Peneliti di UNSW Sydney dan St. Jude Children’s Research Hospital melaporkan pendekatan pengeditan 'epigenom' turunan CRISPR yang mengaktifkan gen dengan menghapus tanda metilasi DNA daripada memotong DNA. Dalam eksperimen berbasis sel, mereka menunjukkan bahwa metilasi promotor dapat langsung—dan secara reversibel—mematikan gen globin fetal, temuan yang mereka katakan membantu menyelesaikan perdebatan panjang tentang apakah metilasi bersifat kausal atau hanya berkorelasi dengan penutupan gen. Pekerjaan ini menunjukkan jalan potensial menuju terapi yang lebih aman untuk penyakit sel sabit dengan mengaktifkan hemoglobin fetal tanpa menciptakan putus DNA.
Peneliti di UNSW Sydney, bekerja sama dengan rekan di St. Jude Children’s Research Hospital di Memphis, telah menunjukkan metode berbasis CRISPR untuk mengaktifkan dan mematikan gen dengan mengedit tanda kimia pada DNA daripada memotong DNA itu sendiri.
Temuan, yang diterbitkan di Nature Communications, berfokus pada metilasi DNA—kelompok kimia kecil yang ditambahkan ke DNA yang sering ditemukan pada gen yang dimatikan. Menggunakan sistem CRISPR yang dimodifikasi yang dirancang untuk menargetkan tanda ini, peneliti melaporkan bahwa menghapus kelompok metil dari promotor gen dapat mengaktifkan ekspresi gen pada sel manusia yang dibudidayakan di laboratorium. Ketika kelompok metil dipulihkan di situs yang sama, gen dimatikan lagi.
“Kami menunjukkan dengan sangat jelas bahwa jika Anda menyapu jaring laba-laba, gen menyala,” kata penulis utama studi Merlin Crossley, Wakil Rektor Berkualitas Akademik UNSW. “Dan ketika kami menambahkan kembali kelompok metil ke gen, mereka mati lagi. Jadi, senyawa ini bukan jaring laba-laba—mereka adalah jangkar.”
Peneliti mengatakan hasilnya mendukung pandangan bahwa metilasi pada promotor dapat memainkan peran langsung dan reversibel dalam represi gen, daripada hanya muncul sebagai penanda pasif dari DNA yang sudah tidak aktif.
Target terkait penyakit utama dalam studi ini adalah gen globin fetal (HBG1/HBG2), yang biasanya dimatikan sekitar waktu kelahiran. Mengaktifkan hemoglobin fetal adalah strategi yang mapan untuk meringankan gejala pada gangguan yang disebabkan oleh cacat hemoglobin dewasa, termasuk penyakit sel sabit. Pekerjaan baru menunjukkan globin fetal dapat diaktifkan melalui demethylasi promotor yang ditargetkan tanpa memperkenalkan putus ganda untai DNA.
“Setiap kali Anda memotong DNA, ada risiko kanker,” kata Crossley, berargumen bahwa pendekatan yang menghindari pemotongan dapat mengurangi beberapa kekhawatiran keamanan yang terkait dengan pengeditan genom berbasis nuklease.
Penulis bersama studi Kate Quinlan mengatakan pekerjaan ini mengilustrasikan janji yang lebih luas untuk pengeditan “epigenetik” atau “epigenom”. “Kami antusias dengan masa depan pengeditan epigenetik karena studi kami menunjukkan bahwa itu memungkinkan kami untuk meningkatkan ekspresi gen tanpa memodifikasi urutan DNA,” katanya, menambahkan bahwa terapi yang dibangun pada pendekatan ini dapat memiliki efek samping negatif yang lebih sedikit daripada strategi CRISPR sebelumnya.
Dalam alur kerja klinis masa depan potensial yang dijelaskan oleh peneliti, dokter dapat mengumpulkan sel batang darah pasien, menerapkan pengeditan epigenom di laboratorium untuk menghapus tanda metilasi pada promotor gen globin fetal, dan kemudian mengembalikan sel tersebut ke pasien untuk mendukung produksi sel darah merah yang lebih sehat.
Sejauh ini, pekerjaan telah dilakukan dalam eksperimen laboratorium menggunakan sel manusia. Tim mengatakan langkah selanjutnya termasuk menguji pendekatan pada model hewan dan memperluas toolkit modifikasi epigenetik yang ditargetkan gen untuk aplikasi terapeutik—dan potensial pertanian.
