Kepopuleran bidang life science di dunia pada awal abad 21 ditandai munculnya disiplin ilmu baru yaitu Synthetic Biology. Biologi sintetis atau Synthetic Biology adalah bidang baru yang menggabungkan keahlian, kemampuan dan pengetahuan ahli biologi dan insinyur.

Synthetic Biology dipandang menarik karena mengaplikasikan prinsip rekayasa (engineering), desain serta model komputasi yang terstandarisasi pada organisme.  

Prinsip ini sangat baru karena menjembatani bidang ilmu hayati dengan teknik. Selain itu Synthetic biology memungkinkan kita memprogram ulang sistem seluler pada level genetika untuk tujuan yang bermanfaat.

Pendekatan engineering ini mentransformasi pengetahuan fundamental mengenai sistem yang terdapat pada makhluk hidup dan kemampuan kita memanipulasinya. 

Synthetic biology dapat dilacak ulang pada awal tahun 1960-an ketika para ilmuwan menemukan pengertian tentang central dogma: DNA mengkode RNA dan RNA mengkode makromolekul bernama protein.

Dogma ampuh ini kemudian dikombinasikan teknik yang dikembangkan pada tahun 1970-an yang membuat umat manusia mampu mentransfer, memanipulasi, dan mengkloning DNA yang membuat semakin mudah memahami ilmu biologi molekuler dan sel.

Tidak ada konsensus definisi secara tepat mengenai Synthetic biology tetapi yang mendekati adalah mendesain dan mengkonstruksi sistem hayati baru dalam parts, devices, dan sistem, mendesain ulang yang sudah ada untuk tujuan yang bermanfaat.

Kegiatan semacam konstruksi blok bangunan hayati atau Biobricks parts dan devices yang dapat dipertukarkan semacam urutan DNA yang sesuai dengan standar perakitan restriksi-enzim. 

Blok bangunan ini digunakan untuk merancang dan menyusun sirkuit biologis sintetis yang lebih besar dari bagian individu dan kombinasi bagian dengan fungsi yang ditentukan.

Sistem yang sudah dirakit kemudian dimasukkan ke dalam sel hidup sebagai wadah seperti sel Escherichia coli untuk membangun sistem biologis baru. Contoh bagian Biobricks termasuk promotor, situs pengikatan ribosom (RBS), urutan pengkodean dan terminator.

Riset Synthetic biology sudah massif di negara-negara maju seperti untuk biofuel, bioremediasi, biosensor,  aplikasi kesehatan in vivo, pengembangan jalur biokimiawi baru untuk pembuatan obat baru, vaksin sintetis, manufaktur berbasis hayati, terraforming Planet Mars dan sebagainya.

Riset Synthetic biology juga mendapat momentum ketika sebuah proyek ambisius yaitu Human Genome Project telah selesai.  Sebuah proyek pemetaan dan analisis gen pada manusia yang draft pertamanya selesai pada awal tahun 2000-an telah memudahkan umat manusia memahami keseluruhan gen yang ada di tubuhnya.

Di Tahun 2015 para ilmuwan sudah menyelesaikan urutan DNA hampir semua major class organisme dan menyelesaikan daftar komponen dasar pengkodean pada level genetika yang menyusun sistem kehidupan, dan menariknya kita dapat mengaksesnyamelalui internet bahkan di genggaman smartphone kita.

Ledakan informasi biologi menghasilkan big data biologi yang tersebar di web-web seperti NCBI, Protein Data Bank, PubChem dan sebagainya. Fenomena ini mendukung riset Synthetic biology karena menyediakan limpahan data tak terbatas untuk melakukan rekayasa.

Perkembangan Synthetic biology juga sampai ke Indonesia. Beberapa perguruan tinggi seperti Universitas Indonesia, Institut Teknologi Bandung, Universitas Brawijaya, dan Universitas Teknologi Sumbawa sudah beberapa kali mengirimkan tim iGEM untuk mengikuti kompetisi Synthetic biology terbesar di dunia itu.

International Genetically Engineered Machine (iGEM) sendiri menjadi ajang kompetisi riset  yang dilakukan para anak SMA,  mahasiswa S1 dan Pasca-sarjana serta Komunitas Lab dan tidak menutup kesempatan untuk sebuah perusahaan untuk ikut berpartisipasi. 

Pada Jamboree iGEM para peneliti mereka mempresentasikan proyek mereka kepada 120 juri ilmiah. Para juri memberikan medali, hadiah khusus untuk tim dan memilih tim pemenang utama. 

Selain itu, dampak dari lahirnya Synthetic biology menimbulkan berbagai proyek riset menarik seperti minimal cell, Sc2.0 synthetic yeast project, Human Genome Project-Write, dan Woolly Mammoth Project.  Riset-riset dikerjakan oleh konsorsium kerjasama antar ilmuwan dunia.

Penemuan paling revolusioner dalam perkembangan Synthetic biology adalah Genome editing merupakan tool molekuler yang dipopulerkan oleh Jennifer Doudna, Emmanuelle Charpentier, Feng Zhang dan George Church.

Riset mereka pertama kali dipublikasikan  di jurnal Science pada tahun 2012 yang dideteksi pada Streptococcus pyogenes.

Penelitian ini mengubah perspektif mengenai gunting molekuler yang sangat prospektif dan merevolusi dunia biologi untuk selamanya. CRISPR-Cas9 (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) sangat menjanjikan sekaligus menimbulkan pertanyaan etik.  

CRISPR-Cas9 memiliki dua komponen yaitu, sebuah enzim bernama Cas9 yang berfungsi sebagai gunting molekuler untuk memotong DNA. 

Di alam enzim ini digunakan oleh bakteri untuk menghilangkan kode genetik dari virus yang menginvasi mereka. Kedua, yaitu RNA-guide yang memandu gunting molekuler ke nukleotida yang tepat.

Dua komponen ini bekerjasama secara akurat dan ilmuwan dapat mengganti bagian apapun dalam genom, bahkan pada gen yang dianggap tidak diinginkan atau rusak dengan nukleotida yang sudah satu paket pada kit CRISPR-Cas9.

Kelompok Feng Zhang dan George Church secara bersamaan melakukan pengeditan genom dalam kultur sel manusia menggunakan CRISPR-Cas9  secara in vitro (laboratorium) dan model hewan pada penyakit manusia dan telah menunjukkan bahwa teknologi ini bisa efektif dalam memperbaiki cacat genetik.

Sejak saat itu tool ini telah digunakan dalam berbagai organisme, termasuk ragi Saccharomyces cerevisiae , nyamuk Aedes aegypti dengan gene drive untuk mengatasi penyebaran penyakit,  tikus, monyet, dan embrio manusia.

CRISPR-Cas9 menjadi perdebatan dalam bidang bioetik karena ilmuwan menggunakannya untuk studi pada mammalia dan sel manusia, seperti He Jiankui dari China yang menggunakan genome editing untuk membuat bayi kembar kebal HIV yaitu Lulu dan Nana. 

Dia sengaja menonaktifkan gen CCR5 (reseptor HIV) dengan menggunakan CRISPR-Cas9. Menariknya, jika terjadi mutasi secara alami pada CCR5 dapat meningkatkan pemulihan dari stroke dan kognisi yang lebih baik pada mencit 

Seperti penelitian Alcino Silva, ahli neurobiologi di University of California, Los Angeles dalam publikasi makalah di Cell. Hal ini menimbulkan hipotesis bahwa mutasi CCR5 itu dapat meningkatkan kecerdasan pada bayi-bayi CRISPR.

Perkembangan Synthetic biology dan Genome editing ini sangat menarik jika dikorelasikan dengan “ramalan” Yuval Noah Harari. Dalam bukunya Sapiens, Homo Deus dan 21 lessons of the 21st Century bahwa perkembangan bioteknologi dapat memetakan dan merekayasa ulang jalur biokimiawi tubuh manusia.

Kemajuan bioteknologi membuat manusia dapat melahirkan superhuman dimana dianugerahi dengan kondisi fisik dan kecerdasan di atas rata-rata yang mengantarkan manusia layaknya Homo Deus (Manusia menjadi Tuhan). 

Baca Juga: Gen yang Egois

Disamping itu, perkembangan bioteknologi bisa diarahkan untuk menemukan anti-aging dan mengatasi kematian yang dianggap masalah teknis.

Prediksi Harari ini sangat kontemplatif dan mendebarkan karena seiring dengan kasus He Jiankui, Genome editing dengan berbagai aplikasinya, serta perkembangan CCR5, Synthetic biology, dan precision medicine

Sesuatu yang bisa saja melampaui batas yang dianggap tabu oleh seluruh peradaban manusia dapat dilakukan.