Canggih! Mahasiswa Unair Bikin Deteksi COVID-19 Pakai Rekayasa Gen CRISPR-Cas13

Ilustrasi DNA. Gambar oleh Gerd Altmann dari Pixabay

Teknologi rekayasa genetika CRISPR atau Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats ternyata punya peluang untuk jadi metode deteksi dan pengobatan COVID-19. Kesimpulan ini didapat dari penelitian tiga mahasiswa Univeritas Airlangga Surabaya Ilham Rahmanto, Ardelia Bertha Prastika, dan Salsabila Farah Rafidah.

Ilham Rahmanto, ketua tim penelitian yang juga mahasiswa semester lima dari Fakultas Kedokteran Unair menyatakan, penggunaan CRISPR-Cas13 sebagai metode deteksi COVID-19 punya akurasi yang tidak kalah dibandingkan RT-PCR sebagai gold standard.

Bahkan, deteksi COVID-19 lewat CRISPR-Cas13 bisa diketahui dalam satu jam dan menampilkan apakah virus Sars-CoV-2 itu hasil mutasi atau tidak.

Virus SARS-CoV-2 punya struktur dan genom berupa Gen S (spile) yang jadi ciri spesifik dan sensitif dari virus ini. Sehingga Gen S dapat digunakan sebagai target deteksi COVID-19.

Pengambilan sampel untuk metode CRISPR-Cas13 bisa melalui swab maupun darah. Kemudian, sampel tersebut akan diletakkan ke dalam strip khusus yang mengandung CRISPR-Cas13 dan Gold Nanoparticle (AuNP).

Strip pengujian COVID-19 menggunakan CRISPR-Cas13 yang diteliti Ilham Rahmanto, Ardelia Bertha Prastika, dan Salsabila Farah Rafidah.

Apabila virus SARS-CoV-2 terdeteksi, maka strip akan menunjukkan dua garis yang menandakan positif. Apabila hanya satu garis yang muncul, maka hasil dapat dikatakan negatif.

Menurut Ilham, gold nanoparticle yang dipakai dalam strip berfungsi untuk mengemas antibodi yang berisi marker fluoresensi. Apabila virus terdeteksi, maka marker fluoresensi akan menunjukkan warna pendar. Fungsi lain dari gold nanoparticle untuk melindungi reagen di dalam strip agar lebih stabil dalam kondisi lingkungan, sehingga tidak akan rusak.

"Selain ada strip biru, juga ada satu strip hijau untuk mendeteksi apakah virus tersebut hasil mutasi atau tidak. Apabila uji sampel di strip hijau hasilnya positif, artinya virus SARS-CoV-2 yang ada di tubuh pasien dapat dikatakan sebagai varian baru akibat mutasi. Sehingga perlu pemeriksaan lebih lanjut menggunakan RT-PCR untuk mengetahui susunan genomnya," kata Ilham pada Basra, Jumat (30/7).

Lalu apakah metode CRISPR-Cas13 itu?

CRISPR (yang dibaca crisper) adalah mekanisme pertahanan diri bakteri ketika diserang virus. Saat virus menyerang tubuh bakteri, virus akan mengambil alih sel dan memperbanyak diri. Sebagai bentuk perlawanan, bakteri akan menghasilkan enzim untuk menghancurkan virus tersebut. Bila virus berhasil dimatikan, enzim-enzim tersebut akan mengambil kode genetik virus, memotongnya, dan menyimpannya. Kode genetik inilah yang nantinya bisa diedit atau diubah sesuai tujuan si peneliti.

Contoh, bila ada bayi yang mewarisi gen penyakit jantung dari orang tuanya, maka urutan dari rangkaian DNA yang membawa gen penyakit jantung itu bisa 'dipotong' dengan CRISPR dan dihilangkan sejak dalam kandungan.

Dalam deteksi COVID-19, Ilham menggunakan CRISPR-RNA (crRNA) dan enzim Cas13. Virus SARS-CoV-2 penyebab COVID-19 itu merupakan virus single strand RNA (ssRNA) yang hanya bisa dipotong secara spesifik dan akurat dengan enzim Cas13.

DNA dan RNA itu berbeda. DNA merupakan materi genetik yang dimiliki makhluk hidup tingkat tinggi mulai bakteri, protozoa, jamur, hewan, tumbuhan, dan manusia. DNA makluk hidup tersebut berbentuk untai ganda, sedangkan RNA untai tunggal.

Menurut Ilham, virus adalah mikro organisme yang unik. Virus dapat dikatakan sebagai makhluk hidup apabila ia hidup di dalam sel inangnya, dan dikatakan sebagai benda mati karena dapat dikristalkan. Selain itu, virus ada yang memiliki materi genetik DNA saja, atau RNA saja, atau bahkan keduanya. Meskipun demikian, virus masih bisa berkembang biak di dalam sel inang menggunakan materi genetik tersebut.

Ilham, Ardelia, dan Salsabila menjadi 3rd Runner up kategori undergraduate Ajang International Essay Competition COVID-19 yang diadakan FK Universitas Negeri Solo tahun 2021.

Metode CRISPR-Cas13 untuk deteksi COVID-19, kata Ilham, sudah diuji secara in silico (kimia komputasi), in vitro (menggunakan sel coba yang terinfeksi COVID-19), dan in vivo (pada hewan coba yang terinfeksi COVID-19).

Penggunaan CRISPR-Cas13 sebagai metode deteksi bahkan sudah diakui oleh Food and Drug Administration (FDA) dan digunakan di beberapa negara dengan efikasi yang sangat baik. Sedangkan, sebagai metode pengobatan, masih terbatas pada studi hewan coba dan perlu penelitian lebih lanjut agar potensi ini dapat digunakan pada manusia di masa mendatang.

Yang membanggakan, penelitian Ilham dan kawan-kawan ini meraih posisi sebagai 3rd Runner up kategori undergraduate Ajang International Essay Competition COVID-19 yang diadakan FK Universitas Negeri Solo tahun 2021.

Cara Kerja CRISPR-Cas13 dalam mendeteksi virus SARS-CoV-2:

1. Peneliti mengombinasikan enzim Cas13 dengan CRISPR RNA (crRNA) yang spesifik menargetkan gen S. crRNA inilah yang nantinya akan memandu Cas13 menentukan lokasi identifikasi secara tepat dan akurat.

2. Ketika crRNA-Cas13 dimasukkan ke dalam sampel yang berisi virus COVID-19, gen S akan teridentifikasi oleh crRNA. crRNA akan memandu Cas13 untuk memotong RNA target (gen S) dan RNA sensor yang akan memberikan hasil warna pendar yang menunjukkan hasil positif.

3. Pemotongan RNA sensor ini akan menghasilkan warna pendar / fluoresensi yang mengindikasikan adanya virus SARS-CoV-2. Warna ini terinterpretasi dengan munculnya garis sampel di dalam strip deteksi.