Bioinformatika
Bioinformatika (bahasa
Inggris: bioinformatics)
adalah (ilmu
yang mempelajari) penerapan teknik komputasional
untuk mengelola dan menganalisis informasi biologis.
Bidang ini mencakup penerapan metode-metode matematika,
statistika,
dan informatika
untuk memecahkan masalah-masalah biologis, terutama dengan menggunakan sekuens DNA dan asam amino
serta informasi yang berkaitan dengannya. Contoh topik utama bidang ini
meliputi basis data
untuk mengelola informasi biologis, penyejajaran sekuens (sequence alignment), prediksi
struktur untuk meramalkan bentuk struktur protein
maupun struktur sekunder RNA,
analisis filogenetik, dan analisis ekspresi gen.
1.2. Contoh-contoh Penggunaan
1.2.1. Bioinformatika dalam Bidang Klinis
Bioinformatika dalam bidang klinis sering disebut sebagai informatika klinis (clinical informatics). Aplikasi dari informatika klinis ini
berbentuk manajemen data-data klinis dari pasien melalui Electrical Medical Record (EMR)
yang dikembangkan
oleh
Clement J. McDonald
dari Indiana University School of Medicine pada tahun 1972. McDonald pertama kali mengaplikasikan EMR pada 33
orang pasien penyakit gula (diabetes). Sekarang
EMR ini telah diaplikasikan
pada berbagai
penyakit. Data yang disimpan meliputi data analisa diagnosa
laboratorium, hasil konsultasi dan saran, foto rontgen, ukuran
detak
jantung, dan lain lain.
Dengan
data ini dokter
akan
bisa
menentukan obat yang sesuai dengan kondisi pasien tertentu dan lebih
jauh lagi, dengan dibacanya genom
manusia, akan memungkinkan untuk
mengetahui penyakit genetik seseorang, sehingga penanganan terhadap pasien menjadi lebih akurat.
1.2.2. Bioinformatika untuk Identifikasi Agent Penyakit Baru
Bioinformatika
juga menyediakan tool
yang sangat
penting
untuk identifikasi agent penyakit yang
belum
dikenal penyebabnya.
Banyak
sekali
penyakit baru yang muncul dalam dekade
ini, dan diantaranya
yang masih hangat adalah
SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome).
Pada awalnya, penyakit ini diperkirakan disebabkan oleh virus influenza karena gejalanya mirip dengan gejala pengidap influenza. Akan tetapi ternyata dugaan ini salah karena virus influenza tidak terisolasi dari pasien. Perkirakan lain
penyakit ini disebabkan
oleh bakteri Candida karena bakteri ini terisolasi dari beberapa pasien. Tapi perkiraan
ini juga salah. Akhirnya ditemukan bahwa dari sebagian besar pasien SARS terisolasi virus Corona jika dilihat dari morfologinya. Sekuen genom virus ini
kemudian dibaca dan dari hasil analisa dikonfirmasikan
bahwa penyebab SARS adalah virus Corona yang telah berubah (mutasi) dari virus Corona
yang ada selama ini.
Dalam rentetan proses ini,
Bioinformatika memegang peranan penting. Pertama pada proses pembacaan genom virus Corona. Karena di database seperti GenBank, EMBL (European Molecular Biology Laboratory), dan DDBJ (DNA Data Bank of
Japan) sudah tersedia data
sekuen beberapa virus Corona, yang bisa
digunakan untuk mendisain primer yang digunakan
untuk amplifikasi DNA virus SARS ini. Software untuk mendisain primer juga tersedia, baik yang gratis maupun yang komersial. Contoh yang gratis adalah Webprimer yang disediakan oleh Stanford Genomic Resources (http://genome-www2.stanford.edu/cgi-bin/SGD/web-primer), GeneWalker yang disediakan oleh Cybergene AB (http://www.cybergene.se/primerdisain/genewalker), dan lain sebagainya. Untuk yang komersial
ada Primer Disainer yang
dikembangkan oleh Scientific
& Education
Software,
dan software-software
untuk analisa
DNA lainnya
seperti Sequencher (GeneCodes Corp.), SeqMan II (DNA STAR Inc.), Genetyx (GENETYX Corp.), DNASIS
(HITACHI Software), dan lain lain.
Kedua pada proses mencari kemiripan sekuen (homology alignment) virus yang didapatkan dengan virus lainnya. Dari
hasil analisa virus SARS diketahui bahwa genom virus Corona penyebab SARS berbeda dengan virus Corona
lainnya. Perbedaan
ini diketahui
dengan menggunakan
homology alignment dari sekuen
virus SARS. Selanjutnya, Bioinformatika juga
berfungsi untuk
analisa posisi sejauh mana suatu virus berbeda dengan virus lainnya.
1.2.3. Bioinformatika
untuk Diagnosa Penyakit Baru
Untuk menangani penyakit baru diperlukan diagnosa yang akurat sehingga dapat dibedakan dengan penyakit lain. Diagnosa
yang akurat ini
sangat diperlukan untuk pemberian obat dan perawatan yang tepat bagi pasien.
Ada beberapa cara untuk
mendiagnosa suatu penyakit, antara lain: isolasi agent penyebab penyakit tersebut dan analisa morfologinya, deteksi antibodi yang dihasilkan dari infeksi dengan teknik enzyme-linked
immunosorbent assay (ELISA), dan deteksi gen dari agent pembawa penyakit tersebut dengan Polymerase Chain Reaction (PCR).
Teknik yang banyak dan lazim dipakai saat ini
adalah teknik PCR. Teknik ini sederhana, praktis dan
cepat. Yang penting dalam teknik PCR adalah disain primer untuk amplifikasi DNA, yang memerlukan data sekuen dari genom agent yang bersangkutan
dan software seperti yang telah diuraikan di
atas. Disinilah Bioinformatika memainkan peranannya. Untuk agent yang
mempunyai genom RNA, harus dilakukan reverse transcription (proses
sintesa
DNA dari RNA) terlebih dahulu dengan menggunakan enzim reverse transcriptase. Setelah DNA diperoleh baru dilakukan PCR. Reverse transcription dan
PCR ini bisa dilakukan sekaligus dan biasanya dinamakan RT-PCR.
Teknik PCR ini
bersifat kualitatif, oleh sebab itu
sejak beberapa
tahun yang lalu dikembangkan teknik lain, yaitu Real Time PCR yang bersifat kuantitatif. Dari hasil
Real Time PCR
ini bisa ditentukan kuantitas suatu agent di dalam tubuh seseorang, sehingga
bisa dievaluasi tingkat emergensinya. Pada Real Time PCR ini selain primer diperlukan probe yang harus didisain sesuai dengan sekuen agent yang bersangkutan. Di sini juga diperlukan software atau program Bioinformatika.
Sumber :
kambing.ui.ac.id/bebas/v06/Kuliah/SistemOperasi/2003/50/Bioinformatika.pdf
