Terkadang satu kesalahan saja dalam DNA dapat menghentikan produksi protein yang vital. Sel mulai membaca gen, mencapai sinyal berhenti yang muncul secara kebetulan, dan menghentikan perakitan molekul lebih awal. Akibatnya, protein menjadi terpotong dan sering kali tidak mampu menjalankan fungsinya sama sekali.
Inilah cara kerja mutasi nonsense—penyebab banyak penyakit keturunan. Sekarang para peneliti mengusulkan cara yang tidak biasa untuk mengatasi kesalahan semacam itu: bukan memperbaiki gen itu sendiri, melainkan mengubah cara sel membaca instruksinya.
Tim ilmuwan mengembangkan RNA transfer termodifikasi—tRNA. Dalam kondisi normal, molekul-molekul kecil ini berfungsi sebagai penerjemah antara kode genetik dan protein: setiap tRNA mengenali kodon tertentu pada mRNA dan membawa asam amino yang diperlukan ke rantai protein yang sedang tumbuh. Para peneliti mengubah tRNA sehingga dapat mengenali kodon stop prematur dan, alih-alih menghentikan sintesis, melanjutkan perakitan protein.
Dengan kata lain, sel menerima perintah 'berhenti' yang salah, tetapi tRNA termodifikasi membantunya memahami: titik di sini ditempatkan karena kesalahan, harus dibaca terus.
Para ilmuwan juga memasukkan modifikasi kimia N¹-metiladenosin ke dalam molekul. Ini membuat tRNA lebih stabil, meningkatkan efisiensi kerjanya, dan mengurangi aktivasi imunitas bawaan yang tidak diinginkan.
Tetapi ada masalah lain: tRNA perlu dihantarkan ke dalam sel. Untuk itu, para peneliti menciptakan nanopartikel lipid khusus yang diadaptasi untuk pengiriman tRNA.
Teknologi ini diuji pada fibrosis kistik—penyakit di mana beberapa mutasi pada gen CFTR menciptakan kodon stop prematur. Akibatnya, sel tidak dapat memproduksi protein CFTR secara normal, yang mengatur transpor ion melintasi membran sel epitel.
Pada sel saluran pernapasan, tRNA termodifikasi membantu memulihkan sintesis CFTR berukuran penuh. Pada beberapa model, efek fungsional bertahan lebih dari empat puluh hari.
Hasil yang sangat menarik diperoleh para peneliti pada organoid yang ditumbuhkan dari sel pasien dengan varian CFTR yang hampir tidak merespons obat yang ada. Secara terpisah, efeknya lemah: baik tRNA maupun obat Trikafta tidak memberikan pemulihan fungsi yang lengkap. Tetapi bersama-sama, keduanya bekerja jauh lebih baik.
Pertama, tRNA memungkinkan sel menyelesaikan perakitan protein meskipun ada kodon stop prematur. Kemudian Trikafta membantu protein tersebut melipat dengan benar, mencapai membran, dan menjalankan fungsinya. Muncullah strategi kombinasi potensial: pertama memulihkan protein itu sendiri, lalu membantunya bekerja.
Mutasi nonsense tidak hanya terjadi pada fibrosis kistik. Mutasi ini terkait dengan sekitar sepersepuluh penyakit genetik herediter dan ditemukan pada berbagai patologi—dari beberapa distrofi otot hingga sindrom neurologis langka.
Selain itu, sinyal stop prematur hanya didasarkan pada tiga kodon stop dalam kode genetik. Oleh karena itu, secara teoretis strategi yang sama dapat digunakan untuk berbagai penyakit jika penyebabnya adalah jenis kesalahan yang serupa.
Ini tidak berarti bahwa satu tRNA akan menjadi obat universal untuk ribuan penyakit. Semuanya akan bergantung pada gen spesifik, lokasi mutasi, asam amino yang diperlukan, dan jaringan mana yang perlu menerima molekul tersebut. Tetapi prinsipnya sendiri memang membuka kemungkinan untuk menciptakan obat berbasis platform, bukan terapi terpisah untuk setiap mutasi langka.
Penelitian ini masih bersifat praklinis: teknologi telah diuji pada sel, organoid, dan model hewan. Para ilmuwan perlu memastikan bahwa tRNA termodifikasi tidak secara tidak sengaja melewatkan kodon stop normal yang seharusnya mengakhiri protein biasa. Mereka juga perlu meningkatkan sistem pengiriman dan mempelajari secara cermat kemungkinan reaksi imun dan inflamasi.
Kedokteran genetik modern semakin sering mencoba memperbaiki DNA yang rusak. Di sini dipilih jalur yang berbeda: gen tetap sama, dan intervensi terjadi pada tahap pembacaan instruksinya.
