J
udul : A Crack in Creation: Gene Editing and
the Unthinkable Power to Control
Evolution
Pengarang : Jennifer A. Doudna & Samuel Sternberg
Penerbit : Mariner Books, NY
Tebal : 280 halaman
Tahun : 2018
Buku ini memberi informasi tentang perkembangan terakhir dalam
biologi, yang tidak saja telah dapat melakukan sekuensing DNA, namun juga telah mampu mengubah ataupun
memperbaiki susunan DNA yang terdapat pada makhluk hidup dengan cara yang
relatif mudah, sehingga dengan teknik baru ini tidak saja penyakit yang
berkaitan dengan kelainan gen dapat disembuhkan, namun juga dapat digunakan
untuk menciptakan bentuk fisik serta karakteristik tertentu sesuai yang
diinginkan, bahkan perubahan tersebut dapat dilakukan sejak masih berupa embrio,
sehingga dapat diturunkan kepada generasi berikutnya. Perubahan melalui
penyuntingan atau editing gen ini dapat dilakukan pada semua makhluk hidup,
sehingga memiliki potensi dapat memusnahkan sifat yang berbahaya dari suatu spesies, misalnya
virus malaria atau virus Zikka pada nyamuk, jika perlu bahkan memusnahkan
spesies itu sendiri. Meskipun demikian sampai saat ini penggunaan teknik
tersebut pada manusia masih dalam penelitian untuk menguji keamanannya.
Di masa depan, jika teknik ini telah teruji keamanannya untuk dilakukan
pada manusia, maka manusia dapat
mengubah susunan gen-nya sendiri, sehingga ia dapat mengarahkan sendiri jalannya evolusi, yang selama
jutaan tahun sebelumnya dilakukan melalui proses evolusi yang berjalan lambat.
Hal ini menimbulkan masalah etis: kapan editing gen diperlukan? Seberapa jauh
hal tersebut layak dilakukan? Apabila teknik ini telah menjadi umum, bolehkah
menghapus gen tertentu yang berpotensi menyebabkan penyakit – pada saat masih
menjadi embrio, agar anak yang lahir kelak selalu sehat? Apakah kelak hal ini
bahkan menjadi suatu kepatutan, sehingga apabila tidak dilakukan akan menjadi
suatu tindakan tidak bermoral? Masalah etis inilah yang mendorong Jennifer
Doudna, sebagai penemu utamanya, untuk menulis buku ini, agar menjadi perhatian
semua pihak, mumpung teknik ini masih dalam tahap awal perkembangan.
Sebelum menyatakan concern-nya
akan masalah etis, pada bab pertama sampai dengan ke empat Doudna menguraikan tentang pengetahuan dasar
terkait gen, cara bekerjanya, teknik mengubah gen yang selama ini digunakan,
serta kisah penemuan CRISPR sebagai teknik editing gen yang efisien, yaitu
dapat dilakukan dengan murah, mudah, dan akurat.
Sebagaimana diketahui, genome terdiri dari molekul yang disebut
deoxyribonucleic acid atau DNA, yang tersusun dari empat blok pembangun yaitu
A, G, T dan C yaitu adenine, guanine, cytosine, dan thymine, yang berpasangan
membentuk double helix. A selalu
berpasangan dengan T, dan G dengan C, yang disebut pasangan dasar (base pair). Setiap sekuens huruf ini
merupakan instruksi untuk menghasilkan protein tertentu dalam sel, yang
prosesnya dibantu oleh RNA sebagai penghantar, membawa informasi dari inti sel
(nucleus), dimana DNA disimpan, ke bagian luar sel, dimana protein
diproduksi. Setiap tiga huruf RNA sama dengan satu asam amino, yang menjadi
blok pembangun protein. Gen dan protein yang dihasilkan berbeda satu sama lain
berdasarkan sekuens nukleutida dan asam amino-nya. Virus hanya memiliki
beberapa ribu huruf DNA dan beberapa genome, bakteri memiliki ribuan genom dan jutaan huruf, nyamuk terdiri dari 14 ribu gen dan ratusan juta base pair, sedang genom manusia memiliki
3,2 miliar huruf DNA serta 21 ribu gen kode protein. Genom manusia tersusun
dari 23 kromosom, yang terdiri dari 50 sd 250 juta huruf, masing-masing dari
ayah dan ibu, total 46 kromosom. Setiap sel memiliki satu set kromosom. Mutasi
pada satu dari 23 pasang kromosom dapat menyebabkan penyakit genetik. Mutasi
paling sederhana adalah substitusi, yaitu penggantian satu nukelotida oleh
lainnya, misalnya dari A menjadi T, sebagaimana penyakit sel sabit, yang
mengubah bentuk sel darah, sehingga korban mengalami anemia, meningkatnya
risiko stroke dan infeksi.
Sejak selesainya Human Genome Project, dketahui terdapat lebih dari
empat ribu mutasi DNA yang dapat menyebabkan penyakit genetik. Namun demikian
belum terdapat teknik yang memadai untuk mengubah mutasi tersebut.
Beberapa teknik yang dilakukan yaitu menggunakan rekombinan DNA, yaitu
kode genetik yang diciptakan di lab. Selanjutnya pada tahun 1970 dan 80-an
ilmuwan dapat memotong dan memindahkan segmen DNA ke genome dan mengisolasi
sekuens gen tertentu, yang memungkinkan mereka menyisipkan gen terapi ke virus
dan memusnahkan gen berbahaya sehingga virus tidak lagi merusak sel yang
terinfeksi. Namun teknik terapi gen ini tidak efektif untuk kondisi genetik
yang tidak disebabkan oleh adanya gen yang hilang atau defisien, karena dalam
kondisi demikian gen harus diperbaiki.
Teknik berikutnya yaitu Zinc
Finger Proteins (ZFN). Teknik ini menggunakan protein alami ZPN untuk memotong
DNA dan telah diterapkan antara lain untuk mengedit gen pada genome manusia dan
memperbaiki sifat tanaman maupun hewan. Namun demikian teknik ini sulit dan
mahal, sehingga hanya segelintir lab yang dapat melakukannya Selanjutnya pada
2009 ditemukan teknik transcription. activator-like effectors atau TALEs.
Protein yang terdapat pada Xanthomonas, yaitu bakteri penginfeksi tanaman yang
bersifat pathogen dapat memotong DNA lebih akurat dari ZFN.
Selanjutnya penulis menguraikan tentang riset yang membawanya pada
penemuan CRISPR. Semula ia meneliti RNA,
untuk mempelajari struktur ribozymes guna mengetahui cara bekerjanya, yaitu
bagaimana RNA dapat berfungsi sebagai gudang instruksi genetik dan molekul
kimiawi yang dapat mengubah bentuk dan perilaku biologisnya. Penelitian ini
diilhami oleh penemuan pemenang Nobel Tom Cech, yang menemukan bahwa ribozymes
yang membelah sendiri menunjukkan bahwa kehidupan di bumi muncul dari molekul
RNA yang dapat mengkode informasi genetik dan mereplikasi informasi tersebut
pada sel-sel primitif.
Dalam perjalanan, Jill, seorang peneliti CRISPR mengajak Duudna
bekerja sama. CRISPR adalah singkatan dari clustered
regularly interspaced short palindromic repeats. CRISPR terdapat dalam sel
bakteri. Keunggulan dari CRISPR adalah efektivitasnya dalam memotong DNA dengan
akurat, sehingga gen mudah diubah dan diperbaiki, misalnya diganti dengan DNA
yang seharusnya.
RNA adalah partisipan kunci dalam sistem imun mikro organisme satu sel
seperti bakteria, sedangkan CRISPR adalah bagian dari sistem imun archaea dan
bakteri, adaptasi yang memungkinkan mikroba melawan virus. Sejak tahun 1970-an
ilmuwan telah menemukan enzim yang disebut restriction
endonucleases, yang dapat direkayasa untuk memotong fragmen DNA sintetis
dalam eksperimen sederhana pada tabung,
Dengan mengkombinasikan enzim ini dengan enzim lain yang diisolasi dari sel
(bakteri) phage yang terinfeksi, ilmuwan dapat merancang dan mengklon molekul
DNA artifisial di lab.
Bacteriophage (virus bakteri) merupakan entitas yang tersebar
dimana-mana di bumi, terdapat di udara, tanah, pada kotoran, air, intestine,
air panas, es, dan dimana saja yang mendukung kehidupan. Ada lebih banyak phage
(virus) daripada bakteri yang akan mereka infeksi, virus bakteri lebih banyak
sepuluh kali lipat dari bakteri. Pada saat Doudna melakukan penelitian terdapat
empat sistem pertahanan bakteri (dari virus). Apakah CRISPR merupakan sistem
pertahanan yang lain lagi?
Berdasarkan penelitiannya bersama Jill, Doudna menemukan bahwa pada
saat phage atau virus menyerang, CRISPR merekam sekuens DNA phage. Selanjutnya dengan
molekul RNA dari CRISPR, dimana (rekaman) potongan phage telah disimpan, enzim protein
Cas9 memotong sekuens DNA (phage) yang dituju dengan akurat. Cas9 bertindak
sebagai pengarah tujuan.
Hasil dari penemuan di atas kemudian disempurnakan kembali sehingga Doudna
dapat menggunakan CRISPR untuk memotong, menghilangkan dan memindahkan sekuens
DNA makhluk hidup lainnya sesuai yang diinginkan secara akurat dengan prosedur
yang jauh lebih sederhana dari teknik-teknik sebelumnya dan lebih murah.
Kini teknik editing DNA dengan CRISPR dilakukan oleh ribuan ilmuwan di
seluruh dunia untuk memperbaiki kualitas tanaman dan hewan. Penggunaan pada
manusia masih dalam tahap uji coba, meskipun seorang ilmuwan Cina telah
melakukan percobaan mengubah gen pada embrio manusia, yaitu memiliki anti HIV, yang
menjadi berita besar di kalangan akademik berkaitan dengan masalah etika yang
ditimbulkan.
Selama ini kemajuan ilmu pengetahuan selalu lebih cepat dari kesiapan
masyarakat atau regulator dalam menetapkan ketentuan, bahkan apabila ketentuan
telah dibuat, selalu ada pihak yang diam-diam tetap melakukan penelitian atau
percobaan untuk memuaskan keingintahuannya, sehingga kemungkinan besar dalam
sepuluh atau dua puluh tahun mendatang teknik ini benar-benar dapat
diaplikasikan pada manusia untuk menyembuhkan penyakit-penyakit genetik,
mencegah penyakit genetik pada bayi yang akan dilahirkan serta keturunannya, bahkan
memperbaiki performance fisik, misalnya
meningkatkan kemampuan atlit dengan mengubah gen yang berkaitan, atau bahkan
menentukan bentuk fisik yang diinginkan, misalnya warna mata, dan lain-lain.
Buku ini terdiri dari delapan bab, dan empat bab di awal uraiannya
cukup teknis sehingga bagi pembaca biasa harus dibaca dengan perlahan-lahan
untuk dapat mengerti uraian yang dijelaskan penulis, namun cukup berguna untuk sedikit
menambah pengetahuan tentang biologi.
Bagian kedua mengenai masalah etis merupakan ajakan penulis untuk
dipikirkan bersama, cukup menarik. Ada beberapa hal dapat disimpulkan dari
sini:
· Penemuan-penemuan penting seringkali bersifat
tidak sengaja dan murni berasal hanya dari rasa ingin tahu yang besar dari
seorang ilmuwan yang kemudian melakukan riset. Oleh karena itu penting untuk
mendukung riset dasar yang tidak didasari oleh tujuan praktis.
· Apabila editing gen telah dapat digunakan secara
aman bagi manusia untuk mencegah atau mengobati penyakit karena mutasi gen atau
serangan virus, maka penggunaan CRISPR untuk tujuan tersebut merupakan suatu
tanggung jawab moral untuk mengurangi penderitaan sesama manusia. Hal-hal ini
belum pernah terjadi sepanjang sejarah, sehingga membawa tanggung jawab besar:
apa yang akan terjadi pada ekosistem jika manusia menggunakan CRISPR untuk
mengubah atau memusnahkan nyamuk pembawa virus malaria dan Zikka?
· Apa yang terjadi pada keturunannya kelak jika manusia
dapat menentukan sendiri genomnya? Di sisi lain, bagaimana pengaruh hal ini pada
keyakinan teologis yang berpendapat bahwa penyakit, bentuk fisik, dan kecerdasan
merupakan takdir Sang Pencipta? Pertanyaan sebaliknya: jika manusia saja dapat
melenyapkan penderitaan-penderitaan tidak perlu itu, yang terasa kejam, mengapa
Tuhan membiarkannya selama ribuan tahun? Hal ini membawa pertanyaan kepada
moralitas dan kekuasaan Tuhan: jika manusia dapat mengubah gen dan melenyapkan
penyakit baik penyakit genetik maupun yang dibawa virus (antara lain malaria,
yang membunuh satu juta orang per tahun), dapatkah kita bertanya secara
teologis: mengapa sang pencipta membiarkan kesengsaraan tersebut selama ribuan
tahun jika sebenarnya hal tersebut dapat diatasi? Moralitas apa yang mendasari?
Dapatkah kita mengatakan hal tersebut tidak bermoral?
· Seberapa jauh manusia dapat bertahan untuk tidak
melakukan penyempurnaan terus menerus atas dirinya? Apa akibatnya jika manusia
menentukan sendiri arah evolusinya?
· Apa yang akan terjadi jika terdapat kesenjangan
yang semakin lebar antar manusia, karena mereka yang memiliki kekayaan dapat
membeli teknologi yang membuat mereka selalu sehat, lebih cerdas, dan menarik
secara fisik? Terdapat kesenjangan tidak
hanya secara kekayaan tapi juga gen.
Dalam buku ini Doudna mengajak pembaca
untuk turut memikirkan konsekuensi dari meluasnya penerapan editing gen dan
potensinya dalam membuat manusia menjadi Tuhan bagi dirinya sendiri, namun ia
tidak sampai pada renungan teologis. Sam Harrislah yang menyinggung kejamnya virus Zikka dalam The Four Horsemen sebagai contoh untuk
mempertanyakan moralitas Tuhan. Sementara
itu dalam tulisannya Doudna tidak dapat menyembunyikan kegembiraan dan
kebanggaannya sebagai penemu utama teknik CRISPR untuk editing gen, serta agak
mengulang-ulang concernnya tentang konsekuensi dari penerapan CRISPR bagi
manusia.
Penjelasan dan perkembangan mengenai CRISPR
dapat ditemukan di internet secara singkat - namun saya belum menemukan
penerapannya di Indonesia, yang tampaknya masih jauh ketinggalan dalam sains – meski
demikian buku ini menceritakan riwayat penemuan teknik tersebut serta renungan
atas potensi dan konsekuensi dari penemuan tersebut lebih dalam, menyadarkan
pembaca betapa pesatnya perkembangan ilmu pengetahuan saat ini tanpa diketahui
oleh sebagian besar masyarakat.