Pernahkah anda menonton film Jurassic Park? Jika anda perhatikan secara detail, dalam film Jurassic Park ada suatu adegan dimana Ilmuwan berhasil menkloning dinosaurus melalui DNA dari fosilnya. Selain itu, pada film terbarunya yang berjudul Jurassic World : Fallen Kingdom, klon dari dinosaurus tersebut dapat ditingkatkan kemampuan dan kekuatannya sehingga menjadi lebih kuat dan lebih pintar. Sepintas mungkin kita berpikir bahwa hal ini mustahil terjadi, tapi tahukah anda bahwa baru-baru ini Ilmuwan telah berhasil menkloning makhluk hidup, walaupun masih dalam tingkat mikroorganisme.
Pada 1 April 2019 lalu, sekelompok peneliti asal Jerman mengumumkan bahwa mereka telah berhasil membuat gen bakteri dengan komputer. Bakteri dengan gen buatan tersebut diberi nama Caulobacter ethensis-2.0. Tentu hal ini memberikan kejutan kepada masyarakat dunia karena bakteri ini 80% memiliki kemiripan genome dengan bakteri aslinya. Bagaimanakah cerita dibalik terbentuknya bakteri buatan ini? Artikel ini akan mengulasnya!
Caulobacter ethensis-2.0 adalah bakteri buatan yang terinspirasi dari Caulobacter crescentus, yang merupakan bakteri Gram-negatif akuatik yang tumbuh subur di lingkungan dengan nutrisi yang terbatas[3].
Prof. Beat, Professor bidang Sistem Eksperimental Biologis, dalam paper jurnalnya menyatakan bahwa Caulobacter crescentus dijadikan inspirasi dari terbentuknya bakteri buatan Caulobacter ethensis-2.0 karena Caulobacter crescentus merupakan bakteri yang memiliki struktur, transkiptome (jumlah total semua molekul m-RNA yang diekspresikan dari gen suatu organisme), dan pengukuran karakteristik ribosom yang telah diintegrasikan ke dalam model genom dan telah dijelaskan dengan baik sehingga mudah dipahami karakteristiknya[5].
Seperti pada namanya, Caulobacter ethensis-2.0 memiliki pendahulu yang bernama Caulobacter ethensis-1.0. Caulobacter ethensis-1.0 terbentuk dari bagian-bagian DNA yang diekstraksi berdasarkan urutan genom Caulobacter asli[4] sesuai dengan aturan desain yang telah ditentukan dan digabungkan menjadi desain genom digital yang tetap mempertahankan susunan dan aturan gen-nya[1].
Namun, Caulobacter ethensis-1.0 menurut Prof. Beat ternyata memiliki banyak kekurangan, yang salah satunya adalah banyaknya kendala pada saat proses sintesis kimia pada bakteri. Sehingga beliau menulis ulang urutan genomik menjadi urutan yang lebih mudah disintesis, sehingga lahirlah Caulobacter ethensis-2.0.
Caulobacter ethensis-2.0 memiliki total 236 segmen, dimana segmen-segmen tersebut digabungkan dan disusun menjadi satu kesatuan dengan tujuan agar menyerupai bentuk asli genom bakteri. “Sintesis segmen-segmen ini tidak selalu mudah. Molekul DNA tidak hanya memiliki kemampuan untuk menempel pada molekul DNA lain, tetapi tergantung pada urutannya, mereka juga dapat memutar diri menjadi loop dan simpul, yang dapat menghambat proses produksi atau membuat pembuatan menjadi tidak mungkin,” jelas Matthias Christen, rekan peneliti dari Prof. Beat[2]
Untuk memastikan Caulobacter ethensis-2.0 dapat bekerja dengan baik, Prof. Beat dan Ilmuwan lainnya melakukan pengamatan dan pengujian terhadap bakteri ini. Pengujian dilakukan dengan lakmus. Berdasarkan hasil pengamatan dan pengujian, diketahui kurang lebih 80% bagian gen dari Caulobacter ethensis-2.0 secara fungsional memiliki kemiripan dengan Caulobacter crescentus.[2]
Beat mengatakan bahwa butuh waktu sepuluh tahun dan biaya sebesar 120,000 franc Swiss (sekitar 1,6 miliar rupiah) untuk berhasil menciptakan bakteri buatan ini. Walaupun terlihat rumit dan mahal, beat berani menjamin hasil penelitiannya ini dapat diaplikasikan di masa depan untuk produksi mikroorganisme sintetis yang dapat digunakan dalam bioteknologi untuk produksi molekul atau vitamin yang aktif secara farmasi, serta kemungkinan lain adalah produksi vaksin DNA.[2]
Akan tetapi, saat ini Prof. Beat masih perlu mendiskusikan lebih lanjut tentang hasil penemuannya ini dengan Ilmuwan lain, terkait pelanggaran atau regulasi dalam produksi bakteri buatan ini secara massal. Selain itu, Beat juga sedang mencoba mengembangkan bakteri ini menjadi bentuk yang lebih sempurna yaitu Caulobacter ethensis-3.0 dan akan segera mencoba menkloning Saccharomyces cerevisiae, dimana mikroorganisme ini memiliki bentuk dan struktur yang lebih rumit dibandingkan Caulobacter crescentus.
Sumber :
[1] Christen M, Deutsch S, Christen B. 2015. Genome calligrapher: A web tool for refactoring bacterial genome sequences for de Novo DNA synthesis. ACS Synthesis Biology vol 4 hal 927–934.
[2] ETH Zurich. 2019. First bacterial genome created entirely with a computer. ScienceDaily. Diakses pada tanggal 27 April 2019 dari www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190401171343.htm
[3] Hughes, Velocity, Chao Jiang, Yves Brun. 2012. Caulobacter crescentus. Current Biology Vol 22 No 13
[4] National Central Biotechnology Information (NCBI) no. NC 011916.1
[5] Venetz JE, Del Medico L, dkk. 2019. Chemical synthesis rewriting of a bacterial genome to achieve design flexibility and biological functionality. PNAS.
Seorang Mahasiswa Teknik Kimia yang Tertarik dan Sedang Mendalami Dunia Biokimia.