NAGOYA - Para ilmuwan di Jepang berhasil menciptakan metode baru dalam teknologi rekayasa genetika yang mampu merakit rantai instruksi genetika atau DNA hingga lima kali lipat lebih efisien jika dibandingkan dengan cara konvensional. Penemuan mutakhir ini menggunakan bantuan partikel perak berukuran super kecil (nanopartikel) untuk memotong dan menyambungkan kembali potongan rantai genetik pada titik yang diinginkan secara presisi. Hasil penelitian inovatif yang dipimpin oleh tim ahli dari Universitas Nagoya dan Universitas Gifu ini telah resmi dipublikasikan dalam jurnal ilmiah ternama, Nucleic Acids Research.

Rekayasa genetika merupakan proses krusial dalam dunia medis modern untuk memperbaiki atau mengubah urutan kode genetik makhluk hidup. Proses ini sangat penting untuk berbagai kebutuhan, mulai dari pengembangan tanaman pangan unggul, penciptaan model uji coba obat baru, hingga terapi penyembuhan penyakit genetik. Namun, teknik penyusunan yang selama ini digunakan oleh para ilmuwan masih memiliki keterbatasan besar.

Berikut adalah lima fakta penting di balik penemuan teknologi perakitan rantai genetik menggunakan partikel perak tersebut:

1.     Mengatasi Masalah Metode Pemotongan Lama yang Kurang Maksimal

Dalam metode tradisional, para peneliti mengandalkan sejenis zat protein alami yang berfungsi sebagai "gunting biologi" (enzim restriksi) untuk memotong rantai genetik, lalu menggunakan zat perekat alami (ligase) untuk menyambungkannya. Sayangnya, gunting alami ini hanya bisa mengenali dan memotong titik-titik tertentu saja. Selain itu, ujung potongan yang dihasilkan sangat pendek, sehingga proses penempelan atau penyambungan rantai baru sering kali gagal atau kurang erat.

2.     Memanfaatkan Partikel Perak untuk Mempermudah Pemisahan

Ide awal penggunaan unsur perak sebenarnya telah dilaporkan dalam penelitian ilmiah pada tahun 1990 hingga 1992, di mana cairan perak digunakan untuk memotong bagian rantai genetik tertentu. Namun, cairan perak tersebut justru menempel di sembarang tempat dan menyisakan banyak endapan kotor. Akibatnya, rantai genetik bersih yang berhasil diselamatkan hanya sekitar 14 persen saja, jumlah yang terlalu sedikit untuk digunakan dalam praktik medis.

Untuk mengatasi kendala tersebut, tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Hiroshi Abe dan Asisten Profesor Masahito Inagaki dari Universitas Nagoya, bekerja sama dengan Profesor Natsuhisa Oka dari Universitas Gifu, mengganti cairan perak dengan partikel perak padat berukuran super kecil. Partikel ini jauh lebih mudah dipisahkan dari sisa cairan menggunakan alat pemusing berkecepatan tinggi, sehingga jumlah rantai genetik bersih yang berhasil diselamatkan melonjak drastis hingga mencapai 98 persen.

3.     Penggunaan Lapisan Pelindung agar Aman pada Suhu Normal

Pada uji coba awal, proses pemotongan menggunakan partikel perak ini baru bekerja maksimal pada suhu yang sangat tinggi, yakni mencapai 95 derajat Celsius. Namun, suhu sepanas itu dapat merusak struktur rantai genetik yang panjang.

Sebagai solusinya, para peneliti melapisi partikel perak tersebut dengan senyawa pelindung khusus yang larut dalam air. Lapisan pelindung ini berhasil meningkatkan kestabilan partikel, sehingga proses pemotongan rantai genetik dapat berlangsung dengan sangat baik dan aman pada suhu hangat ruang (sekitar 37 hingga 50 derajat Celsius) hanya dalam waktu satu hingga dua jam saja.

4.     Ujung Perekat Lebih Panjang Bikin Penyambungan 5 Kali Lipat Lebih Kuat

Penggunaan partikel perak ini memungkinkan para ilmuwan menciptakan ujung potongan rantai genetik yang memiliki "ujung perekat" jauh lebih panjang dibandingkan metode lama. Jika metode pemotongan biasa hanya menghasilkan ujung perekat pendek, teknologi baru ini mampu menghasilkan ujung perekat yang panjang.

Saat draf rantai tersebut disambungkan, tingkat keberhasilan penyatuan meningkat berkali-kali lipat. Pada pengujian dengan ujung perekat yang sangat panjang, tingkat keberhasilan penyambungan mencapai 44 persen, berbanding terbalik dengan metode lama yang hanya mencapai 8 persen. Hal ini memberikan keunggulan efisiensi hingga lima kali lipat bagi metode baru.

5.     Sukses Diuji Coba pada Sel Menusia dan Peluang Medis di Masa Depan

Guna memastikan metode ini dapat bekerja dengan aman dalam tubuh makhluk hidup, para peneliti menguji cobanya untuk merakit kode genetik pembentuk protein khusus yang dapat memancarkan cahaya hijau. Rantai genetik yang berhasil dirakit tersebut kemudian dimasukkan ke dalam sel manusia di laboratorium. Hasilnya, sel-sel tersebut berhasil mengeluarkan cahaya hijau dengan sempurna, yang membuktikan bahwa proses perakitan rantai genetik telah berjalan dengan sangat akurat tanpa merusak sel.

Penemuan ini membuka pintu lebar bagi perkembangan dunia kesehatan modern, terutama dalam pembuatan obat-obatan baru yang lebih aman dan efektif. Teknologi ini diharapkan dapat mempermudah proses pembuatan vaksin kanker berbasis materi genetik (mRNA), terapi gen untuk penyakit keturunan, hingga pengembangan tanaman pangan yang lebih tahan terhadap perubahan iklim.

Salah satu peneliti utama, Masahito Inagaki, mengungkapkan optimisme yang besar terhadap masa depan penemuan ini.

"Kami percaya teknologi ini akan sangat berguna untuk menyusun rantai genetik buatan, dengan banyak potensi kegunaan di berbagai bidang seperti pembuatan perpustakaan mRNA untuk vaksin kanker dan terapi gen, serta pengembangan obat protein buatan dan tanaman pangan khusus," jelas Inagaki memaparkan manfaat teknologi tersebut.

Langkah selanjutnya bagi tim peneliti adalah menguji apakah metode partikel perak ini bisa digunakan untuk menyambungkan banyak potongan rantai genetik sekaligus dalam satu waktu. Kemampuan menyambungkan banyak rantai sekaligus merupakan kunci utama untuk membangun kode genetik buatan dalam skala besar guna mendukung pengobatan berbagai penyakit berat di masa depan. (Riset dan Penulis : Cahya Hafid Abdillah)