Menyunting gen embrio manusia boleh membawa akibat yang tidak diingini untuk kesihatan manusia dan masyarakat secara keseluruhan. Oleh itu, ketika seorang saintis China menggunakan kaedah ini dalam usaha untuk menjadikan anak-anak lebih tahan terhadap HIV, banyak yang cepat mengutuk tindakan itu sebagai pramatang dan tidak bertanggungjawab. Alam bertanya kepada penyelidik apa yang menghalang prosedur ini daripada dianggap sebagai amalan klinikal yang boleh diterima.
Percubaan untuk membuat perubahan yang boleh diwarisi dalam genom manusia telah menjadi kontroversi. Inilah yang perlu anda lakukan untuk menjadikan teknik ini selamat dan boleh diterima.
Enam bulan selepas perkahwinan, Jeff Carroll dan isterinya memutuskan untuk tidak mempunyai anak. Carroll, seorang bekas koperal Tentera A. S. berusia 25 tahun, baru mengetahui bahawa dia mempunyai mutasi yang menyebabkan Huntington's chorea, gangguan genetik yang merosakkan otak dan sistem saraf dan selalu membawa kepada kematian pramatang. Kira-kira empat tahun yang lalu, ibunya didiagnosis menghidap penyakit itu, dan sekarang dia telah mengetahui bahawa dia juga pasti akan jatuh sakit.
Berhadapan dengan peluang 50% untuk menyampaikan nasib suram yang sama kepada anak-anak mereka, pasangan itu memutuskan bahawa anak-anak tidak dapat bertanya. "Kami baru saja menutup topik ini," kata Carroll.
Semasa masih dalam tentera, dia mula belajar biologi dengan harapan dapat lebih memahami penyakitnya. Dia mengetahui bahawa ada prosedur seperti diagnosis genetik pra-implantasi, atau PGD. Carroll dan isterinya secara praktikal dapat menolak kemungkinan penularan mutasi melalui persenyawaan in vitro (IVF) dan diagnostik embrio. Mereka memutuskan untuk mencuba nasib, dan pada tahun 2006 mereka mempunyai anak kembar tanpa mutasi Huntington.
Carroll kini menjadi penyelidik di Universiti Washington Barat di Bellingham, di mana dia menggunakan teknik lain yang dapat membantu pasangan dalam keadaannya: penyuntingan genom CRISPR. Dia telah menggunakan alat yang kuat ini untuk mengubah ekspresi gen yang bertanggungjawab untuk penyakit Huntington pada sel tikus. Kerana korea Huntington disebabkan oleh hanya satu gen, dan akibatnya sangat dahsyat, penyakit ini sering disebut sebagai contoh keadaan di mana penyuntingan gen dalam embrio manusia - prosedur yang dapat menyebabkan perubahan yang diwarisi oleh generasi akan datang, dan oleh itu kontroversial - benar-benar boleh wajar. Tetapi prospek menggunakan CRISPR untuk mengubah gen ini pada embrio manusia masih membimbangkan Carroll. "Ini adalah tonggak besar," katanya. - Saya faham,bahawa orang mahu menyebarkannya secepat mungkin - termasuk saya. Tetapi dalam perkara ini semua cita-cita mesti dijatuhkan. " Prosedur ini boleh membawa akibat yang tidak dijangka untuk kesihatan manusia dan seluruh masyarakat. Ia memerlukan kajian selama puluhan tahun sebelum teknologi itu selamat, katanya.
Pendapat masyarakat mengenai penyuntingan gen untuk mencegah penyakit secara amnya positif. Tetapi keengganan Carroll dikongsi oleh banyak saintis. Ketika berita diberitakan tahun lalu bahawa seorang ahli biofisik Cina menggunakan penyuntingan genom untuk membuat anak-anak lebih tahan terhadap HIV, banyak saintis cepat mengecam tindakan itu sebagai pramatang dan tidak bertanggungjawab.
Sejak itu, beberapa penyelidik dan masyarakat saintifik meminta moratorium penyuntingan genom manusia yang diwarisi. Tetapi moratorium seperti itu menimbulkan persoalan penting, kata ahli embriologi Tony Perry dari University of Bath, UK. "Kapan boleh dikeluarkan?" Katanya. - Apa syarat yang perlu dipenuhi untuk ini?
Video promosi:
Nature telah bertanya kepada penyelidik dan pihak berkepentingan lain apa yang mencegah penyuntingan gen gen dianggap sebagai kaedah klinikal yang dapat diterima. Beberapa masalah saintifik mungkin dapat diatasi, tetapi mungkin perlu mengubah praktik ujian klinikal dan mencari konsensus yang lebih luas mengenai teknologi agar kaedah disahkan.
Melepasi Sasaran: Berapa Banyak "Kesalahan" yang Boleh Anda Buat?
Penyuntingan genom secara teknikalnya mencabar, tetapi yang paling menarik perhatian adalah potensi perubahan genetik yang tidak diingini, kata Martin Pera, seorang penyelidik sel induk di makmal Jackson's Bar Harbor, Maine. Namun, tambahnya, inilah masalah yang mungkin paling mudah diselesaikan.
Kaedah penyuntingan gen yang paling popular adalah sistem CRISPR-Cas9. Mekanisme itu sendiri dipinjam dari beberapa bakteria, yang menggunakannya untuk melindungi dari virus dengan memotong DNA dengan enzim Cas9. Seorang saintis boleh menggunakan sekeping RNA untuk mengarahkan Cas9 ke kawasan tertentu dalam genom. Namun, ternyata, Cas9 dan enzim serupa memotong DNA di tempat lain, terutama apabila terdapat urutan DNA di dalam genom yang serupa dengan sasaran yang diinginkan. Insisi "sampingan" ini dapat menyebabkan masalah kesihatan, seperti mengubah gen yang menghambat pertumbuhan tumor dapat menyebabkan barah.
Penyelidik telah berusaha untuk mengembangkan alternatif untuk enzim Cas9 yang mungkin kurang terdedah kepada kesalahan. Mereka juga mengembangkan versi Cas9 yang memberikan kadar ralat yang lebih rendah.
Kadar ralat berbeza-beza bergantung pada kawasan genom yang disasarkan oleh enzim. Banyak enzim penyuntingan gen hanya dipelajari pada tikus atau sel manusia yang tumbuh dalam kultur, bukan pada embrio manusia. Tahap ralat boleh berbeza pada sel tikus dan manusia, serta sel matang dan embrio.
Kiraan ralat tidak harus sifar. Sebilangan kecil perubahan DNA berlaku secara semula jadi setiap kali sel membelah. Ada yang mengatakan bahawa perubahan latar belakang tertentu mungkin dapat diterima, terutama jika kaedah itu digunakan untuk mencegah atau merawat penyakit serius.
Sebilangan penyelidik berpendapat kadar kesalahan CRISPR sudah cukup rendah, kata Perry. "Tetapi - dan saya rasa ini cukup besar 'tetapi' - kita belum mengetahui secara spesifik mengenai pengeditan telur dan embrio manusia," katanya.
Sasarkan, tetapi tidak demikian: seberapa tepat penyuntingan genomik?
Masalah yang lebih besar daripada kesan sampingan adalah perubahan DNA yang disasarkan tetapi tidak diingini. Setelah Cas9 atau enzim serupa memotong DNA, sel dibiarkan untuk menyembuhkan luka. Tetapi proses pembaikan sel tidak dapat diramalkan.
Salah satu bentuk pembaikan DNA, atau pembaikan, adalah lampiran akhir yang tidak homologis, yang menghilangkan beberapa huruf DNA pada potongan - proses yang dapat berguna jika tujuan penyuntingan adalah mematikan ekspresi gen mutan.
Satu bentuk pembaikan lain, yang disebut pembaikan homolog, membolehkan para penyelidik menulis semula urutan DNA dengan memberikan sampel yang disalin di tempat potongan. Ia dapat digunakan untuk memperbaiki keadaan seperti fibrosis kistik, yang biasanya disebabkan oleh penghapusan (kehilangan sebahagian kromosom) pada gen CFTR.
Kedua-dua proses sukar dikawal. Penghapusan yang disebabkan oleh penyatuan akhir yang tidak homolog boleh berbeza-beza dalam ukuran, membentuk urutan DNA yang berbeza. Pembaikan homolog memungkinkan kawalan yang lebih baik terhadap proses penyuntingan, tetapi ia berlaku lebih jarang daripada penghapusan dalam banyak jenis sel. Kajian pada tikus dapat menjadikan penyuntingan genom CRISPR lebih tepat dan efisien daripada sekarang, kata Andy Greenfield, seorang ahli genetik di Institut Penyelidikan Perubatan Harwell Institute dari UK, dekat Oxford. Tikus membiak keturunan yang besar, dan oleh itu para penyelidik mempunyai banyak usaha untuk mencapai penyuntingan yang berjaya dan menyingkirkan semua kesalahan. Perkara yang sama tidak boleh dikatakan mengenai embrio manusia.
Masih belum jelas seberapa berkesan pembaikan homolog yang disasarkan pada manusia, atau bagaimana sebenarnya ia dapat berfungsi. Pada tahun 2017, satu kumpulan saintis menggunakan CRISPR-Cas9 pada embrio manusia untuk membetulkan varian gen yang berkaitan dengan kegagalan jantung. Embrio tidak ditanamkan, tetapi hasilnya menunjukkan bahawa sel yang diubah digunakan sebagai templat untuk memperbaiki DNA dengan genom ibu, dan bukan templat DNA yang disediakan oleh para penyelidik. Ini mungkin terbukti menjadi kaedah yang lebih dipercayai untuk mengedit DNA embrio manusia. Tetapi sejak itu, penyelidik lain melaporkan bahawa mereka tidak dapat meniru hasil ini. "Kami belum sepenuhnya memahami bagaimana pembaikan DNA berlaku pada embrio," kata Jennifer Doudna, ahli biologi molekul di University of California, Berkeley."Kita perlu melakukan banyak kerja dengan jenis embrio lain untuk memahami sekurang-kurangnya perkara asas."
Penyelidik sedang mengembangkan cara untuk menyelesaikan masalah yang berkaitan dengan pembaikan DNA. Dua makalah yang diterbitkan pada bulan Jun membincangkan sistem CRISPR, yang dapat memasukkan DNA ke dalam genom tanpa mengganggu kedua helai, sehingga melewati ketergantungan pada mekanisme pembaikan DNA. Sekiranya sistem berjaya lulus ujian lanjutan, mereka mungkin membolehkan penyelidik mengawal proses penyuntingan dengan lebih baik.
Pendekatan lain adalah menggunakan teknik yang disebut penyuntingan asas. Penyunting asas mengandungi Cas9 yang cacat bersama dengan enzim yang dapat menukar satu huruf DNA ke huruf lain. Cas9 yang cacat mengarahkan penyunting asas ke bahagian genom, di mana ia mengubah DNA secara kimia tanpa memotongnya. Penyelidikan yang diterbitkan pada bulan April menunjukkan bahawa beberapa editor asas ini juga dapat membuat perubahan yang tidak disengajakan, tetapi usaha terus meningkatkan ketepatannya.
"Penyuntingan asas pada masa ini tidak memenuhi kriteria kami," kata Matthew Porteus, seorang ahli hematologi pediatrik di Stanford University di California. "Tetapi anda boleh membayangkan bahawa ia akan bertambah baik dari masa ke masa."
Baca kesinambungan di sini.
Heidi Ledford
