Peran Bioinformatika dalam Deteksi Virus Covid-19 Berbasis PCR

RADARSEMARANG.COM – Terus meningkatnya jumlah penderita sindrom pernafasan akut Coronavirus 19 (COVID-19) dan cepatnya penyebaran agen infeksinya yaitu Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) menyebabkan tingginya kebutuhan deteksi virus yang cepat dan akurat. Deteksi virus secara umum merupakan langkah awal untuk mengendalikan sumber infeksi sekaligus membantu pasien untuk mencegah perkembangan infeksi viral. Deteksi virus SARS-CoV-2 merupakan bagian dari diagnosis dini yang sangat penting untuk pengendalian dan pencegahan pandemi Covid-19.

Dalam diagnosis dini COVID-19, karakteristik klinis saja tidaklah cukup untuk menentukan diagnosis sebagai standar rujukan, terutama untuk pasien yang menunjukkan gejala awal. Untuk tidak mendeteksi pasien yang belum menunjukkan gejala awal, uji deteksi virus SARS-CoV-2 sebagai sumber infeksi sangat diperlukan. Saat ini tersedia dua tes deteksi virus SARS-CoV-2 yang utama, yaitu tes swab PCR (Polymerase Chain Reaction) dan tes darah antibodi atau serologi.

Secara umum metode swab PCR dianggap sebagai ‘standar emas’ dalam mendeteksi virus karena lebih cepat, sensitif, dan spesifik. Metode swab PCR pendeteksi virus SARS-CoV-2 yang paling sesuai adalah dari kelompok real-time reverse transcriptase-PCR atau disingkat RT-PCR. Berbeda dengan tes swab PCR, tes antibodi tidak mengecek ada atau tidaknya virus dalam tubuh kita, tetapi untuk melihat apakah sistem imun kita pernah merespon infeksi SARS-CoV-2. Tes tersebut juga dapat mengetahui apakah seseorang sebelumnya sudah pernah terinfeksi SARS-CoV-2 dan mungkin sedang dalam proses pemulihan, atau bahkan telah pulih, pada orang dengan atau tanpa gejala.

Sebagai standar emas, yang jarang diketahui terkait metode swab PCR ini adalah akurasinya, yang sebenarnya sangat dipengaruhi oleh keragaman strain virus SARS-CoV-2 yang akan dideteksi. Keragaman virus SARS-CoV-2 dari suatu daerah tertentu mungkin berbeda dengan yang ada di daerah lain. Sebagai konsekuensinya, untuk strain SARS-CoV-2 yang berbeda keragamannya, maka komponen RT PCR yang digunakan mungkin berbeda untuk hasil yang lebih tepat. Secara genotip, keanekaragaman ini dapat dilihat dari urutan sekuen biologis virus, baik yang berupa RNA maupun DNA.

Bioinformatika merupakan disiplin ilmu yang memanfaatkan teknologi informasi untuk mengatur, menganalisis, dan mendistribusikan informasi biologis untuk menjawab berbagai permasalahan biologis yang kompleks. Bioinformatika adalah area penelitian interdisiplin, yang merupakan antarmuka antara ilmu biologi dan komputasi. Bioinformatika juga mencakup pengumpulan, pengorganisasian, penyimpanan, dan pengambilan informasi biologis dari basis data.

Dalam perkembangan metode PCR, secara umum bioinformatika sangat berperan dalam menghasilkan berbagai program penyedia informasi terkait sekuen DNA, RNA dan protein makhluk hidup yang penting dalam desain serta pengembangan komponen PCR. Terkait RT-PCR, secara khusus peran bioinformatika ini adalah memberikan rincian urutan sekuen biologis (baik RNA maupun DNA) virus yang menjadi agen penginfeksinya, yaitu Sars-Cov-2. Urutan sekuen genom virus Sars-Cov-2 sangat penting dalam upaya deteksi dan akhirnya eradikasi pandemi COVID-19.

Setidaknya, arti penting urutan sekuen genom virus Sars-Cov-2 dalam kaitannya dengan metode RT-PCR untuk eradikasi Covid-19 dapat disarikan ada tiga, yaitu: Pertama, sebagai platform pengembangan metode deteksi Sars-Cov-2 dengan RT-PCR. Salah satu komponen terpenting dalam RT-PCR adalah sekuen pendek DNA yang disebut primer, yang akan mengenali urutan sekuen DNA target sebelum terjadi amplifikasi. Primer yang spesifik didesain dari urutan genom DNA organisme target, dalam hal ini virus Sars-Cov-2, yang dapat diperoleh melalui proses reverse transcriptase RNA virus tersebut. Kedua, sebagai titik awal dalam pengembangan obat atau vaksin untuk menangani infeksi virus secara umum termasuk Sars-Cov-2. Hal ini karena dari urutan genom tersebut dapat ditemukan gen yang bertanggung jawab atas replikasi virus ataupun protein yang bertanggung jawab atas perlekatan virus pada sel inang. Obat antivirus dapat dikembangkan berdasarkan gen atau protein tersebut sebagai target. Ketiga,sebagai dasar dalam penyusunan pohon filogenetik yang dapat mengungkap hubungan kekerabatan antara Sars-Cov-2 strain baru dengan yang sebelumnya telah ditemukan.

Berdasarkan tiga alasan tersebut, dapat kita lihat bahwa bioinformatika telah terlibat sejak awal pada upaya deteksi virus pandemi Covid-19 dengan metode PCR, yang nantinya dapat dilanjutkan dengan pengobatan yang sesuai. Faktanya, bioinformatika telah berperan penting dalam pengembangan berbagai metode PCR yang telah secara luas dalam deteksi dan identifikasi berbagai kelompok makhluk hidup.

Saat ini kemajuan teknologi telah memberikan manfaat dalam hal ketersediaan bahan-bahan pendukungnya. Termasuk di dalamnya penurunan biaya yang signifikan untuk pekerjaan amplifikasi dan sekuensing DNA, RNA maupun protein. Semakin terjangkaunya biaya sekuensing ini menyebabkan jumlah sekuen yang dicatatkan ke basis data bioinformatika publik semakin meningkat secara dramatis saat ini. Analisis yang efisien dari kumpulan data ini dapat menghasilkan pemahaman yang signifikan tentang sifat patogen mikroorganisme seperti virus, bakteri dan parasit. Tantangan bagi kemajuan bioinformatika saat ini adalah ketersediaan komputer dengan kapasitas memori yang besar untuk menampung jumlah database database dan volume data yang meningkat pesat. Selain itu juga diperlukan komputer dengan kecepatan komputasi yang tinggi untuk dapat melakukan analisis dengan iput yang besar dalam waktu singkat.

Akhirnya, untuk meningkatkan sumber daya bioinformatika dalam mendukung eradikasi Covid-19 di Indonesia, peran basis data sekuen sangatlah penting. Basis data sekuen ini dapat berkembang karena diperolehnya data sekuen baru hasil penelitian ataupun studi terkait urutan sekuen RNA maupun DNA virus yang kemudian dicatatkan di bank gen seperti DDBJ (DNA Data Bank of Japan) yang berpusat di Jepang, NCBI (National Center for Biotechnology Information) yang berpusat di Amerika Serikat dan EBI-EMBL (European Bioinformatics Institute – European Molecular Biology Laboratory) yang berpusat di Inggris. Oleh karena itu, penelitian molekuler yang dapat menambah informasi tentang urutan sekuen genom virus Sars-Cov-2 sangat dinantikan. (*/bas)

Dosen Magister Sains Laboratorium Medis Universitas Muhammadiyah Semarang