Sebagian besar peneliti biomedis sibuk mencari cara untuk menekan virus corona baru. Sementara itu, ahli biologi sintetik sibuk mengkloningnya secara berbondong-bondong.
Pada akhir Februari, tim dari University of Bern, dipimpin oleh Dr. Volker Thiel, menerbitkan resep yang relatif sederhana untuk memasak SARS-CoV-2, virus penyebab Covid-19, di laboratorium. Hanya diperlukan dua bahan utama: potongan sintetis dari instruksi genom virus yang dapat dipesan secara online; dan ragi. Di tangan yang berpengalaman, prosesnya tidak jauh lebih sulit daripada memanggang roti penghuni pertama dari starter buatan sendiri.
Naskah, awalnya diunggah ke server pracetak bioRXiv dan sekarang ditinjau sejawat dan diterbitkan di Nature, mengirimkan gelombang kejut ke seluruh komunitas biomedis. Jika diverifikasi lebih lanjut, itu berarti laboratorium bersertifikat dapat mengkloning seluruh sampel virus corona dalam seminggu dengan harga sekitar $ 30.000. Dengan “mendemokratisasi” akses ke virus baru, lebih banyak laboratorium dapat mengerjakan tes diagnostik, obat-obatan, dan vaksin, berpotensi membawa virus lebih cepat dan menyelamatkan jutaan orang.
Namun ada sisi gelap dari akses yang lebih luas itu: platform yang sama yang digunakan untuk membuat SARS-CoV-2 dari awal berpotensi juga membuatnya lebih mematikan atau lebih mudah ditularkan. Skenario mimpi buruk tidak sepikiran dengan BETBERRY untuk lebih cepat menyelamatkan jutaan orang karena membahayakan, teknologi yang sama yang dapat membebaskan kita dari wabah juga bisa mengubahnya menjadi senjata biologis.
Ini adalah dilema yang sudah lama mendidih di bidang virus sintetis — masalah “penggunaan ganda”. “Dalam biologi… [artinya] teknik yang diperlukan untuk merekayasa senjata biologis sama dengan yang diperlukan untuk melakukan penelitian yang sah,” jelas Dr. Guoyu Wang dari Pusat Etika Biomedis di Universitas Fudan di Shanghai, dan rekannya. Bahkan jika motivasi asli itu mulia, setiap “penyimpangan, penyalahgunaan, atau penyalahgunaan selama penelitian,” seperti kebocoran yang tidak disengaja dari laboratorium, dapat menyebabkan bencana global.
Kekhawatiran ini sering menjadi dasar teori konspirasi. Tapi itu bukan fantasi murni. Kembali pada tahun 2014, ilmuwan federal menemukan setengah lusin botol virus cacar, yang kebanyakan orang Amerika yang lahir setelah tahun 1972 tidak memiliki kekebalan terhadapnya, saat membersihkan fasilitas penyimpanan di National Institutes of Health. Selain pelupa, beberapa jenis influenza telah dibuat lebih menular menggunakan biologi sintetis, berdasarkan pengujian pada musang. Meskipun belum ada virus Chernobyl sintetis, para ilmuwan benar-benar khawatir tentang strain virus buatan laboratorium atau yang bocor di laboratorium yang dapat menimbulkan malapetaka.
Resep virus korona Thiel dan timnya telah menghidupkan kembali perdebatan ini, sebagian berkat kesederhanaan resepnya. Tetapi mungkin yang lebih memprihatinkan adalah bahwa platform yang sama dapat mengkloning berbagai macam virus — yang kita kenal, dan berpotensi, yang belum ditemukan.
Buku Resep Virus Sintetis
Untuk mengalahkan virus, kenali dulu musuh Anda.
Cara termudah untuk tertular virus adalah dengan mendapatkan jaringan biologis yang terinfeksi, yang sulit pada awal pandemi di luar Wuhan, Cina. Rute kedua adalah mencoba menumbuhkan virus di dalam sel yang diabadikan — dalam kasus SARS-CoV-2, sel paru-paru — tetapi ini seperti mobil produksi yang meledakkan pabrik dan dirinya sendiri di tengah konstruksi.
Itu meninggalkan rute ketiga: membuat virus dari awal. Berkat kemajuan dalam biologi sintetik dan rekayasa genom, menjadikan seluruh genom virus pada inang bakteri atau ragi menjadi lebih murah, lebih mudah, dan lebih cepat. Satu makalah terbaru untuk rekayasa SARS-CoV-2 menggunakan bakteri sebagai pabrik virus.
Namun, tim Thiel menempuh jalur ragi. Alasannya, jelasnya, adalah bahwa virus corona memiliki genom yang luar biasa besar, yang menyulitkan bakteri untuk mengatasinya — seperti menantang anak berusia tiga tahun dengan rangkaian Lego yang rumit — yang menyebabkan kesalahan dalam genom virus. Ragi, sebaliknya, jauh lebih lentur.
Terlebih lagi, ragi juga memiliki kekuatan khusus untuk secara otomatis merekatkan potongan bahan DNA eksternal menjadi satu urutan genom lengkap. Itu luar biasa: alih-alih mensintesis seluruh genom virus Corona melalui kimia, Anda dapat melakukannya dalam beberapa bagian untuk mengurangi biaya, dan ragi akan “secara ajaib” mengumpulkan potongan-potongan itu seperti teka-teki.
Proyek ini dimulai pada Januari, segera setelah peneliti China merilis cetak biru genomik virus. Tim Thiel membagi genom menjadi 14 bagian yang dapat dikelola, masing-masing dengan urutan yang sedikit tumpang tindih, dan memesan DNA sintetis yang sesuai dengan bit genom virus dari sebuah perusahaan komersial.
Tiga minggu kemudian, setelah menerima fragmen melalui pos, mereka memasukkan DNA — yang bersama-sama mewakili seluruh genom SARS-CoV-2 — ke dalam ragi. Mereka kemudian duduk dan menyaksikan sel-sel ragi melakukan sihir mereka, merekatkan sekuens yang tumpang tindih pada fragmen untuk mengubahnya menjadi genom lengkap. Hanya dua hari kemudian, tim dapat memeriksa ragi, yang sekarang berkembang menjadi “koloni” seperti titik di piring, untuk mencari tanda-tanda genom virus. Akhirnya, mereka mengekstrak materi genetik virus dari ragi dalam bentuk DNA dan mengubahnya menjadi RNA — seperti menerjemahkan satu bahasa ke bahasa lain — yang secara alami digunakan virus untuk berkembang biak.
Voilà: dalam waktu kurang dari seminggu, tim dapat menghasilkan virus yang sepenuhnya sintetis, yang relatif baru bagi manusia, dan menggunakannya untuk menginfeksi sel korban di piring untuk dipelajari. Sebagai bukti konsep kekuatan platform, tim juga membuat versi virus yang menyala dalam gelap, yang dapat membantu menyaring obat anti virus. (Jika obatnya bekerja, virus versi rave ini akan kehilangan cahaya.)
Dilema Keamanan Hayati
Platform Thiel untuk rekayasa SARS-CoV-2 menonjol dalam kecepatan dan kesederhanaannya. Menurut Dr. Susan Weiss, seorang ahli mikrobiologi di Universitas Pennsylvania yang tidak terlibat dalam penelitian ini, hal yang paling menarik adalah bahwa ragi merupakan penghasil virus yang sangat cepat, sedangkan “metode lain itu membosankan dan sulit”.
Kecepatan dalam wabah sangat penting, tidak hanya untuk penahanan tetapi juga untuk penelitian. Platform baru ini merupakan titik awal bagi laboratorium untuk dengan mudah mengubah genom virus corona, melihat apa yang mencegahnya dari replikasi atau urutan genom apa yang membuatnya lebih lemah atau bahkan tidak dapat menginfeksi manusia. Ceri di atas: sistem hanya membutuhkan ragi untuk memasang kembali genom virus satu kali. Sangat mudah untuk mengumpulkan lebih banyak virus corona dengan menggunakan kembali sel jamur penghasil virus yang sudah jadi, seperti membuat bir.
Namun nilai jual inilah yang membuat para ahli bioetika khawatir. “Dengan mempublikasikan peta jalan teknologi, memungkinkan bagi ilmuwan dan teroris untuk menerapkan teknik yang sama untuk mensintesis virus yang lebih kompleks, atau mengembangkan ‘virus super’ dengan infektivitas, virulensi, atau resistensi vaksin yang sangat tinggi,” tulis Wang dan rekannya di komentar tentang metode Thiel.
Bagi Thiel, kekhawatiran tidak boleh diremehkan, tetapi juga seharusnya janji biologi sintetis dalam mengatasi wabah. “Biologi sintetik telah matang menuju teknik yang kuat yang akan berdampak pada komunitas ilmiah — dan masyarakat kita secara umum,” dia mengomentari salah satu studi pertama yang menggunakan teknik ragi serupa untuk merekonstruksi genom virus besar dari awal.
Kesimpulannya, menurutnya, adalah bahwa teknologinya sudah ada di sini, dan bergantung pada banyak pemain seperti pemerintah untuk mengatasi potensi penyalahgunaan. Virus sintetis — termasuk tiruan dari virus flu 1918, yang dihidupkan kembali oleh para ilmuwan di laboratorium — telah memberikan wawasan tentang penularan mematikan yang sebaliknya terbelenggu oleh negara tanpa dasar itu. Tidak setiap lab dapat berpartisipasi dalam merekonstruksi virus; untuk saat ini, ini diatur ke beberapa institusi terpilih dengan fitur keamanan hayati kelas tertinggi dan personel yang sangat terlatih.
Apakah virus kloning pada akhirnya akan membantu menghentikan pandemi saat ini adalah dugaan siapa pun. Adapun masalah penggunaan ganda penelitian-bioterorisme, kami tidak punya jawaban. Namun, penggunaan virus mematikan kloning semakin diperjuangkan sebagai cara untuk memerangi wabah, apakah kita merasa nyaman dan siap atau tidak.
Sementara itu, Thiel sudah melihat ke depan menuju pandemi berikutnya — dan masa depan biologi sintetik secara keseluruhan. “Kita harus menemukan cara untuk mengatasi fakta bahwa teknologi [biologi sintetik] ini akan memungkinkan generasi mikroba perancang dan, pada akhirnya, kehidupan sintetis,” katanya.