How CRISPR lets you edit DNA - Andrea M. Henle

Translator: Calista Stella Reviewer: Reno Kanti Riananda

From the smallest single-celled organism

Dari organisme bersel tunggal terkecil

to the largest creatures on earth,

hingga makhluk terbesar di bumi,

every living thing is defined by its genes.

setiap makhluk hidup didefinisikan oleh gen yang menyusunnya.

The DNA contained in our genes acts like an instruction manual for our cells.

DNA yang ada dalam gen berfungsi sebagai petunjuk manual bagi sel kita.

Four building blocks called bases are strung together in precise sequences,

Empat macam basa nitrogen dirangkai dalam urutan yang tepat,

which tell the cell how to behave

untuk mengatur perilaku sel

and form the basis for our every trait.

dan membentuk setiap ciri-ciri kita.

But with recent advancements in gene editing tools,

Namun dengan perkembangan alat pengeditan gen,

scientists can change an organism’s fundamental features in record time.

ilmuwan dapat mengubah fitur dasar organisme dengan cepat.

They can engineer drought-resistant crops

Mereka dapat merekayasa tanaman yang tahan dari kemarau

and create apples that don’t brown.

dan apel yang tidak berubah menjadi coklat.

They might even prevent the spread of infectious outbreaks

Mereka bahkan dapat mencegah penyebaran wabah menular

and develop cures for genetic diseases.

dan mengembangkan pengobatan untuk penyakit genetik

CRISPR is the fastest, easiest, and cheapest of the gene editing tools

CRISPR adalah alat pengeditan gen tercepat, termudah, dan termurah

responsible for this new wave of science.

yang berperan dalam gelombang ilmu pengetahuan terbaru ini.

But where did this medical marvel come from?

Tapi dari mana asal keajaiban medis ini?

How does it work?

Bagaimana cara kerjanya?

And what can it do?

Dan apa yang dapat dilakukannya?

Surprisingly, CRISPR is actually a natural process

Faktanya, CRISPR sebenarnya adalah proses natural

that’s long functioned as a bacterial immune system.

yang sejak dulu berfungsi sebagai sistem imun pada bakteri.

Originally found defending single-celled bacteria and archaea

Awalnya ditemukan pada bakteri bersel tunggal dan archaea

against invading viruses,

yang terserang virus,

naturally occurring CRISPR uses two main components.

CRISPR yang terjadi secara alami menggunakan dua komponen utama.

The first are short snippets of repetitive DNA sequences

Yang pertama adalah potongan pendek rangkaian DNA yang berulang

called “clustered regularly interspaced short palindromic repeats,”

yang disebut Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats,

or simply, CRISPRs.

disingkat CRISPR.

The second are Cas,

Yang kedua adalah Cas,

or “CRISPR-associated” proteins

atau protein yang berhubungan dengan CRISPR

which chop up DNA like molecular scissors.

yang memotong DNA seperti gunting molekul.

When a virus invades a bacterium,

Ketika virus menyerang bakteri,

Cas proteins cut out a segment of the viral DNA

protein Cas memotong satu segmen DNA virus

to stitch into the bacterium’s CRISPR region,

untuk disambung ke area CRISPR bakteri,

capturing a chemical snapshot of the infection.

seraya mengambil potret kimiawi dari infeksi tersebut.

Those viral codes are then copied into short pieces of RNA.

Kode virus tersebut kemudian disalin menjadi potongan-potongan pendek RNA.

This molecule plays many roles in our cells,

Molekul-molekul ini berperan banyak dalam sel-sel kita,

but in the case of CRISPR,

namun dalam kasus CRISPR,

RNA binds to a special protein called Cas9.

RNA terikat pada protein khusus yang disebut Cas9.

The resulting complexes act like scouts,

Kompleks yang dihasilkan bertindak sebagai pengintai,

latching onto free-floating genetic material

menempel pada materi genetik yang mengambang bebas

and searching for a match to the virus.

dan mencari virus yang sesuai.

If the virus invades again, the scout complex recognizes it immediately,

Jika virus menyerang kembali, kompleks pengintai akan segera mengenalinya,

and Cas9 swiftly destroys the viral DNA.

dan Cas9 akan menghancurkan DNA virus dengan cepat.

Lots of bacteria have this type of defense mechanism.

Banyak bakteri memiliki mekanisme pertahanan seperti ini.

But in 2012, scientists figured out how to hijack CRISPR

Tapi pada 2012, ilmuwan menemukan cara memodifikasi CRISPR

to target not just viral DNA,

untuk tidak hanya menargetkan DNA virus,

but any DNA in almost any organism.

tapi juga DNA pada setiap organisme.

With the right tools,

Dengan alat yang tepat,

this viral immune system becomes a precise gene-editing tool,

sistem imun ini menjadi alat pengedit gen yang tepat,

which can alter DNA and change specific genes

yang dapat mengubah DNA dan mengganti gen spesifik

almost as easily as fixing a typo.

semudah memperbaiki salah ketik.

Here’s how it works in the lab:

Berikut adalah cara kerjanya di lab:

scientists design a “guide” RNA to match the gene they want to edit,

ilmuwan merancang RNA "pemandu", untuk menyesuaikan dengan gen yang ingin diedit,

and attach it to Cas9.

dan menempelkannya pada Cas9.

Like the viral RNA in the CRISPR immune system,

Seperti RNA virus di sistem imun CRISPR,

the guide RNA directs Cas9 to the target gene,

RNA pemandu mengarahkan Cas9 kepada gen sasaran,

and the protein’s molecular scissors snip the DNA.

dan gunting molekul protein memotong DNA.

This is the key to CRISPR’s power:

Ini adalah kelebihan dari CRISPR:

just by injecting Cas9 bound to a short piece of custom guide RNA

hanya dengan menyuntik Cas9 ke potongan pendek RNA pemandu

scientists can edit practically any gene in the genome.

ilmuwan dapat mengedit gen apapun pada genom.

Once the DNA is cut,

Ketika DNA dipotong,

the cell will try to repair it.

sel akan berusaha memperbaikinya.

Typically, proteins called nucleases

Biasanya, protein yang disebut nukleasi

trim the broken ends and join them back together.

memangkas ujung yang rusak dan menyatukannya kembali.

But this type of repair process,

Tapi tipe perbaikan ini,

called nonhomologous end joining,

yang disebut nonhomologous end joining,

is prone to mistakes

rawan akan kesalahan

and can lead to extra or missing bases.

dan dapat menyebabkan basa nitrogen bertambah atau hilang.

The resulting gene is often unusable and turned off.

Gen yang dihasilkan sering kali tidak dapat digunakan dan dimatikan.

However, if scientists add a separate sequence of template DNA

Namun, jika para ilmuwan menambahkan rangkaian lain dari cetakan DNA

to their CRISPR cocktail,

ke racikan CRISPR mereka,

cellular proteins can perform a different DNA repair process,

protein seluler dapat melakukan proses perbaikan DNA yang berbeda,

called homology directed repair.

yang disebut homology directed repair.

This template DNA is used as a blueprint to guide the rebuilding process,

Rangkaian DNA ini berfungsi sebagai dasar untuk proses pembangunan ulang,

repairing a defective gene

memperbaiki gen yang rusak

or even inserting a completely new one.

atau bahkan menambahkan gen yang benar-benar baru.

The ability to fix DNA errors

Kemampuan untuk memperbaiki kerusakan DNA

means that CRISPR could potentially create new treatments for diseases

menunjukkan bahwa CRISPR dapat menciptakan cara pengobatan baru

linked to specific genetic errors, like cystic fibrosis or sickle cell anemia.

untuk penyakit genetik khusus seperti fibrosis sistik atau anemia sel sabit.

And since it’s not limited to humans,

Karena tidak terbatas pada manusia,

the applications are almost endless.

penerapannya hampir tak ada habisnya.

CRISPR could create plants that yield larger fruit,

CRISPR dapat menciptakan tanaman dengan buah berukuran lebih besar,

mosquitoes that can’t transmit malaria,

nyamuk yang tidak menularkan malaria,

or even reprogram drug-resistant cancer cells.

atau bahkan memprogram kembali sel kanker yang kebal obat.

It’s also a powerful tool for studying the genome,

CRISPR juga alat yang ampuh untuk mempelajari genom,

allowing scientists to watch what happens when genes are turned off

memungkinkan ilmuwan melihat apa yang terjadi ketika gen dimatikan

or changed within an organism.

atau diubah dalam suatu organisme.

CRISPR isn’t perfect yet.

CRISPR belum sempurna.

It doesn’t always make just the intended changes,

CRISPR tidak selalu membuat perubahan yang diharapkan

and since it’s difficult to predict the long-term implications of a CRISPR edit,

dan karena sulit memprediksi implikasi jangka panjang dari hasil edit CRISPR,

this technology raises big ethical questions.

teknologi ini menimbulkan pertanyaan etis besar.

It’s up to us to decide the best course forward

Terserah kita untuk memutuskan jalan terbaik selanjutnya

as CRISPR leaves single-celled organisms behind

saat CRISPR meninggalkan organisme bersel tunggal

and heads into labs, farms, hospitals,

dan mulai dipakai di laboratorium, peternakan, rumah sakit,

and organisms around the world.

dan organisme di seluruh dunia.