Rekayasa Genome Sintetik Telah Dimulai

Tinuku
(KeSimpulan) Suatu genome yang sepenuhnya sintesis akan mengubah satu spesies bakteri menjadi lain. Dari awal para ilmuwan telah membangun sebuah genome bakteri dan menggunakannya sebagai sel 'reboot' dari spesies bakteri yang berbeda. Daniel Gibson dan rekan-rekannya dari J. Craig Venter Institute di Rockville, Maryland, melakukan sintesis genome bakteri Mycoplasma mycoides yang terdiri dari sekitar 1,1 juta base pairs.

Setelah berkumpul di dalam genome sel ragi, kemudian dipindahkan ke sel spesies yang erat terkait yaitu Mycoplasma capricolum. Sementara sel yang baru dibuat telah membagi diri, koloni sel bakteri yang terbentuk mengandung protein hanya berkarakteristik M. mycoides. Keberhasilan ini membuka jalan bagi pengembangan dan pengujian varian baru organisme yang sudah ada.

"Dengan pendekatan ini kita sekarang memiliki kemampuan untuk memulai urutan DNA dan mendesain organisme seperti yang kita inginkan dengan persis. Kita bisa turun ke level nucleotide dan membuat perubahan genome yang kami inginkan," kata Gibson.

Gibson mengatakan bahwa para ilmuwan telah banyak mengembangkan rekayasa gen, tetapi teknik ini memberikan kemampuan luar biasa untuk membuat sangat banyak perubahan genome dan menambah segmen DNA yang tidak ditemukan di alam tetapi dirancang untuk melakukan berguna fungsi.

Membuat 'sel sintetis', seperti dilaporan para peneliti pada 20 Mei di Science, berarti menyusun serangkaian langkah-langkah seperti yang dikembangkan sebelumnya. Pertama, tim mendirikan sebuah metode untuk transplantasi DNA alami dari M. mycoides ke M. capricolum. Kemudian bekerja dengan Mycoplasma genitalium, suatu genome spesies dengan hanya sekitar setengah dari panjang M. mycoides, peneliti menyulam genome donor sintetik dan diklonning dalam sel ragi.

Tetapi para ilmuwan tidak bisa melakukan transplantasi DNA yang baru dibuat menjadi spesies bakteri yang berbeda. Bakteri mengenali penyerbu asing oleh kurangnya sidik kimia yang disebut methyl groups pada DNA mereka, artinya DNA sintetis akan berbagi defisit yang sama. Untuk menyiasati masalah tersebut, tim peneliti mengembangkan cara untuk menambahkan grup metil ke genome rekayasa. Mereka juga merusaknya dengan cara menonaktifkan enzim di dalam M. capricolum.

Genome yang dibangun merupakan replika yang tepat dari kerabat dekat di alam, hanya dengan beberapa gen yang tidak diinginkan dihapus dan sejumlah kecil kesalahan urutan yang tidak mempengaruhi fungsi organisme. Tim peneliti ini juga menambahkan empat 'watermark sequences' khusus untuk membantu membedakannya dari versi aslinya, urutan berisi kode tersembunyi yang dirahasiakan peneliti.

"Ini merupakan prestasi yang cukup signifikan. Kerja rapi yang benar-benar pertama kalinya di mana informasi dari genome adalah semua yang diperlukan untuk membangun kembali DNA dan mengkonversi ke dalam sel hidup," kata Christopher Voigt, biolog sintetis dari University of California, San Francisco.

Sejauh ini, tidak jelas bagaimana rekayasa biologi secara keseluruhan bisa dilakukan, maka fungsi genome akan berguna. Pada prinsipnya, "berpotensi membuat sangat mudah dalam melakukan perubahan besar-besaran bagi genome dan untuk memperkenalkan jalur pengembangan secara besar-besaran menjadi sebuah organisme," kata James Collins, insinyur biomedis dan peneliti dari Howard Hughes Medical Institute di Boston University, Massachusetts. Misalnya, rekayasa besar jaringan gen ke bakteri yang akan membuat bahan bakar nabati atau protein terkait penyakit.

Namun para peneliti belum cukup memahami jaringan genetika untuk desain mereka dengan cara ini. "Ada perlu banyak pekerjaan dalam memahami bagaimana cara merancang sebuah sistem genetik pada skala genome. Kami benar-benar tidak memiliki kerangka berpikir pada tingkat itu," kata Voigt. Juga, sintesa DNA dan mahalnya biaya, setidaknya untuk saat ini tim-tim kelompok peneliti tidak memiliki sumber daya untuk merekayasa seluruh genome, kata Collins.

Gibson mengatakan bahwa timnya sekarang akan mencoba untuk membuat berbagai jenis sel sintetis menggunakan pasangan yang berbeda pada bakteri. Tim ini juga berencana menggunakan pendekatan tersebut untuk melanjutkan proyek membuat sebuah sel 'minimal' yang hanya memiliki satu gen yang diperlukan untuk kelangsungan hidup sel yang paling dasar. "Kami akhirnya memiliki jalur untuk menentukan fungsi genome. Jadi kami ingin memulai bermain lebih jauh pada genome ini dan mencoba untuk menentukan jumlah terkecil gen yang dibutuhkan dalam mempertahankan hidup," kata Gibson.
  1. Gibson, D.A. et al., Science. doi:10.1126/science.1190719 (2010)
  2. Katsnelson, A. Nature. doi:10.1038/news.2010.253 (20 May 2010)
Tinuku Store

No comments:

Post a Comment