Membayangkan evolusi berjalan dalam kecepatan kilat mungkin terdengar seperti fiksi ilmiah. Namun, para ilmuwan di Scripps Research baru saja mewujudkannya melalui teknologi yang mereka sebut T7-ORACLE. Alat ini bisa mempercepat proses evolusi protein hingga 100.000 kali lebih cepat dari cara alami.
Dalam dunia medis, protein berperan penting untuk berbagai fungsi tubuh dan terapi. Namun, memodifikasi atau menciptakan protein baru sering memakan waktu lama. Karena itu, T7-ORACLE hadir untuk memangkas waktu yang biasanya butuh berbulan-bulan menjadi hanya beberapa hari.
Selain itu, teknologi ini membuka peluang besar untuk menciptakan obat, terapi kanker, hingga diagnostik penyakit yang lebih efektif. Prosesnya menggunakan bakteri E. coli yang sudah direkayasa dengan sistem replikasi virus bacteriophage T7.
Cara Kerja Mesin Evolusi Cepat
Secara sederhana, evolusi protein di laboratorium melibatkan proses mutasi dan seleksi berulang. Metode lama memerlukan banyak langkah manipulasi DNA dan pengujian. Di sisi lain, T7-ORACLE melakukan evolusi secara terus-menerus di dalam sel bakteri.
T7-ORACLE memanfaatkan plasmid — potongan DNA kecil berbentuk lingkaran — untuk membawa gen target. Gen ini dimodifikasi oleh enzim DNA polimerase yang sengaja dibuat “ceroboh” sehingga sering melakukan kesalahan saat menyalin DNA. Kesalahan ini menghasilkan mutasi, dan mutasi inilah bahan baku evolusi.
Karena sistem ini bekerja terpisah dari DNA utama sel, ia bisa memodifikasi protein tanpa merusak fungsi dasar bakteri. Selain itu, setiap kali bakteri membelah diri, satu siklus evolusi protein selesai. Bayangkan, bakteri E. coli membelah setiap 20 menit.
Bukti Kehebatan Teknologi
Untuk membuktikan kemampuannya, tim memasukkan gen TEM-1 β-lactamase — enzim yang memberi resistansi antibiotik — ke dalam T7-ORACLE. Lalu, mereka menguji bakteri tersebut dengan dosis antibiotik yang makin tinggi.
Hasilnya mengejutkan. Dalam kurang dari seminggu, enzim itu bermutasi menjadi versi yang mampu bertahan pada dosis antibiotik 5.000 kali lebih kuat. Menariknya, sebagian mutasi mirip dengan yang ditemukan di rumah sakit, dan beberapa kombinasi mutasi bahkan lebih efektif.
Namun, penelitian ini bukan untuk menciptakan bakteri kebal antibiotik. Gen itu hanya digunakan sebagai contoh untuk menunjukkan kecepatan dan ketepatan sistem ini.
Lebih Dari Sekadar Obat Antibiotik
Kekuatan T7-ORACLE adalah fleksibilitasnya. Ilmuwan bisa memasukkan gen apa pun, baik dari manusia, virus, atau organisme lain, lalu membiarkannya berevolusi. Ini berarti, teknologi ini bisa digunakan untuk membuat antibodi yang lebih tepat sasaran atau enzim terapi yang lebih kuat.
Selain itu, prosesnya tidak membutuhkan peralatan khusus atau prosedur rumit. Jika sebuah laboratorium sudah bekerja dengan E. coli, mereka bisa memanfaatkan sistem ini dengan sedikit penyesuaian.
Di sisi lain, sistem ini selaras dengan tujuan besar Scripps Research untuk memisahkan proses biologis penting, seperti replikasi DNA, dari mekanisme sel utama. Pendekatan ini memungkinkan peneliti memprogram ulang proses tersebut tanpa mengganggu fungsi normal sel.
Ke depan, tim peneliti ingin menggunakan T7-ORACLE untuk mengembangkan polimerase yang bisa menyalin asam nukleat buatan. Asam nukleat ini menyerupai DNA atau RNA tetapi memiliki sifat kimia baru yang mungkin bermanfaat di bidang bioteknologi.
Selain itu, mereka juga tengah berfokus pada pengembangan enzim manusia untuk terapi dan memodifikasi protease agar mengenali urutan protein spesifik yang terkait dengan kanker.
Teknologi ini tidak terbatas pada satu jenis penyakit atau protein. Karena itu, para ilmuwan optimis T7-ORACLE akan menjadi senjata baru untuk memecahkan berbagai masalah kesehatan.
Dengan kombinasi desain protein secara rasional dan evolusi berkelanjutan, T7-ORACLE memungkinkan penemuan molekul fungsional lebih cepat dari sebelumnya. Inilah langkah besar menuju masa depan medis yang lebih efisien.
Sumber: Scripps Research Institute. “An orthogonal T7 replisome for continuous hypermutation and accelerated evolution in E. coli.” Science, 7 Agustus 2025.
