Alumni Fakultas Kedokteran Universitas Johns Hopkins dan mantan anggota fakultas Hamilton O. Smith, yang penemuan enzim restriksi pemenang Hadiah Nobel tahun 1978 merevolusi rekayasa genetika, meninggal pada 25 Oktober di rumah putranya di Ellicott City, Maryland. Dia berusia 94 tahun.
Penemuan enzim restriksi—”gunting” molekul untuk memotong DNA—meletakkan dasar bagi kemajuan bioteknologi, termasuk pengurutan genom dan rekombinasi genetik. Pemenang Hadiah Nobel Smith adalah Daniel Nathans, juga seorang profesor di Fakultas Kedokteran Universitas Johns Hopkins, yang meninggal pada tahun 1999, dan peneliti Swiss Werner Arber.
Keterangan gambar: Hamilton O.Smith
“Ham mewujudkan semangat petualangan dalam sains,” kata Jeremy Nathans, profesor biologi molekuler dan genetika di Johns Hopkins, yang mengikuti jejak ayahnya Daniel Nathans yang berkarir di bidang penelitian biomedis.
Smith lulus dari sekolah kedokteran di Johns Hopkins pada tahun 1956 dan melakukan pelatihan residensi di bidang penyakit dalam. Ia menjabat sebagai dokter di Angkatan Laut selama dua tahun, dan selama waktu itu ia mengembangkan minat pada genetika.
Pada tahun 1962, Smith memulai beasiswa pascadoktoral di bidang genetika di Universitas Michigan. Di sana, ia bekerja dengan ilmuwan Myron Levine untuk memahami bagaimana virus menggabungkan DNA mereka sendiri dengan DNA inangnya menggunakan virus yang disebut P22 yang menginfeksi bakteri seperti Salmonellayang menyebabkan penyakit bawaan makanan.
Pada tahun 1967, setelah Daniel Nathans mengundang Smith untuk memberikan presentasi di Johns Hopkins tentang penelitian DNA bakterinya, Smith bergabung dengan fakultas Johns Hopkins sebagai asisten profesor di Departemen Mikrobiologi—sekarang Departemen Biologi Molekuler dan Genetika.
Pada masa-masa awalnya di Johns Hopkins, Smith berfokus pada rekombinasi genetik—ketika segmen DNA yang berbeda ditukar. Peralihan genetik seperti ini terjadi di alam, terkadang menghasilkan keuntungan dalam kelangsungan hidup, seperti resistensi obat pada bakteri.
Smith memutuskan untuk mempelajari sifat pencampuran gen bakteri Haemophilus influenzaeyang dia gambarkan sebagai sistem yang efisien untuk mengintegrasikan molekul ke dalam genomnya. Bakteri yang ditemukan di lapisan saluran hidung ini dikaitkan dengan penyakit pernafasan seperti bronkitis dan pneumonia.
Smith dan mahasiswa pascasarjana Kent Wilcox membuat apa yang mereka gambarkan sebagai “penemuan kebetulan”: sebuah enzim dari Haemophilus influenzae itu tidak bisa dipotong Haemophilus influenzae DNA tetapi bisa memotong DNA virus yang berasal dari bakteri lain. Mereka dengan tepat menduga bahwa enzim ini—enzim restriksi bakteri tipe II pertama yang ditemukan dan dimurnikan—merupakan bagian dari sistem pertahanan yang digunakan oleh bakteri. Haemophilus influenzae untuk menghancurkan DNA virus yang menginfeksi.
Smith dan Thomas Kelly, rekan pascadoktoral pada saat itu, kemudian menunjukkan bahwa enzim baru tersebut memotong DNA pada urutan tertentu. Penemuan enzim yang diberi nama Hind II ini, beserta sifat pembelahan DNA-nya, dijelaskan dalam dua makalah penelitian yang diterbitkan pada tahun 1970. Kelly kemudian bergabung dengan Fakultas Kedokteran JHU sebagai anggota fakultas dan kemudian menjabat sebagai direktur Departemen Biologi Molekuler dan Genetika.
“Ham adalah kolega yang hangat dan murah hati,” kata Kelly, “dan dia memiliki pengaruh besar di Departemen Biologi Molekuler dan Genetika, membantu meningkatkan suasana kolegial yang kita semua kenal dan nikmati.”
Keterangan gambar: Daniel Nathans (kiri) dan Hamilton O. Smith
Selama 50 tahun terakhir, ribuan enzim restriksi telah ditemukan, memungkinkan para ilmuwan memotong DNA pada titik yang tepat untuk dianalisis dan dilakukan eksperimen lebih lanjut. Mereka telah digunakan untuk memasukkan gen insulin ke dalam bakteri dan membuat insulin untuk penderita diabetes, dan untuk mendiagnosis penyakit genetik, seperti anemia sel sabit.
Peneliti biomedis terus menggunakan enzim restriksi, serta alat pemotong DNA modern seperti CRISPR. Meskipun CRISPR memfasilitasi pemotongan DNA di dalam sel hidup, enzim restriksi memanipulasi DNA yang telah dikeluarkan dari sel—dan sering kali untuk memeriksa apakah pengeditan CRISPR berhasil.
Pada tahun 1990-an, Smith berkolaborasi dengan kelompok J. Craig Venter di Institute for Genomic Research dan memainkan peran penting dalam menentukan urutan genom lengkap pertama dari organisme yang hidup bebas, bakteri. Haemophilus influenza—bakteri yang sama yang menghasilkan enzim restriksi Hind II.
Setelah Smith pensiun dari Johns Hopkins pada tahun 1998, dia bergabung dengan Venter di Celera Genomics dan, kemudian, Institut J. Craig Venter, mengerjakan kemajuan pengurutan genom, termasuk kontribusi besar pada pengurutan genom manusia. Dia kemudian beralih ke bidang baru biologi sintetik dan berpartisipasi dalam desain dan konstruksi sel bakteri sintetik minimal di Venter Institute yang hanya mengandung 473 gen.
Untuk menghormati Smith, Fakultas Kedokteran Universitas Johns Hopkins pada tahun 2015 menetapkan Penghargaan Hamilton Smith untuk Penelitian Inovatif, yang diberikan setiap tahun kepada ilmuwan karir awal yang luar biasa di Institut Ilmu Biomedis Dasar Johns Hopkins. Penghargaan tersebut telah diberikan kepada 13 ilmuwan sejak awal.
Kematian Smith didahului oleh istrinya, Elizabeth Ann, dan putranya Barrett James. Ia meninggalkan seorang anak Joel, Derek, Bryan, dan Kirsten, 12 cucu, dan 15 cicit.