Proyek Pengeditan Gen Baru yang Besar Akan Menghancurkan Alzheimer

Ketika berbicara tentang Alzheimer versus sains, sains berada di pihak yang kalah.

Alzheimer itu kejam dengan cara yang paling berbahaya. Gangguan tersebut merayap di beberapa otak yang menua, secara bertahap menggerogoti kemampuan mereka untuk berpikir dan bernalar, mengurangi pemahaman mereka akan ingatan dan kenyataan. Seiring bertambahnya usia populasi dunia, penyakit Alzheimer semakin meningkat pesat. Dan meskipun telah dilakukan penelitian selama puluhan tahun, kami tidak memiliki pengobatan — apalagi obatnya.

Terlalu banyak downer? National Institutes of Health (NIH) setuju. Di salah satu proyek paling ambisius dalam biologi, NIH mendorong peneliti Alzheimer dan sel induk untuk bekerja sama proyek pengeditan genom terbesar pernah dikandung.

Idenya sederhana: penelitian puluhan tahun telah menemukan gen tertentu yang tampaknya meningkatkan kemungkinan Alzheimer dan demensia lainnya. Jumlahnya berkisar lebih dari ratusan. Mencari tahu bagaimana masing-masing menghubungkan atau memengaruhi yang lain — jika memang ada — membutuhkan penelitian bertahun-tahun di masing-masing lab. Bagaimana jika para ilmuwan bersatu, memanfaatkan sumber daya bersama, dan secara kolektif memecahkan kasus mengapa Alzheimer terjadi?

Senjata rahasia inisiatif ini adalah sel induk berpotensi majemuk, atau iPSC. Mirip dengan kebanyakan sel punca, mereka memiliki kemampuan untuk berubah menjadi apa saja — Jin seluler, jika Anda mau. iPSC terlahir kembali dari sel dewasa biasa, seperti sel kulit. Akan tetapi, ketika diubah menjadi sel otak, mereka membawa gen asli dari pendonornya, yang berarti bahwa mereka menyimpan warisan genetik orang asli — misalnya, peluangnya untuk mengembangkan Alzheimer. Bagaimana jika kita memasukkan gen yang berhubungan dengan Alzheimer ke dalam sel induk yang terlahir kembali ini, dan mengamati bagaimana perilakunya?

Dengan mempelajari iPSC ini, kami mungkin dapat mengikuti petunjuk yang mengarah pada penyebab genetik dari Alzheimer dan demensia lainnya — membuka jalan bagi terapi gen untuk menghentikannya sejak awal.

IPSC Neurodegenerative Disease Initiative (iNDI) diatur untuk melakukan hal itu. Proyek ini bertujuan untuk "merangsang, mempercepat, dan mendukung penelitian yang akan mengarah pada pengembangan perawatan dan pencegahan yang lebih baik untuk penyakit ini," NIH tersebut. Semua kumpulan data yang dihasilkan akan dibagikan secara online secara terbuka, agar siapa pun dapat menambang dan menafsirkannya.

Dalam bahasa sederhana? Mari kita buang semua superstar bioteknologi baru kita — dengan CRISPR di garis depan — dalam upaya bersama melawan Alzheimer, untuk akhirnya menang. Ini adalah momen "Avengers, kumpulkan" menuju salah satu musuh terberat kita — momen yang berusaha menghancurkan pikiran kita sendiri dari dalam.

Musuh Bisu

Penyakit Alzheimer pertama kali dikenali pada awal 1900-an. Sejak saat itu, para ilmuwan berusaha keras untuk menemukan penyebab yang membuat otak terbuang percuma.

Ide yang paling menonjol saat ini adalah hipotesis amiloid. Bayangkan film horor di dalam rumah berhantu dengan hantu yang perlahan-lahan semakin menghantui mereka. Itulah kengerian amiloid — protein yang secara bertahap tetapi diam-diam menumpuk di dalam neuron, "rumah", akhirnya melucuti fungsi normalnya dan menyebabkan kematian apa pun di dalamnya. Studi selanjutnya juga menemukan protein beracun lainnya yang berkeliaran di luar "rumah" neuron yang secara bertahap meracuni molekul penyewa di dalamnya.

Selama beberapa dekade, para ilmuwan mengira bahwa pendekatan terbaik untuk mengalahkan hantu-hantu ini adalah “pengusiran setan” —yaitu, membuang protein beracun ini. Namun dalam percobaan demi percobaan, mereka gagal. Tingkat kegagalan pengobatan Alzheimer — sejauh ini, 100 persen — telah membuat beberapa orang menyebut upaya pengobatan sebagai "kuburan impian".

Sangat jelas kita membutuhkan ide-ide baru.

Masukkan CRISPR

Beberapa tahun yang lalu, dua orang terkenal berjalan-jalan ke kota. Salah satunya adalah CRISPR, penembak jitu genetik yang dapat memotong jalan, menyisipkan, atau menukar satu atau dua gen (atau lebih). Yang lainnya adalah iPSCs, sel induk berpotensi majemuk yang diinduksi, yang “dilahirkan kembali” dari sel dewasa melalui penangas kimiawi.

Keduanya bersama-sama dapat meniru Demensia 2.0 dalam sebuah hidangan.

Misalnya, dengan menggunakan CRISPR, para ilmuwan dapat dengan mudah memasukkan gen yang terkait dengan Alzheimer, atau perlindungannya, ke dalam iPSC — baik dari donor yang sehat, atau seseorang dengan risiko tinggi demensia, dan mengamati apa yang terjadi. Sel otak seperti area metropolitan yang berdengung, dengan protein dan molekul lain berdesing di sekitarnya. Menambahkan dosis gen pro-Alzheimer, misalnya, dapat memblokir lalu lintas dengan kotoran, membuat para ilmuwan mencari tahu bagaimana gen tersebut cocok dengan gambaran Alzheimer yang lebih besar. Bagi penggemar film di luar sana, ini seperti menambahkan gen untuk Godzilla ke dalam sel dan satu lagi untuk King Kong. Anda tahu keduanya bisa mengacaukan segalanya, tetapi hanya dengan melihat apa yang terjadi di sel Anda bisa tahu pasti.

Lab individu telah mencoba pendekatan ini sejak iPSC ditemukan, tetapi ada masalah. Karena iPSC mewarisi "garis dasar" genetik seseorang, maka sangat sulit bagi para ilmuwan di laboratorium yang berbeda untuk mengevaluasi apakah suatu gen menyebabkan Alzheimer, atau apakah itu hanya kebetulan karena susunan genetik tertentu dari pendonor.

Paket iNDI baru terlihat untuk menstandarkan semuanya. Dengan menggunakan CRISPR, mereka akan menambahkan lebih dari 100 gen yang terkait dengan Alzheimer dan demensia terkait ke dalam iPSC dari berbagai donor sehat yang beragam secara etnis. Hasilnya adalah proyek rekayasa genom besar-besaran, yang mengarah ke seluruh perpustakaan sel kloning yang membawa mutasi yang dapat menyebabkan Alzheimer.

Dengan kata lain, daripada mempelajari sel dari penderita Alzheimer, mari kita coba memberi Alzheimer pada sel otak yang normal dan sehat dengan menyuntikkannya dengan gen yang dapat berkontribusi pada gangguan tersebut. Jika Anda melihat gen sebagai kode perangkat lunak, maka dimungkinkan untuk memasukkan kode yang berpotensi mendorong Alzheimer ke dalam sel tersebut melalui pengeditan gen. Jalankan programnya, dan Anda akan dapat mengamati bagaimana neuron berperilaku.

Proyek ini hadir dalam dua tahap. Fokus pertama pada sel rekayasa massal yang diedit dengan CRISPR. Yang kedua adalah menganalisis sel-sel yang dihasilkan secara menyeluruh: misalnya, genetika mereka, bagaimana gen mereka diaktifkan, jenis protein apa yang mereka bawa, bagaimana protein tersebut berinteraksi, dan seterusnya.

“Dengan merekayasa mutasi penyebab penyakit dalam serangkaian iPSC yang memiliki karakteristik baik dan beragam secara genetik, proyek ini dirancang untuk memastikan reproduktifitas data di seluruh laboratorium dan untuk mengeksplorasi efek variasi alami pada demensia,” tersebut Dr Bill Skarnes, direktur teknik seluler di Laboratorium Jackson, dan pemimpin proyek.

Palu Melawan Alzheimer

iNDI adalah jenis inisiatif yang hanya mungkin dilakukan dengan peningkatan bioteknologi kami baru-baru ini. Merekayasa ratusan sel yang terkait dengan Alzheimer — dan untuk dibagikan dengan para ilmuwan secara global — adalah mimpi pipa hanya dua dekade lalu.

Untuk lebih jelasnya, proyek tidak hanya menghasilkan sel individu. Ini menggunakan CRISPR untuk membuat garis sel, atau seluruh garis keturunan sel dengan gen Alzheimer yang dapat diturunkan ke generasi berikutnya. Dan itulah kekuatan mereka: mereka dapat dibagikan dengan laboratorium di seluruh dunia, untuk lebih mengasah gen yang dapat membuat dampak terbesar pada gangguan tersebut. Fase dua iNDI bahkan lebih kuat, karena ia menggali ke dalam cara kerja sel-sel ini untuk menghasilkan "kode curang" —suatu lembar tentang bagaimana gen dan protein mereka berperilaku.

Bersama-sama, proyek ini bekerja keras membangun alam semesta sel terkait Alzheimer, masing-masing dilengkapi dengan gen yang dapat berdampak pada demensia. “Jenis analisis integratif ini cenderung mengarah pada penemuan yang menarik dan dapat ditindaklanjuti yang tidak dapat dipelajari oleh satu pendekatan pun secara terpisah,” tulis para penulis. Ini memberikan "kesempatan terbaik untuk benar-benar memahami" Alzheimer dan penyakit terkait, dan "kemungkinan pengobatan yang menjanjikan."

Gambar Kredit: Gerd Altmann dari Pixabay

Sumber: https://singularityhub.com/2021/04/13/a-massive-new-gene-editing-project-is-out-to-crush-alzheimers/