Ilmuwan Ciptakan SpudCell, Sel Sintetis yang Bisa Tumbuh dan Bereproduksi

Minnesota – Para ilmuwan dari University of Minnesota, Amerika Serikat, berhasil mengembangkan SpudCell, sel sintetis yang dibuat sepenuhnya di laboratorium dari bahan kimia tak hidup, tetapi mampu menjalankan sebagian besar fungsi dasar sel hidup, seperti makan, tumbuh, menggandakan materi genetik, dan bereproduksi.

SpudCell menjadi terobosan penting karena merupakan sel sintetis pertama yang berhasil menyelesaikan seluruh siklus hidupnya, mulai dari terbentuk hingga membelah menjadi generasi sel berikutnya, setelah dirakit sepenuhnya dari bahan kimia di laboratorium (bottom-up synthesis).

Sel ini merupakan versi sederhana dari sel hidup yang dirancang untuk membantu ilmuwan memahami komponen genetik dan struktur paling dasar yang dibutuhkan agar kehidupan dapat berlangsung.

Meski memiliki berbagai karakteristik menyerupai organisme hidup, para peneliti belum mengklaim SpudCell sebagai makhluk hidup.

Mereka menjelaskan hingga kini belum ada definisi tunggal yang disepakati secara ilmiah mengenai apa yang disebut "kehidupan". Namun, SpudCell mampu menunjukkan perilaku yang selama ini menjadi ciri utama sel hidup.

"SpudCell mampu melakukan aktivitas yang sering digunakan untuk membedakan benda hidup dan benda mati, yakni makan, tumbuh, menggandakan genom, membelah diri, serta mengalami seleksi. Namun, sel ini jauh lebih sederhana dibandingkan sel alami dan seluruh bagiannya dirakit secara manual di laboratorium," tulis tim peneliti.

Meski demikian, SpudCell belum dapat hidup secara mandiri. Sel tersebut belum mampu membentuk ribosom sendiri, yakni struktur di dalam sel yang berfungsi memproduksi protein.

Karena itu, para ilmuwan masih harus memasok protein dan enzim dari luar agar SpudCell tetap dapat bertahan hidup. Akibat keterbatasan tersebut, setiap garis keturunan SpudCell hanya mampu bertahan selama sekitar lima hingga sepuluh generasi.

Selain itu, genom SpudCell juga jauh lebih kecil dibandingkan sel alami. Genomnya hanya terdiri atas sekitar 90.000 pasangan basa DNA, sedangkan genom manusia memiliki sekitar tiga miliar pasangan basa. Materi genetik tersebut juga tersebar pada tujuh molekul DNA terpisah sehingga tidak selalu seluruh informasi genetik berhasil diwariskan kepada generasi berikutnya.

Memahami asal-usul kehidupan

Pengembangan SpudCell merupakan kelanjutan dari penelitian panjang mengenai minimal cell, yaitu sel sintetis yang hanya memiliki komponen paling dasar untuk menjalankan fungsi kehidupan.

Melalui sel sintetis, ilmuwan dapat mempelajari secara lebih mendalam komponen apa saja yang benar-benar diperlukan agar sebuah sel dapat hidup dan berkembang.

Pemahaman tersebut diharapkan dapat mendorong kemajuan di berbagai bidang, mulai dari penelitian medis, pengembangan terapi baru, biologi sintetis, hingga eksplorasi luar angkasa.

Upaya menciptakan sel buatan telah dilakukan ilmuwan selama lebih dari satu abad.

Sel buatan pertama dikembangkan pada 1957 oleh fisikawan Kanada Thomas Ming Swi Chang. Meski belum menyerupai sel biologis, penemuan tersebut menjadi dasar berbagai inovasi medis, termasuk teknologi penghantaran obat dan penanganan gagal organ.

Perkembangan berikutnya terjadi pada 2010 ketika peneliti di J. Craig Venter Institute, California, berhasil menciptakan minimal cell yang menggunakan sel alami yang disederhanakan dan memiliki genom sintetis sehingga dapat membelah diri secara mandiri.

Kini, SpudCell menghadirkan pendekatan baru karena dirakit sepenuhnya dari bahan kimia tanpa menggunakan sel hidup sebagai kerangka awal.

Ketua penelitian sel sintetis di J. Craig Venter Institute, John Glass, menilai pencapaian tersebut merupakan salah satu kemajuan terbesar dalam bidang biologi sintetis.

"Tim Kate Adamala berhasil merancang dan membangun sel sintetis tak hidup yang jauh lebih mendekati kondisi hidup dibandingkan sistem lain yang pernah dikembangkan melalui pendekatan bottom-up," ujarnya.

Tahap pengembangan berikutnya

Para peneliti menegaskan bahwa SpudCell masih terus dikembangkan.

Tahap berikutnya adalah membuat instruksi genetik agar SpudCell mampu membangun ribosomnya sendiri sehingga tidak lagi bergantung pada komponen dari sel hidup. Langkah ini diharapkan dapat memperpanjang kemampuan reproduksi SpudCell melebihi lima hingga sepuluh generasi.

Selain itu, para ilmuwan juga berupaya meningkatkan kemampuan SpudCell dalam mewariskan informasi genetik secara utuh kepada keturunannya sekaligus mengurangi ketergantungan terhadap protein dan enzim yang saat ini masih harus diberikan dari luar.

Meski penciptaan sel sintetis kembali memunculkan perdebatan mengenai etika dan keamanan hayati, para pakar biosekuriti menilai SpudCell saat ini belum menimbulkan ancaman nyata.

Direktur Program Keamanan Engineering Biology Research Consortium, Becky Mackelprang, mengatakan SpudCell masih sebatas pembuktian konsep (proof of principle).

"SpudCell saat ini merupakan pencapaian ilmiah yang sangat menarik. Namun sebelum dapat dimanfaatkan untuk tujuan baik maupun disalahgunakan, masih diperlukan pengembangan yang jauh lebih besar," katanya.