TED2019
David R. Liu: Can we cure genetic diseases by rewriting DNA?
David R. Liu: Dapatkah kita menyembuhkan penyakit genetik dengan menulis ulang DNA?
Filmed:
Readability: 6.4
1,976,595 views
Dalam sebuah cerita tentang penemuan ilmiah, ahli biologi kimia David R. Liu membagikan sebuah terobosan: pengembangan pengedit basa yang dapat menulis ulang DNA. Tahapan penting dalam pengeditan genom ini memanfaatkan CRISPR pada tahap lanjut: jika protein CRISPR diibaratkan gunting molekuler yang terprogram untuk memotong susunan DNA spesifik, maka pengedit basa diibaratkan pensil, mampu secara langsung menulis ulang satu per satu huruf DNA. Pelajari lebih lanjut mengenai bagaimana mesin molekuler ini bekerja -- dan potensinya untuk merawat atau bahkan menyembuhkan penyakit genetik.
David R. Liu - Chemical biologist
David R. Liu leads a research group that combines chemistry and evolutionary techniques to create revolutionary new medicines. Full bio
David R. Liu leads a research group that combines chemistry and evolutionary techniques to create revolutionary new medicines. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:13
The most important gift
your mother and father ever gave you
your mother and father ever gave you
0
1286
4031
Karunia terpenting yang pernah
diberikan oleh orang tua Anda
diberikan oleh orang tua Anda
00:17
was the two sets
of three billion letters of DNA
of three billion letters of DNA
1
5341
2720
adalah dua pasang
berjumlah tiga miliar huruf dari DNA
berjumlah tiga miliar huruf dari DNA
00:20
that make up your genome.
2
8085
1564
yang menyusun genom Anda.
00:22
But like anything
with three billion components,
with three billion components,
3
10014
2477
Namun, sama seperti hal lain
dengan 3 miliar bagian,
dengan 3 miliar bagian,
00:24
that gift is fragile.
4
12515
1400
pemberian itu rapuh.
00:26
Sunlight, smoking, unhealthy eating,
5
14815
3540
Cahaya matahari, rokok,
makanan tidak sehat,
makanan tidak sehat,
00:30
even spontaneous mistakes
made by your cells,
made by your cells,
6
18379
2992
bahkan kesalahan spontan
yang dibuat oleh sel-sel Anda,
yang dibuat oleh sel-sel Anda,
00:33
all cause changes to your genome.
7
21395
1923
semua dapat menyebabkan
perubahan pada genom Anda.
perubahan pada genom Anda.
00:36
The most common kind of change in DNA
8
24942
3278
Jenis perubahan DNA yang paling umum
00:40
is the simple swap of one letter,
or base, such as C,
or base, such as C,
9
28244
4229
adalah penukaran sederhana satu huruf,
atau basa, seperti contoh penukaran C,
atau basa, seperti contoh penukaran C,
00:44
with a different letter,
such as T, G or A.
such as T, G or A.
10
32497
3241
dengan basa lain,
seperti T, G, atau A.
seperti T, G, atau A.
00:48
In any day, the cells in your body
will collectively accumulate
will collectively accumulate
11
36744
3373
Sel-sel di dalam tubuh Anda
akan mengumpulkan secara kolektif
akan mengumpulkan secara kolektif
00:52
billions of these single-letter swaps,
which are also called "point mutations."
which are also called "point mutations."
12
40141
4836
miliaran penukaran basa,
yang juga disebut sebagai "mutasi titik."
yang juga disebut sebagai "mutasi titik."
00:58
Now, most of these
point mutations are harmless.
point mutations are harmless.
13
46147
2531
Saat ini, kebanyakan mutasi titik
tidak berbahaya.
tidak berbahaya.
01:00
But every now and then,
14
48702
1158
Namun sesekali,
01:01
a point mutation disrupts
an important capability in a cell
an important capability in a cell
15
49884
3993
sebuah mutasi titik
mengganggu kemampuan penting pada sel
mengganggu kemampuan penting pada sel
01:05
or causes a cell to misbehave
in harmful ways.
in harmful ways.
16
53901
3355
atau membuat sel salah berfungsi
dalam cara yang berbahaya.
dalam cara yang berbahaya.
01:10
If that mutation were inherited
from your parents
from your parents
17
58099
2999
Jika mutasi yang terjadi
diturunkan dari orang tua Anda
diturunkan dari orang tua Anda
01:13
or occurred early enough
in your development,
in your development,
18
61122
2660
atau terjadi saat dini
dalam awal perkembangan,
dalam awal perkembangan,
01:15
then the result would be
that many or all of your cells
that many or all of your cells
19
63806
2966
akan menyebabkan banyak sel atau
semua sel pada tubuh Anda
semua sel pada tubuh Anda
01:18
contain this harmful mutation.
20
66796
1912
mengandung mutasi yang berbahaya ini.
01:21
And then you would be one
of hundreds of millions of people
of hundreds of millions of people
21
69153
3270
Kemudian Anda dapat menjadi
satu dari seratus juta orang
satu dari seratus juta orang
01:24
with a genetic disease,
22
72447
1611
dengan penyakit genetik,
01:26
such as sickle cell anemia or progeria
23
74082
3003
seperti anemia sel sabit atau progeria
01:29
or muscular dystrophy
or Tay-Sachs disease.
or Tay-Sachs disease.
24
77109
3121
atau distrofi otot
atau penyakit Tay-Sachs.
atau penyakit Tay-Sachs.
01:34
Grievous genetic diseases
caused by point mutations
caused by point mutations
25
82225
3182
Penyakit genetik serius
yang disebabkan oleh mutasi titik
yang disebabkan oleh mutasi titik
01:37
are especially frustrating,
26
85431
1993
sangatlah sulit,
01:39
because we often know
the exact single-letter change
the exact single-letter change
27
87448
2904
karena seperti yang kita tahu
penukaran satu huruf spesifik
penukaran satu huruf spesifik
01:42
that causes the disease
and, in theory, could cure the disease.
and, in theory, could cure the disease.
28
90376
4200
yang menyebabkan penyakit, secara teori
juga dapat menyembuhkan penyakit tersebut.
juga dapat menyembuhkan penyakit tersebut.
01:47
Millions suffer from sickle cell anemia
29
95268
2849
Jutaan orang menderita anemia sel sabit
01:50
because they have
a single A to T point mutations
a single A to T point mutations
30
98141
3071
karena mengalami mutasi titik
penukaran basa A dengan basa T
penukaran basa A dengan basa T
01:53
in both copies of their hemoglobin gene.
31
101236
2361
pada kedua salinan gen hemoglobin mereka.
01:57
And children with progeria
are born with a T
are born with a T
32
105529
3132
Anak-anak dengan progeria
terlahir dengan basa T
terlahir dengan basa T
02:00
at a single position in their genome
33
108685
2168
pada salah satu sisi genom
02:02
where you have a C,
34
110877
1399
di mana normalnya adalah C,
02:05
with the devastating consequence
that these wonderful, bright kids
that these wonderful, bright kids
35
113125
3439
dengan konsekuensi yang buruk,
di mana anak-anak cerdas ini
di mana anak-anak cerdas ini
02:08
age very rapidly and pass away
by about age 14.
by about age 14.
36
116588
3976
menua dengan sangat cepat
dan meninggal pada usia sekitar 14 tahun.
dan meninggal pada usia sekitar 14 tahun.
02:14
Throughout the history of medicine,
37
122358
1683
Sepanjang sejarah kedokteran,
kita belum punya cara yang efisien
untuk memperbaiki mutasi titik
untuk memperbaiki mutasi titik
02:16
we have not had a way
to efficiently correct point mutations
to efficiently correct point mutations
38
124065
3060
02:19
in living systems,
39
127149
1769
pada sistem kehidupan,
02:20
to change that disease-causing
T back into a C.
T back into a C.
40
128942
3200
untuk mengubah basa T penyebab penyakit
kembali menjadi basa C.
kembali menjadi basa C.
02:25
Perhaps until now.
41
133482
1968
Mungkin hingga sekarang.
02:27
Because my laboratory recently succeeded
in developing such a capability,
in developing such a capability,
42
135474
4190
Karena laboratorium saya belakangan ini
berhasil mengembangkan kemampuan itu,
berhasil mengembangkan kemampuan itu,
02:31
which we call "base editing."
43
139688
1800
yang kami sebut "pengeditan basa".
02:35
The story of how we developed base editing
44
143277
2024
Cerita di balik pengeditan basa
02:37
actually begins three billion years ago.
45
145325
2674
bermula sejak tiga miliar tahun lalu.
02:41
We think of bacteria
as sources of infection,
as sources of infection,
46
149055
2660
Kita berpikir bahwa
bakteri sebagai sumber infeksi,
bakteri sebagai sumber infeksi,
02:43
but bacteria themselves are also
prone to being infected,
prone to being infected,
47
151739
3314
namun bakteri sendiri
juga rentan mengalami infeksi,
juga rentan mengalami infeksi,
02:47
in particular, by viruses.
48
155077
1907
khusunya, oleh virus.
02:49
So about three billion years ago,
49
157871
2151
Sekitar tiga miliar tahun lalu,
02:52
bacteria evolved a defense mechanism
to fight viral infection.
to fight viral infection.
50
160046
3880
bakteri mengembangkan sistem pertahanan
untuk melawan infeksi virus.
untuk melawan infeksi virus.
02:57
That defense mechanism
is now better known as CRISPR.
is now better known as CRISPR.
51
165649
2785
Sistem pertahanan itu
dikenal dengan sebutan CRISPR.
dikenal dengan sebutan CRISPR.
03:01
And the warhead in CRISPR
is this purple protein
is this purple protein
52
169008
2825
Dan senjata utama dari CRISPR
adalah protein ungu ini
adalah protein ungu ini
03:03
that acts like molecular
scissors to cut DNA,
scissors to cut DNA,
53
171857
3778
yang bertindak sebagai gunting molekuler
untuk memotong DNA,
untuk memotong DNA,
03:07
breaking the double helix into two pieces.
54
175659
2428
memecah rantai ganda menjadi dua bagian.
03:11
If CRISPR couldn't distinguish
between bacterial and viral DNA,
between bacterial and viral DNA,
55
179323
3976
Jika CRISPR tidak dapat membedakan
antara DNA bakteri dan virus,
antara DNA bakteri dan virus,
03:15
it wouldn't be a very useful
defense system.
defense system.
56
183323
2239
maka sistem pertahanan ini
tidak akan berguna.
tidak akan berguna.
03:18
But the most amazing feature of CRISPR
57
186315
2785
Tetapi fitur paling menakjubkan CRISPR
03:21
is that the scissors can be
programmed to search for,
programmed to search for,
58
189124
5037
adalah gunting yang dapat
diprogram untuk mencari,
diprogram untuk mencari,
03:26
bind to and cut
59
194185
2423
berikatan dan memotong
03:28
only a specific DNA sequence.
60
196632
2738
hanya rangkaian DNA spesifik tertentu.
03:32
So when a bacterium encounters
a virus for the first time,
a virus for the first time,
61
200911
3397
Sehingga ketika bakteri mengenali
virus untuk pertama kalinya,
virus untuk pertama kalinya,
03:36
it can store a small snippet
of that virus's DNA
of that virus's DNA
62
204332
3373
ia dapat menyimpan
sedikit bagian dari DNA virus
sedikit bagian dari DNA virus
03:39
for use as a program
to direct the CRISPR scissors
to direct the CRISPR scissors
63
207729
3644
yang kemudian digunakan sebagai program
untuk mengarahkan gunting CRISPR
untuk mengarahkan gunting CRISPR
03:43
to cut that viral DNA sequence
during a future infection.
during a future infection.
64
211397
3536
untuk memotong rangkaian DNA virus
pada infeksi yang akan datang.
pada infeksi yang akan datang.
03:47
Cutting a virus's DNA messes up
the function of the cut viral gene,
the function of the cut viral gene,
65
215778
4913
Memotong DNA virus merusak fungsi
gen virus yang telah dipotong,
gen virus yang telah dipotong,
03:52
and therefore disrupts
the virus's life cycle.
the virus's life cycle.
66
220715
2702
dan kemudian mengganggu
siklus hidup virus.
siklus hidup virus.
03:58
Remarkable researchers including
Emmanuelle Charpentier, George Church,
Emmanuelle Charpentier, George Church,
67
226059
4801
Beberapa peneliti hebat seperti
Emmanuelle Charpentier, George Church,
Emmanuelle Charpentier, George Church,
04:02
Jennifer Doudna and Feng Zhang
68
230884
2653
Jennifer Doudna dan Feng Zhang
04:05
showed six years ago how CRISPR scissors
could be programmed
could be programmed
69
233561
3969
enam tahun lalu menunjukkan bagaimana
gunting CRISPR dapat diprogram
gunting CRISPR dapat diprogram
04:09
to cut DNA sequences of our choosing,
70
237554
2587
untuk memotong urutan DNA yang kita pilih,
04:12
including sequences in your genome,
71
240165
2369
termasuk urutan genom yang Anda miliki,
04:14
instead of the viral DNA sequences
chosen by bacteria.
chosen by bacteria.
72
242558
3343
alih-alih urutan DNA virus
yang dipilih bakteri.
yang dipilih bakteri.
04:18
But the outcomes are actually similar.
73
246550
2534
Namun keluaran yang dihasilkan
sebenarnya mirip.
sebenarnya mirip.
04:21
Cutting a DNA sequence in your genome
74
249606
2468
Memotong urutan DNA pada genom Anda
04:24
also disrupts the function
of the cut gene, typically,
of the cut gene, typically,
75
252098
4127
juga mengganggu fungsi dari
gen yang terpotong, khususnya,
gen yang terpotong, khususnya,
04:28
by causing the insertion and deletion
of random mixtures of DNA letters
of random mixtures of DNA letters
76
256997
4467
dengan menyebabkan insersi dan delesi
dari campuran acak basa DNA
dari campuran acak basa DNA
04:33
at the cut site.
77
261488
1153
pada daerah pemotongan.
04:36
Now, disrupting genes can be very
useful for some applications.
useful for some applications.
78
264625
3881
Saat ini, mengacaukan gen dapat
sangat berguna untuk beberapa penggunaan.
sangat berguna untuk beberapa penggunaan.
04:42
But for most point mutations
that cause genetic diseases,
that cause genetic diseases,
79
270005
4301
Namun untuk sebagian besar mutasi titik
yang menyebabkan penyakit genetik,
yang menyebabkan penyakit genetik,
04:46
simply cutting the already-mutated gene
won't benefit patients,
won't benefit patients,
80
274330
4357
hanya memotong gen yang termutasi
tidak akan membawa keuntungan bagi pasien,
tidak akan membawa keuntungan bagi pasien,
04:50
because the function of the mutated gene
needs to be restored,
needs to be restored,
81
278711
3968
karena fungsi dari gen yang termutasi
harus dipulihkan,
harus dipulihkan,
04:54
not further disrupted.
82
282703
1615
tidak untuk dikacaukan lebih lanjut.
04:57
So cutting this
already-mutated hemoglobin gene
already-mutated hemoglobin gene
83
285259
2882
Sehingga memotong gen hemoglobin
yang telah termutasi
yang telah termutasi
05:00
that causes sickle cell anemia
84
288165
2523
yang menyebabkan anemia sel sabit
05:02
won't restore the ability of patients
to make healthy red blood cells.
to make healthy red blood cells.
85
290712
3516
tidak akan memulihkan kemampuan pasien
untuk membuat sel darah merah normal.
untuk membuat sel darah merah normal.
05:07
And while we can sometimes introduce
new DNA sequences into cells
new DNA sequences into cells
86
295631
4341
Dan selagi kita terkadang dapat
mengenalkan urutan DNA baru pada sel
mengenalkan urutan DNA baru pada sel
05:11
to replace the DNA sequences
surrounding a cut site,
surrounding a cut site,
87
299996
3421
untuk menggantikan urutan DNA
di sekitar daerah pemotongan,
di sekitar daerah pemotongan,
05:15
that process, unfortunately, doesn't work
in most types of cells,
in most types of cells,
88
303441
4324
proses itu, sayangnya,
tidak bekerja untuk kebanyakan tipe sel,
tidak bekerja untuk kebanyakan tipe sel,
05:19
and the disrupted gene outcomes
still predominate.
still predominate.
89
307789
2441
dan hasil dari gen yang terganggu
masih mendominasi.
masih mendominasi.
05:24
Like many scientists,
I've dreamed of a future
I've dreamed of a future
90
312297
2182
Seperti ilmuwan lain,
saya bermimpi masa depan
saya bermimpi masa depan
05:26
in which we might be able to treat
or maybe even cure
or maybe even cure
91
314503
2774
di mana kita dapat merawat,
atau bahkan menyembuhkan
atau bahkan menyembuhkan
05:29
human genetic diseases.
92
317301
1371
penyakit genetik manusia.
05:31
But I saw the lack of a way
to fix point mutations,
to fix point mutations,
93
319135
3801
Namun saya melihat kurangnya cara
untuk mengatasi mutasi titik,
untuk mengatasi mutasi titik,
05:34
which cause most human genetic diseases,
94
322960
3024
yang menyebabkan
kebanyakan penyakit genetik pada manusia,
kebanyakan penyakit genetik pada manusia,
05:38
as a major problem standing in the way.
95
326008
2388
yang merupakan masalah besar.
05:41
Being a chemist, I began
working with my students
working with my students
96
329434
2668
Sebagai ahli kimia, saya bekerja
dengan murid-murid saya
dengan murid-murid saya
05:44
to develop ways on performing chemistry
directly on an individual DNA base,
directly on an individual DNA base,
97
332126
4935
untuk mengembangkan cara
mengaplikasikan kimia ke DNA individu,
mengaplikasikan kimia ke DNA individu,
05:49
to truly fix, rather than disrupt,
the mutations that cause genetic diseases.
the mutations that cause genetic diseases.
98
337085
5619
untuk benar-benar mengatasi,
ketimbang mengacaukan mutasi yang ada.
ketimbang mengacaukan mutasi yang ada.
05:56
The results of our efforts
are molecular machines
are molecular machines
99
344522
2548
Hasil dari usaha kami adalah
mesin molekuler
mesin molekuler
05:59
called "base editors."
100
347094
1388
yang disebut "pengedit basa."
06:01
Base editors use the programmable
searching mechanism of CRISPR scissors,
searching mechanism of CRISPR scissors,
101
349618
5475
Menggunakan mekanisme pencarian
gunting CRISPR yang dapat diprogram,
gunting CRISPR yang dapat diprogram,
06:07
but instead of cutting the DNA,
102
355117
2936
namun alih-alih menggunting DNA,
06:10
they directly convert
one base to another base
one base to another base
103
358077
2941
mereka secara langsung mengubah
satu basa ke basa lain
satu basa ke basa lain
06:13
without disrupting the rest of the gene.
104
361042
2253
tanpa mengacaukan gen yang lainnya.
06:16
So if you think of naturally occurring
CRISPR proteins as molecular scissors,
CRISPR proteins as molecular scissors,
105
364674
4158
Jadi, jika menganggap protein CRISPR
sebagai gunting molekuler,
sebagai gunting molekuler,
06:20
you can think of base editors as pencils,
106
368856
2786
Anda dapat membayangkan
pengedit basa sebagai pensil,
pengedit basa sebagai pensil,
06:23
capable of directly rewriting
one DNA letter into another
one DNA letter into another
107
371666
3496
mampu menulis ulang secara langsung
satu basa DNA ke basa lain
satu basa DNA ke basa lain
06:28
by actually rearranging
the atoms of one DNA base
the atoms of one DNA base
108
376098
3803
dengan menyusun ulang
atom-atom dari satu basa DNA
atom-atom dari satu basa DNA
06:31
to instead become a different base.
109
379925
2334
sehingga menjadi basa lain.
06:35
Now, base editors don't exist in nature.
110
383513
2176
Saat ini, tidak ada pengedit basa alami.
06:38
In fact, we engineered
the first base editor, shown here,
the first base editor, shown here,
111
386683
3230
Kami membuat pengedit basa pertama,
seperti yang ditampilkan,
seperti yang ditampilkan,
06:41
from three separate proteins
112
389937
1357
dari tiga protein terpisah
06:43
that don't even come
from the same organism.
from the same organism.
113
391318
2230
yang berasal dari organisme berbeda.
06:46
We started by taking CRISPR scissors
and disabling the ability to cut DNA
and disabling the ability to cut DNA
114
394151
5097
Diawali dengan mengambil gunting CRISPR
dan melumpuhkan kemampuan menggunting DNA
dan melumpuhkan kemampuan menggunting DNA
06:51
while retaining its ability to search for
and bind a target DNA sequence
and bind a target DNA sequence
115
399272
4539
selagi menjaga kemampuannya untuk mencari
dan berikatan dengan urutan DNA target
dan berikatan dengan urutan DNA target
06:55
in a programmed manner.
116
403835
1534
secara terprogram.
06:58
To those disabled CRISPR
scissors, shown in blue,
scissors, shown in blue,
117
406351
2837
Gunting CRISPR yang telah lumpuh,
yang berwarna biru,
yang berwarna biru,
07:01
we attached a second protein in red,
118
409212
2508
kami melekatkan protein kedua
dengan warna merah,
dengan warna merah,
07:03
which performs a chemical reaction
on the DNA base C,
on the DNA base C,
119
411744
4301
yang menjalankan reaksi kimia
pada basa C DNA,
pada basa C DNA,
07:08
converting it into a base
that behaves like T.
that behaves like T.
120
416069
3333
mengubahnya menjadi basa
yang bertindak seperti basa T.
yang bertindak seperti basa T.
07:12
Third, we had to attach
to the first two proteins
to the first two proteins
121
420958
3142
Ketiga, kami harus melekatkan
pada dua protein pertama
pada dua protein pertama
07:16
the protein shown in purple,
122
424124
1350
protein dengan warna ungu,
07:17
which protects the edited base
from being removed by the cell.
from being removed by the cell.
123
425498
3600
yang melindungi basa yang telah diedit
disingkirkan oleh sel.
disingkirkan oleh sel.
07:22
The net result is an engineered
three-part protein
three-part protein
124
430466
2842
Hasil akhirnya adalah
tiga bagian protein buatan
tiga bagian protein buatan
07:25
that for the first time
allows us to convert Cs into Ts
allows us to convert Cs into Ts
125
433332
4118
yang pertama kalinya mampu
mengubah basa C menjadi basa T
mengubah basa C menjadi basa T
07:29
at specified locations in the genome.
126
437474
2163
di lokasi spesifik pada genom.
07:33
But even at this point,
our work was only half done.
our work was only half done.
127
441490
3032
Namun pada titik ini,
pekerjaan kami hanya setengah selesai.
pekerjaan kami hanya setengah selesai.
07:36
Because in order to be stable in cells,
128
444546
2626
Karena agar dapat stabil di dalam sel,
07:39
the two strands of a DNA double helix
have to form base pairs.
have to form base pairs.
129
447196
3659
dua untai rantai ganda DNA
harus membentuk pasangan basa.
harus membentuk pasangan basa.
07:44
And because C only pairs with G,
130
452125
3658
Dan karena basa C hanya berpasangan
dengan basa G,
dengan basa G,
07:47
and T only pairs with A,
131
455807
3002
serta basa T hanya berpasangan
dengan basa A,
dengan basa A,
07:51
simply changing a C to a T
on one DNA strand creates a mismatch,
on one DNA strand creates a mismatch,
132
459752
4846
menukar basa C dengan T di satu untai DNA
menyebabkan ketidakcocokan,
menyebabkan ketidakcocokan,
07:56
a disagreement between the two DNA strands
133
464622
2849
pertentangan antara dua untai DNA
07:59
that the cell has to resolve
by deciding which strand to replace.
by deciding which strand to replace.
134
467495
4268
yang harus diatasi oleh sel
dengan melakukan penggantian untaian.
dengan melakukan penggantian untaian.
08:05
We realized that we could further engineer
this three-part protein
this three-part protein
135
473149
4341
Kami menyadari bahwa kami dapat membuat
protein tiga bagian ini
protein tiga bagian ini
08:10
to flag the nonedited strand
as the one to be replaced
as the one to be replaced
136
478649
3866
untuk menandai untaian yang belum diedit
sebagai untaian untuk digantikan
sebagai untaian untuk digantikan
08:14
by nicking that strand.
137
482539
1911
dengan memotong untaian tersebut.
08:17
This little nick tricks the cell
138
485276
2529
Pemotongan kecil ini dapat menipu sel
08:19
into replacing the nonedited G with an A
139
487829
4947
dengan menggantikan basa G tidak diedit
dengan basa A
dengan basa A
08:24
as it remakes the nicked strand,
140
492800
2325
seakan ia membuat ulang
untaian yang dipotong,
untaian yang dipotong,
08:27
thereby completing the conversion
of what used to be a C-G base pair
of what used to be a C-G base pair
141
495149
4031
sehingga terjadi penyelesaian konversi
pasangan basa yang dulu nya adalah C-G
pasangan basa yang dulu nya adalah C-G
08:31
into a stable T-A base pair.
142
499204
2296
menjadi pasangan basa T-A yang stabil.
08:36
After several years of hard work
143
504585
1551
Setelah bertahun-tahun berusaha
08:38
led by a former post doc
in the lab, Alexis Komor,
in the lab, Alexis Komor,
144
506160
3981
dipimpin seorang mantan pasca doktor
laboratorium, Alexis Komor,
laboratorium, Alexis Komor,
08:42
we succeeded in developing
this first class of base editor,
this first class of base editor,
145
510165
3182
kami berhasil mengembangkan
pengedit basa kelas pertama,
pengedit basa kelas pertama,
08:45
which converts Cs into Ts and Gs into As
146
513371
3666
yang mengubah basa C menjadi basa T
dan basa G menjadi basa A
dan basa G menjadi basa A
08:49
at targeted positions of our choosing.
147
517061
2159
pada posisi target yang kita pilih.
08:52
Among the more than 35,000 known
disease-associated point mutations,
disease-associated point mutations,
148
520633
5230
Di antara lebih dari 35.000 penyakit
yang disebabkan oleh mutasi titik,
yang disebabkan oleh mutasi titik,
08:57
the two kinds of mutations
that this first base editor can reverse
that this first base editor can reverse
149
525887
3785
dua jenis mutasi yang dapat ditangani oleh
pengedit basa ini
pengedit basa ini
09:01
collectively account for about 14 percent
or 5,000 or so pathogenic point mutations.
or 5,000 or so pathogenic point mutations.
150
529696
6143
adalah berkisar 14 persen atau 5.000 lebih
mutasi titik patogen.
mutasi titik patogen.
09:08
But correcting the largest fraction
of disease-causing point mutations
of disease-causing point mutations
151
536593
4770
Namun memperbaiki bagian terbesar
dari mutasi titik penyebab penyakit
dari mutasi titik penyebab penyakit
09:13
would require developing
a second class of base editor,
a second class of base editor,
152
541387
3635
membutuhkan pengembangan
pengedit basa kelas kedua,
pengedit basa kelas kedua,
09:17
one that could convert
As into Gs or Ts into Cs.
As into Gs or Ts into Cs.
153
545046
4086
yang dapat mengubah basa A menjadi basa G
atau basa T menjadi basa C.
atau basa T menjadi basa C.
09:22
Led by Nicole Gaudelli,
a former post doc in the lab,
a former post doc in the lab,
154
550846
3727
Dipimping oleh Nicole Gaudelli,
mantan pasca doktor laboratorium,
mantan pasca doktor laboratorium,
09:26
we set out to develop
this second class of base editor,
this second class of base editor,
155
554597
3122
kami mulai mengembangkan
pengedit basa kelas kedua ini,
pengedit basa kelas kedua ini,
09:29
which, in theory, could correct up to
almost half of pathogenic point mutations,
almost half of pathogenic point mutations,
156
557743
6127
di mana secara teori, dapat memperbaiki
hampir setengah mutasi titik patogenik,
hampir setengah mutasi titik patogenik,
09:35
including that mutation that causes
the rapid-aging disease progeria.
the rapid-aging disease progeria.
157
563894
3911
termasuk mutasi yang menyebabkan
penyakit penuaan cepat yaitu progeria.
penyakit penuaan cepat yaitu progeria.
09:42
We realized that we could
borrow, once again,
borrow, once again,
158
570107
3167
Kami menyadari bahwa kami
dapat meminjam
dapat meminjam
09:45
the targeting mechanism of CRISPR scissors
159
573298
4068
mekanisme penargetan dari
gunting CRISPR
gunting CRISPR
09:49
to bring the new base editor
to the right site in a genome.
to the right site in a genome.
160
577390
5161
untuk membawa pengedit basa baru
ke letak yang benar pada genom.
ke letak yang benar pada genom.
09:55
But we quickly encountered
an incredible problem;
an incredible problem;
161
583543
3092
Namun kami menemukan
sebuah masalah besar;
sebuah masalah besar;
09:59
namely, there is no protein
162
587896
2428
yaitu tidak adanya protein
10:02
that's known to convert
A into G or T into C
A into G or T into C
163
590348
4052
untuk mengubah basa A menjadi G
atau basa T menjadi C
atau basa T menjadi C
10:06
in DNA.
164
594424
1161
pada DNA.
10:08
Faced with such a serious stumbling block,
165
596760
2166
Dihadapkan pada sebuah hambatan serius,
10:10
most students would probably
look for another project,
look for another project,
166
598950
2532
kebanyakan murid biasanya
akan mencari proyek lain,
akan mencari proyek lain,
10:13
if not another research advisor.
167
601506
1740
atau pembimbing penelitian lain.
10:15
(Laughter)
168
603270
1164
(Tertawa)
10:16
But Nicole agreed to proceed with a plan
169
604458
1942
Nicole setuju untuk membuat rencana
10:18
that seemed wildly ambitious at the time.
170
606424
2667
yang terlihat sangat ambisius saat itu.
10:21
Given the absence
of a naturally occurring protein
of a naturally occurring protein
171
609966
2339
Mengingat tidak adanya protein
secara alami
secara alami
10:24
that performs the necessary chemistry,
172
612329
2161
yang melakukan reaksi kimia
yang dibutuhkan,
yang dibutuhkan,
10:26
we decided we would evolve
our own protein in the laboratory
our own protein in the laboratory
173
614514
3436
kami memutuskan bahwa kami dapat
membuat protein sendiri di laboratorium
membuat protein sendiri di laboratorium
10:29
to convert A into a base
that behaves like G,
that behaves like G,
174
617974
3835
untuk mengubah basa A menjadi
basa yang bertindak seperti basa G,
basa yang bertindak seperti basa G,
10:33
starting from a protein
that performs related chemistry on RNA.
that performs related chemistry on RNA.
175
621833
4827
dimulai dari sebuah protein yang
menjalankan reaksi kimia pada RNA.
menjalankan reaksi kimia pada RNA.
10:39
We set up a Darwinian
survival-of-the-fittest selection system
survival-of-the-fittest selection system
176
627230
3934
Kami menerapkan sistem seleksi Darwin,
kelangsungan hidup bagi yang sesuai
kelangsungan hidup bagi yang sesuai
10:43
that explored tens of millions
of protein variants
of protein variants
177
631188
3992
yang menyelidiki sepuluh juta
variasi protein
variasi protein
10:47
and only allowed those rare variants
178
635204
2018
dan hanya meloloskan variasi yang langka
10:49
that could perform the necessary
chemistry to survive.
chemistry to survive.
179
637246
3221
yang dapat menjalankan reaksi kimia
dibutuhkan untuk bertahan hidup.
dibutuhkan untuk bertahan hidup.
10:53
We ended up with a protein shown here,
180
641883
2388
Kami membuat protein seperti ini,
10:56
the first that can convert A in DNA
181
644295
2857
protein pertama yang dapat
mengubah basa A pada DNA
mengubah basa A pada DNA
10:59
into a base that resembles G.
182
647176
2092
menjadi basa yang menyerupai basa G.
11:01
And when we attached that protein
183
649292
1603
Lalu kami lekatkan protein itu
11:02
to the disabled CRISPR
scissors, shown in blue,
scissors, shown in blue,
184
650919
2571
di gunting CRISPR yang telah cacat,
yang berwarna biru,
yang berwarna biru,
11:05
we produced the second base editor,
185
653514
2008
kami menciptakan pengedit basa kedua,
11:07
which converts As into Gs,
186
655546
3095
yang mengubah basa A menjadi basa G,
11:10
and then uses the same
strand-nicking strategy
strand-nicking strategy
187
658665
3841
dan kemudian menggunakan strategi
pemotongan untai yang sama
pemotongan untai yang sama
11:14
that we used in the first base editor
188
662530
1920
yang digunakan di
pengedit basa pertama
pengedit basa pertama
11:16
to trick the cell into replacing
the nonedited T with a C
the nonedited T with a C
189
664474
5465
untuk memperdaya sel sehingga
mengganti basa T asli menjadi basa C
mengganti basa T asli menjadi basa C
11:21
as it remakes that nicked strand,
190
669963
1675
seperti membuat ulang untai,
11:23
thereby completing the conversion
of an A-T base pair to a G-C base pair.
of an A-T base pair to a G-C base pair.
191
671662
4171
sehingga pengubahan pasangan basa A-T
menjadi G-C terselesaikan.
menjadi G-C terselesaikan.
11:28
(Applause)
192
676845
2047
(Tepuk tangan)
11:30
Thank you.
193
678916
1170
Terima kasih.
11:32
(Applause)
194
680110
3357
(Tepuk tangan)
11:35
As an academic scientist in the US,
195
683491
2335
Sebagai ilmuwan akademis
di Amerika,
di Amerika,
11:37
I'm not used to being
interrupted by applause.
interrupted by applause.
196
685850
2147
saya tidak biasa
terganggu oleh tepuk tangan.
terganggu oleh tepuk tangan.
(Tertawa)
11:40
(Laughter)
197
688021
3151
11:43
We developed these
first two classes of base editors
first two classes of base editors
198
691196
4405
Kami mengembangkan dua kelas pertama
pengedit basa
pengedit basa
11:47
only three years ago
and one and a half years ago.
and one and a half years ago.
199
695625
2774
pada tiga tahun lalu
dan satu setengah tahun lalu.
dan satu setengah tahun lalu.
11:51
But even in that short time,
200
699267
1548
Namun pada waktu singkat itu,
11:52
base editing has become widely used
by the biomedical research community.
by the biomedical research community.
201
700839
3722
pengeditan basa telah digunakan luas
oleh komunitas penelitian biomedis.
oleh komunitas penelitian biomedis.
11:57
Base editors have been sent
more than 6,000 times
more than 6,000 times
202
705776
4365
Pengedit basa telah dikirim
lebih dari 6.000 kali
lebih dari 6.000 kali
12:02
at the request of more than
1,000 researchers around the globe.
1,000 researchers around the globe.
203
710165
3871
sebagai permintaan lebih dari
1.000 peneliti di seluruh dunia.
1.000 peneliti di seluruh dunia.
12:07
A hundred scientific research papers
have been published already,
have been published already,
204
715475
3516
Ratusan karya tulis penelitian ilmiah
telah dipublikasi,
telah dipublikasi,
12:11
using base editors in organisms
ranging from bacteria
ranging from bacteria
205
719015
3728
menggunakan pengedit basa pada organisme
mulai dari bakteri
mulai dari bakteri
12:14
to plants to mice to primates.
206
722767
2134
hingga tumbuhan, tikus hingga primata.
12:19
While base editors are too new
207
727950
1607
Selagi pengedit basa terlalu baru
12:21
to have already entered
human clinical trials,
human clinical trials,
208
729581
2885
untuk memasuki percobaan klinis
pada manusia,
pada manusia,
12:24
scientists have succeeded in achieving
a critical milestone towards that goal
a critical milestone towards that goal
209
732490
5122
ilmuwah telah berhasil mencapai
tonggak penting menuju tujuan itu
tonggak penting menuju tujuan itu
12:29
by using base editors in animals
210
737636
2849
dengan menggunakan pengedit basa
pada hewan
pada hewan
12:32
to correct point mutations
that cause human genetic diseases.
that cause human genetic diseases.
211
740509
3909
untuk memperbaiki mutasi titik yang
menyebabkan penyakit genetik pada manusia.
menyebabkan penyakit genetik pada manusia.
12:37
For example,
212
745815
1151
Sebagai contoh,
12:38
a collaborative team of scientists
led by Luke Koblan and Jon Levy,
led by Luke Koblan and Jon Levy,
213
746990
3793
tim ilmuwan gabungan dipimpin oleh
Luke Koblan dan Jon Levy,
Luke Koblan dan Jon Levy,
12:42
two additional students in my lab,
214
750807
2413
dua murid tambahan di
laboratorium saya,
laboratorium saya,
12:45
recently used a virus to deliver
that second base editor
that second base editor
215
753244
4119
belakangan ini menggunakan virus untuk
mengantarkan pengedit basa kedua
mengantarkan pengedit basa kedua
12:49
into a mouse with progeria,
216
757387
2190
kepada tikus yang menderita progeria,
12:51
changing that disease-causing
T back into a C
T back into a C
217
759601
3857
mengganti basa T yang menyebabkan penyakit
kembali menjadi C
kembali menjadi C
12:55
and reversing its consequences
at the DNA, RNA and protein levels.
at the DNA, RNA and protein levels.
218
763482
4106
dan memulihkan akibat
pada tingkat DNA, RNA, dan protein.
pada tingkat DNA, RNA, dan protein.
13:00
Base editors have also
been used in animals
been used in animals
219
768880
2746
Pengedit basa juga telah digunakan
pada hewan-hewan
pada hewan-hewan
13:03
to reverse the consequence of tyrosinemia,
220
771650
2924
untuk memulihkan akibat dari tirosinemia,
13:07
beta thalassemia, muscular dystrophy,
221
775642
3618
thalasemia beta, distrofi otot,
13:11
phenylketonuria, a congenital deafness
222
779284
3690
fenilketonuria,
suatu ketulian bawaan, dan
suatu ketulian bawaan, dan
13:14
and a type of cardiovascular disease --
223
782998
1939
sebuah tipe penyakit kardiovaskular --
13:16
in each case, by directly
correcting a point mutation
correcting a point mutation
224
784961
4862
dengan secara langsung memperbaiki
mutasi titik
mutasi titik
13:21
that causes or contributes to the disease.
225
789847
2553
yang menyebabkan atau berperan
pada penyakit ini.
pada penyakit ini.
13:25
In plants, base editors have been used
226
793688
2056
Pada tumbuhan, pengedit basa digunakan
13:27
to introduce individual
single DNA letter changes
single DNA letter changes
227
795768
4072
untuk mengenalkan perubahan
huruf DNA tunggal
huruf DNA tunggal
13:31
that could lead to better crops.
228
799864
1968
yang dapat menghasilkan panen lebih baik.
13:34
And biologists have used base editors
to probe the role of individual letters
to probe the role of individual letters
229
802253
4589
Ahli biologi menggunakan pengedit basa
untuk menyelidiki peran tiap huruf
untuk menyelidiki peran tiap huruf
13:38
in genes associated
with diseases such as cancer.
with diseases such as cancer.
230
806866
2817
pada gen yang berhubungan dengan penyakit,
seperti kanker.
seperti kanker.
13:43
Two companies I cofounded,
Beam Therapeutics and Pairwise Plants,
Beam Therapeutics and Pairwise Plants,
231
811046
4567
Dua perusahaan yang saya dirikan,
Beam Therapeutics dan Pairwise Plants,
Beam Therapeutics dan Pairwise Plants,
13:47
are using base editing
to treat human genetic diseases
to treat human genetic diseases
232
815637
3825
menggunakan pengedit basa untuk
merawat penyakit genetik manusia
merawat penyakit genetik manusia
13:51
and to improve agriculture.
233
819486
1606
dan untuk meningkatkan pertanian.
13:53
All of these applications of base editing
234
821953
1966
Semua penggunaan pengedit basa ini
13:55
have taken place in less
than the past three years:
than the past three years:
235
823943
3094
telah dilakukan selama kurang dari
tiga tahun terakhir:
tiga tahun terakhir:
13:59
on the historical timescale of science,
236
827061
2364
pada skala waktu sejarah ilmuwan,
14:01
the blink of an eye.
237
829449
1282
dalam kedipan mata.
14:04
Additional work lies ahead
238
832657
1253
Pekerjaan lain menunggu
14:05
before base editing can realize
its full potential
its full potential
239
833934
3032
sebelum pengedit basa dapat mewujudkan
potensi penuhnya
potensi penuhnya
14:08
to improve the lives of patients
with genetic diseases.
with genetic diseases.
240
836990
3614
untuk meningkatkan kehidupan pasien dengan
penyakit genetik.
penyakit genetik.
14:13
While many of these diseases
are thought to be treatable
are thought to be treatable
241
841244
2780
Selagi banyak dari penyakit ini
dianggap dapat disembuhkan
dianggap dapat disembuhkan
14:16
by correcting the underlying mutation
242
844048
1849
dengan memperbaiki mutasi penyebabnya
14:17
in even a modest fraction
of cells in an organ,
of cells in an organ,
243
845921
3516
bahkan pada bagian paling sederhana sel
pada organ,
pada organ,
14:21
delivering molecular machines
like base editors
like base editors
244
849461
2976
mengaplikasikan mesin molekuler
seperti pengedit basa
seperti pengedit basa
14:24
into cells in a human being
245
852461
1767
pada sel-sel tubuh manusia
14:26
can be challenging.
246
854252
1169
dapat sangat menantang.
14:28
Co-opting nature's viruses
to deliver base editors
to deliver base editors
247
856962
3373
Menggunakan sifat alami virus
untuk mengantarkan pengedit basa
untuk mengantarkan pengedit basa
14:32
instead of the molecules
that give you a cold
that give you a cold
248
860359
2198
ketimbang molekul
yang menyebabkan pilek
yang menyebabkan pilek
14:34
is one of several promising
delivery strategies
delivery strategies
249
862581
2687
merupakan salah satu
strategi yang menjanjikan
strategi yang menjanjikan
14:37
that's been successfully used.
250
865292
1659
yang telah sukses digunakan.
14:40
Continuing to develop
new molecular machines
new molecular machines
251
868268
2365
Melanjutkan pengembangan
mesin molekuler baru
mesin molekuler baru
14:42
that can make all of the remaining ways
252
870657
1868
yang dapat membuat semua
cara tersisa
cara tersisa
14:44
to convert one base pair
to another base pair
to another base pair
253
872549
2892
untuk mengubah satu pasang basa
menjadi pasangan basa lain
menjadi pasangan basa lain
14:47
and that minimize unwanted editing
at off-target locations in cells
at off-target locations in cells
254
875465
4380
dan meminimalkan pengeditan
tidak diinginkan pada lokasi target
tidak diinginkan pada lokasi target
14:51
is very important.
255
879869
1200
sangatlah penting.
14:53
And engaging with other scientists,
doctors, ethicists and governments
doctors, ethicists and governments
256
881782
4706
Melibatkan ilmuwan lain, dokter,
ahli etika, dan pemerintah
ahli etika, dan pemerintah
14:58
to maximize the likelihood
that base editing is applied thoughtfully,
that base editing is applied thoughtfully,
257
886512
4791
untuk memaksimalkan kemungkinan
penggunaan pengedit basa secara serius,
penggunaan pengedit basa secara serius,
15:03
safely and ethically,
258
891327
2381
aman dan sesuai etika,
15:05
remains a critical obligation.
259
893732
2000
merupakan sebuah kewajiban penting.
15:09
These challenges notwithstanding,
260
897525
1611
Meskipun demikian tantangan ini,
15:11
if you had told me
even just five years ago
even just five years ago
261
899160
3655
jika Anda memberi tahu saya
bahkan 5 tahun lalu
bahkan 5 tahun lalu
15:14
that researchers around the globe
262
902839
1651
bahwa peneliti di seluruh dunia
15:16
would be using laboratory-evolved
molecular machines
molecular machines
263
904514
3539
akan menggunakan mesin molekuler
yang dikembangkan di laboratorium
yang dikembangkan di laboratorium
15:20
to directly convert
an individual base pair
an individual base pair
264
908077
2997
untuk mengubah secara langsung
pasangan basa individu
pasangan basa individu
15:23
to another base pair
265
911098
1182
menjadi pasangan lain
15:24
at a specified location
in the human genome
in the human genome
266
912304
2619
pada lokasi spesifik di genom manusia
15:26
efficiently and with a minimum
of other outcomes,
of other outcomes,
267
914947
3825
secara efisien dan dengan
risiko lain yang minim,
risiko lain yang minim,
15:30
I would have asked you,
268
918796
1168
saya akan bertanya,
15:31
"What science-fiction novel
are you reading?"
are you reading?"
269
919988
2474
"Novel fiksi ilmiah apa yang Anda baca?"
15:35
Thanks to a relentlessly dedicated
group of students
group of students
270
923706
3460
Terima kasih untuk kelompok murid
yang berdedikasi tanpa henti
yang berdedikasi tanpa henti
15:39
who were creative enough to engineer
what we could design ourselves
what we could design ourselves
271
927190
4460
yang cukup kreatif untuk membuat
sesuatu yang dapat kami rancang sendiri
sesuatu yang dapat kami rancang sendiri
15:43
and brave enough
to evolve what we couldn't,
to evolve what we couldn't,
272
931674
2925
dan cukup berani
mengembangkan apa yang kita tidak bisa,
mengembangkan apa yang kita tidak bisa,
15:46
base editing has begun to transform
that science-fiction-like aspiration
that science-fiction-like aspiration
273
934623
5040
pengedit basa telah mulai mengubah
cita-cita seperti fiksi ilmiah
cita-cita seperti fiksi ilmiah
15:51
into an exciting new reality,
274
939687
1857
menjadi realita baru yang menarik,
15:54
one in which the most important gift
we give our children
we give our children
275
942250
3231
di mana pemberian terpenting
yang kita berikan pada anak-anak kita
yang kita berikan pada anak-anak kita
15:57
may not only be
three billion letters of DNA,
three billion letters of DNA,
276
945505
3025
dapat saja tidak hanya
tiga miliar huruf DNA,
tiga miliar huruf DNA,
16:00
but also the means to protect
and repair them.
and repair them.
277
948554
3110
namun juga sesuatu untuk
melindungi dan memperbaikinya.
melindungi dan memperbaikinya.
16:04
Thank you.
278
952339
1151
Terima kasih.
16:05
(Applause)
279
953514
4502
(Tepuk tangan)
16:10
Thank you.
280
958040
1150
Terima kasih.
ABOUT THE SPEAKER
David R. Liu - Chemical biologistDavid R. Liu leads a research group that combines chemistry and evolutionary techniques to create revolutionary new medicines.
Why you should listen
During his PhD research at Berkeley, David R. Liu initiated the first general effort to expand the genetic code in living cells. As a professor at Harvard and the Broad Institute, Liu integrates chemistry and evolution to illuminate biology and develop next-generation therapeutics. He has published more than 170 papers and is an inventor on more than 65 issued US patents.
Liu's major research interests include development and use of genome editing technologies to study and treat genetic diseases; the evolution of proteins with novel therapeutic potential; and the discovery of bioactive synthetic molecules using DNA-encoded libraries. Base editing, phage-assisted continuous evolution (PACE) and DNA-encoded libraries are three technologies pioneered in his laboratory that are now widely used in the biomedical sciences. Liu has also cofounded six biotechnology and therapeutics companies, including Editas Medicine, Beam Therapeutics, Pairwise Plants and Exo Therapeutics.
Liu grew up in Riverside, California, where playing with insects in his backyard crystallized his interest in science. He also is passionate about photography and has been banned from playing blackjack at virtually every major casino in Las Vegas after developing a creative and highly advantageous card-counting system.
David R. Liu | Speaker | TED.com