genom secara in vivo dengan sangat tepat, murah dan mudah. Ia boleh digunakan dalam penciptaan ubat baru, produk pertanian, dan organisma terubah suai secara genetik, atau sebagai cara untuk mengawal patogen dan perosak. Ia juga mendayakan pelbagai kemungkinan dalam rawatan mengatasi penyakit genetik keturunan serta penyakit yang timbul daripada mutasi somatik seperti kanser. Walau bagaimanapun, penggunaannya dalam pengubahsuaian genetik manusia adalah sangat berkontroversi. Perkembangan teknik tersebut telah mengurniakan Jennifer Doudna dan Emmanuelle Charpentier Anugerah Nobel dalam Bidang Kimia pada tahun 2020.[2][3] Kumpulan penyelidik ketiga yang berkongsi Anugerah Kavli untuk penemuan yang sama,[4] diketuai oleh Virginijus Šikšnys, tidak dianugerahkan hadiah Nobel tersebut.[5][6][7]
Berfungsi sebagai gunting genetik, nuklease Cas9 membuka kedua-dua helai jujukan DNA sasaran untuk memperkenalkan pengubahsuaian melalui salah satu daripada dua kaedah. Kaedah pertama adalah melalui mutasi ketuk-masuk (knock in), dibantu oleh pembaikan terarah homologi (HDR), ialah laluan tradisional bagi pendekatan penyuntingan genomik yang disasarkan.[1] Teknologi ini mendayakan pengenalan kerosakan dan pembaikan DNA yang disasarkan. HDR mendayakan penggunaan jujukan DNA yang serupa untuk memacu pembaikan DNA terpecah melalui penggabungan DNA eksogen untuk berfungsi sebagai templat pembaikan.[1] Kaedah ini bergantung pada kejadian kerosakan DNA secara berkala dan terpencil di tapak sasaran agar proses pembaikan DNA dapat dimulakan. Kaedah pertama pula melibatkan mutasi ketuk-keluar (knock out), yang disebabkan oleh CRISPR-Cas9 yang terhasil akibat pembaikan pemecahan bebenang berganda melalui penyambungan hujung bukan homolog (NHEJ) atau penyambungan hujung terantara POLQ/polimerase theta (TMEJ). Laluan-laluan penyambungan hujung ini selalunya boleh mengakibatkan penghapusan atau penyisipan rawak di tapak pembaikan, yang mungkin mengganggu atau mengubah fungsi gen. Oleh itu, kejuruteraan genomik melalui CRISPR-Cas9 memberikan penyelidik keupayaan untuk menjana gangguan gen rawak yang disasarkan.
Walaupun penyuntingan genom dalam sel-sel eukariot telah dilakukan menggunakan pelbagai kaedah sejak tahun 1980-an, kaedah yang digunakan telah terbukti tidak cekap dan tidak praktikal untuk dilaksanakan secara besar-besaran. Dengan penemuan CRISPR dan khususnya molekul nuklease Cas9, penyuntingan yang cekap dan sangat terkhusus menjadi mungkin. Cas9 yang diperoleh daripada spesies bakteria Streptococcus pyogenes telah membantu pengubahsuaian genomik sasaran dalam sel eukariot dengan membenarkan kaedah yang boleh dipercayai untuk mencipta pemecahan tersasar di lokasi tertentu seperti yang ditetapkan oleh bebenang panduan crRNA dan tracrRNA.[8] Kemudahan proses penyelidik memasukkan Cas9 dan RNA templat untuk menyenyap atau menyebabkan mutasi titik pada lokus tertentu telah terbukti tiada tandingan nilainya kepada proses pemetaan model genomik dan proses biologi yang cepat dan cekap yang dikaitkan dengan pelbagai gen dalam pelbagai eukariota. Varian kejuruteraan baru nuklease Cas9 telah dibangunkan untuk mengurangkan aktiviti luar sasaran dengan ketara.[9]
Teknik penyuntingan genom CRISPR-Cas9 mempunyai banyak aplikasi yang berpotensi. Penggunaan kompleks CRISPR-Cas9-gRNA untuk penyuntingan genom[10] adalah pilihan AAAS untuk anugerah <i>Breakthrough of the Year</i> pada tahun 2015.[11] Banyak kebimbangan bioetika telah dibangkitkan tentang prospek penggunaan CRISPR untuk penyuntingan titisan germa, terutamanya dalam embrio manusia.[12] Pada 2023, ubat pertama yang menggunakan penyuntingan gen CRISPR, Casgevy, telah diluluskan penggunaannya di United Kingdom untuk menyembuhkan penyakit sel sabit dan talasemia beta.[13][14] Casgevy telah diluluskan penggunaannya di Amerika Syarikat pada 8 Disember 2023, oleh Agensi Pentadbiran Makanan dan Dadah Amerika Syarikat.[15]
Rujukan
- ^ a b c "Gene Editing on Center Stage". Trends in Genetics. 34 (8): 600–611. August 2018. doi:10.1016/j.tig.2018.05.004. PMID 29908711. Ralat petik: Tag
<ref>tidak sah, nama ":0" digunakan secara berulang dengan kandungan yang berbeza - ^ "The Nobel Prize in Chemistry 2020". The Nobel Prize. Dicapai pada 2020-12-10.
- ^ "CRISPR, the revolutionary genetic "scissors," honored by Chemistry Nobel". Science. October 7, 2020. doi:10.1126/science.abf0540.
- ^ "With prestigious prize, an overshadowed CRISPR researcher wins the spotlight". Science | AAAS (dalam bahasa Inggeris). 2018-06-04. Dicapai pada 2020-05-02.
- ^ "Nobel prize: who gets left out?". The Conversation. 8 October 2020. Dicapai pada 13 December 2021.
- ^ "Lithuanian scientists not awarded Nobel prize despite discovering same technology". LRT.LT. 8 October 2020.
- ^ "Imam genų žirkles, iškerpam klaidą, ligos nelieka". Laisvės TV / Freedom TV. 2018-06-16. 12:22 minit pada. LaisvėsTV. <...>Tai mes tą savo straipsnį išsiuntėm į redakciją pirmieji, bet laimės ten daug nebuvo. Viena redakcija pasakė, kad mes net recenzentam nesiųsim. Nusiuntėm į kitą redakciją – tai jis (straipsnis) pragulėjo kažkur ant redaktoriaus stalo labai ilgai. Na ir taip galų gale išsiuntėm į trečią žurnalą ir trečias žurnalas po kelių mėnesių jį išspausdino. Bet, aišku, Berklio universiteto mokslininkams sekėsi geriau – jie išsiuntė straipsnį į žurnalą Science – jį priėmė ir išspausdino per 2 savaites. Nors iš tikro jie tą straispnį išsiuntė pora mėnesių vėliau nei mes. Dicapai pada 2018-06-30.
<...> Well, we were who had sent the article first, but had not much of luck.
- ^ "Improving the specificity and efficacy of CRISPR/CAS9 and gRNA through target specific DNA reporter". Journal of Biotechnology. 189: 1–8. November 2014. doi:10.1016/j.jbiotec.2014.08.033. PMC 4252756. PMID 25193712. Unknown parameter
|displayauthors=ignored (bantuan) - ^ "A high-fidelity Cas9 mutant delivered as a ribonucleoprotein complex enables efficient gene editing in human hematopoietic stem and progenitor cells". Nature Medicine. 24 (8): 1216–1224. August 2018. doi:10.1038/s41591-018-0137-0. PMC 6107069. PMID 30082871. Unknown parameter
|displayauthors=ignored (bantuan) - ^ "CRISPR: gene editing is just the beginning". Nature. 531 (7593): 156–159. March 2016. Bibcode:2016Natur.531..156L. doi:10.1038/531156a. PMID 26961639.
- ^ "Breakthrough of the Year: CRISPR makes the cut". Science Magazine. American Association for the Advancement of Science. 17 December 2015.
- ^ "CRISPR, the disruptor". Nature. 522 (7554): 20–24. June 2015. Bibcode:2015Natur.522...20L. doi:10.1038/522020a. PMID 26040877.
- ^ "Casgevy: UK approves gene-editing drug for sickle cell". BBC News. 16 November 2023. Dicapai pada 16 November 2023.
- ^ "MHRA authorises world-first gene therapy that aims to cure sickle-cell disease and transfusion-dependent β-thalassemia". Gov.uk. 16 November 2023. Dicapai pada 16 November 2023.
- ^ "FDA Approves First Gene Therapies to Treat Patients with Sickle Cell Disease". Food and Drug Administration. 11 December 2023. Dicapai pada 11 December 2023.
