Ilmu-Ilmu Biologi

Antibakteri berbasis CRISPR-Cas9: Biomolekul Menjanjikan untuk Melawan Bakteri Resisten

Antimicrobial Resistance (AMR) merupakan salah satu fenomena yang sedang mengancam kesehatan manusia di seluruh dunia. Fenomena ini muncul akibat penggunaan antimikroba yang tidak terkendali, salah satunya adalah penggunaan antibiotik.

Penggunaan antibiotik yang tidak terkendali mempercepat laju munculnya berbagai bakteri resisten antibiotik. Diperkirakan akan ada sekitar 10 juta kematian di tahun 2050 akibat AMR yang sebagian besar diakibatkan oleh bakteri resisten antibiotik. Jumlah ini hampir 7x lipat dari prediksi kematian akibat diabetes.

Berbagai upaya sedang dilakukan untuk menghindari kerugian akibat AMR, mulai dari meningkatkan kesadaran masyarakat akan bahaya AMR hingga penelitian-penelitian untuk menemukan antibiotik jenis baru. Akan tetapi, pengembangan dan uji untuk antibiotik baru memerlukan biaya dan sumber daya yang besar. Dari 41 antibiotik baru yang dikembangkan di Amerika Serikat hingga Maret 2017, hanya 20% yang lolos uji sebagai obat. Oleh karena itu, dibutuhkan pendekatan lain untuk dapat mengembangkan antibakteri yang spesifik menyerang bakteri patogen namun tetap efektif terhadap mekanisme resisten yang dapat berkembang cepat.

Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats-Cas9 (CRISPR-Cas9) dapat menjadi suatu solusi yang menjanjikan dari fenomena AMR.  CRISPR-Cas9 merupakan komplek protein-RNA yang ditemukan di bakteri dan archaea (mikroorganisme bersel satu). Komplek biomolekul ini merupakan sistem imun adaptif yang dimiliki bakteri dan archaea untuk mencegah infasi bakteriofag dan materi genetik asing.

CRISPR-Cas9 bekerja memotong materi genetik asing secara presisi karena sistem ini memiliki guide RNA (gRNA) yang secara spesifik mengenali materi genetik asing. Sifat tersebut membuat CRISPR-Cas9 sangat praktis dan efisien digunakan untuk melakukan modifikasi gen; hanya dengan mengubah gRNA sesuai dengan untai DNA target maka untai tersebut dapat dipotong dengan sangat presisi.

Dalam penggunaannya sebagai antibakteri, CRISPR-Cas9 yang merupakan sistem pertahanan alami bakteri dapat dimodifikasi untuk menyerang balik bakteri patogen dengan cara merusak gen esensial, gen pembawa sifat virulen atau gen resisten yang dimiliki bakteri target. Sebelum CRISPR-Cas9 bisa merusak DNA target, biomolekul ini harus dapat menembus dinding sel bakteri, maka diperlukan agen pembawa untuk dapat mentrasfer CRISPR-Cas9 ke dalam target. Penelitian menemukan bahwa modifikasi bakteriofag sangatlah efektif untuk membawa CISPR-Cas9 ke dalam sel bakteri patogen target secara spesifik.

Namun, permasalahan selanjutnya adalah bagaimana dengan infeksi bakteri intraseluler (infeksi didalam sel itu sendiri) ? Ada dua lapis pengiriman CRISPR-Cas9 yang harus dilalui yaitu penghantaran menuju sel yang terinfeksi dan kemudian ke dalam bakteri target. Maka diperlukan strategi penghantaran lanjutan untuk dapat membawa bakteriofag berisikan CRISPR-Cas9 ke dalam sel terinfeksi terlebih dahulu. Hal ini dapat dilakukan dengan melakukan enkapsulasi bakteriofag, salah satunya dengan menggunakan struktur partikel berbahan dasar silika dan lipid. Biomolekul lain seperti peptida dapat ditambahkan pada permukaan kapsul pembawa untuk menghindarkan dari sistem imun dan meningkatkan daya jangkau partikel ke sel yang terinfeksi.

Desain dan sistem pengiriman antibakteri CRISPR-Cas9 ke dalam sel terinfeksi

Desain dan sistem pengiriman antibakteri CRISPR-Cas9 ke dalam sel terinfeksi (Trends in Biotechnology)

Gambar di atas menjelaskan bahwa CRISPR-Cas9 yang disisipkan kedalam bakteriofag (A) kemudian dienkapsulasi ke dalam partikel silika (B). Partikel kapsul ini kemudian diberi penambahan membran dan peptida lainnya sebagai bagian dari permukaan kapsul (C). Partikel ini kemudian dikirim ke daerah target dan mengenali sel terinfeksi (D). Bakgeriofag kemudian masuk ke sel terinfeksi dan menginjeksikan CRISPR-Cas9 ke dalam bakteri target (E). Setelah CRISPR-Cas9 masuk, biomolekul ini akan mengenali dan memotong DNA target, sehingga merusak gen target misalnya gen resisten, sehingga bakteri menjadi sensitif terhadap antibiotik atau gen fungsional lainnya sehingga bakteri tersebut tidak dapat melangsungkan hidupnya (F).

Jadi, bakteriofag berisikan CRISPR-Cas9 memberikan potensi besar untuk dapat digunakan sebagai antibakteri yang tidak mudah menimbulkan resistensi. Agar tidak kalah dari laju resistensi, pendataan gRNA perlu dilakukan. Serta perkembangan sistem penghantar memberi peluang untuk dapat mengatasi infeksi intraseluler. Hal lain yang masih perlu dikembangkan adalah bagimana bisa mempercepat penemuan bakteriofag yang spesifik terhadap setiap bakteri patogen yang ada dan mengadaptasi hal ini ke kasus infeksi yang diakibatkan oleh bakteri patogen yang tidak dapat ditumbuhkan di dalam laboratorium.

Sumber: Greene AC. CRISPR-Based Antibacterials: Transforming Bacterial Defense into Offense. Trends in Biotechnology 2018: 36; 127-130

1 reply »

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout /  Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout /  Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout /  Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout /  Ubah )

Connecting to %s