Bagaimana Genom Manusia Membantu Memerangi Covid-19

Para peneliti mengatakan bahwa mereka akhirnya mengurutkan seluruh genom manusia. Ya, seluruhnya.

Pada Juni 2000, para ilmuwan mengumumkan bahwa draf pertama dari urutan genom manusia telah selesai. 

Menghasilkan urutan tersebut adalah sebuah prestasi teknis yang memungkinkan para ilmuwan untuk mulai membaca cetak biru genetik manusia, tapi tetap saja masih kurang sekitar 8 persen genom.

Sekarang, sebuah konsorsium internasional yang terdiri dari sekitar 100 ilmuwan, yang dijuluki Konsorsium Telomere-ke-Telomere (T2T), mengatakan bahwa mereka akhirnya mengumpulkan genom manusia secara keseluruhan.

Jika karya mereka, yang diterbitkan pada 27 Mei ke situs web pra-cetak bioRxiv bisa lulus peer review, itu bisa mengubah masa depan kedokteran. 

Ketika para peneliti menjadi lebih akrab dengan kode genetik manusia, mereka bisa, misalnya, membuat obat-obatan yang lebih tepat dan efektif, termasuk jenis pengobatan yang berfokus pada gen yang mendukung vaksin COVID-19 pertama yang efektif.

Draf pertama itu menyebabkan ledakan teknologi, seperti CRISPR, dan terapi, tetapi para ilmuwan tidak menyadari betapa tidak lengkapnya draf itu pada saat itu, kata Karen Miga, Ph.D., seorang peneliti genomika di Universitas Kalifornia, Santa Cruz, dan
seorang anggota Konsorsium T2T.

Urutan 2000 adalah produk dari Proyek Genom Manusia (Human Genome Project/HGP) dan perusahaan swasta Celera Genomics. HGP mengklaim telah memetakan seluruh genom manusia pada saat itu.

Tetapi berhati-hati dalam mendefinisikan keberhasilannya: "Urutan selesai" adalah istilah teknis yang berarti bahwa urutannya sangat akurat (dengan kurang dari 1 kesalahan per 10.000 huruf) dan sangat berdekatan (dengan satu-satunya celah yang tersisa sesuai dengan wilayah yang urutannya tidak bisa diselesaikan dengan andal dengan menggunakan teknologi saat ini)."

"Teknologi saat ini" melakukan banyak pekerjaan berat di sini. Pada saat itu, HGP menggunakan teknologi yang disebut kromosom bakteri buatan (Bacterial Artificial Chromosome/BAC), di mana para ilmuwan menggunakan bakteri untuk mengkloning setiap bagian genom, dan kemudian mempelajarinya dalam kelompok yang lebih kecil. 

Sebuah "perpustakaan BAC" lengkap terdiri dari sekitar 20.000 bakteri yang disiapkan dengan hati-hati dengan gen hasil kloning di dalamnya.

Tetapi proses BAC itu secara inheren melewatkan beberapa bagian dari keseluruhan genom. Manusia memiliki 46 kromosom, dalam 23 pasang, yang mewakili puluhan ribu gen individu. Setiap gen terdiri dari pasangan basa yang terdiri dari Adenin (A), Timin (T), Guanin (G), dan Sitosin (C).

Ada miliaran pasangan basa ini dalam genom manusia. Pasangan basa dalam 8 persen draf genom tahun 2000 yang belum tersentuh, ternyata, terbuat dari banyak sekali pola berulang yang terlalu sulit untuk dipelajari dengan menggunakan BAC atau metode serupa.

Untuk urutan terbaru, T2T beralih ke Pacific Biosciences (PacBio) yang berbasis di Kalifornia dan Oxford Nanopore Technologies yang berbasis di Inggris. PacBio menggunakan sistem yang disebut HiFi, di mana pasangan basa disirkularisasi (dibuat menjadi lingkaran) dan dibaca berulang kali untuk memastikan akurasi.

Sistem ini baru berusia beberapa tahun dan merupakan langkah maju yang besar dalam hal panjang dan akurasi untuk urutan yang lebih panjang itu.

Sementara itu, Oxford Nanopore menekan untaian-untaian pasangan basa melalui nanopori mikroskopik, hanya satu molekul setiap kalinya, di mana untaian-untaian itu dialiri arus listrik untuk mengamati jenis molekulnya. Dengan mengalirkan arus listrik ke setiap molekul, para ilmuwan bisa mengidentifikasi untaian penuh.

Banyaknya bidang yang dicakup oleh T2T sangat mengejutkan. "Selama 20 tahun terakhir kami telah mengalami revolusi genom di mana kami mulai menempatkan fungsi, basa demi basa, di seluruh genom," kata Miga, "Sekarang kami akan mempresentasikan kepada komunitas, 200 juta basa yang belum pernah dilihat sebelumnya, untuk mulai menetapkan fungsi dan mulai memahami cara kerja genom kami."

Masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan. Salah satu kendalanya adalah bahwa kedua proyek itu mempelajari sel yang hanya memiliki 23 kromosom, bukan 46. 

Itu karena mereka menggunakan sel yang berasal dari sistem reproduksi, di mana telur dan sperma masing-masing membawa setengah dari muatan kromosom penuh.

Sel yang digunakan dalam penelitian terbaru berasal dari mola hidatidosa (hamil anggur), sejenis pertumbuhan reproduksi yang mewakili penyatuan yang sangat awal dan tidak bisa hidup antara sperma dan sel telur yang tidak memiliki nukleus.

Dengan memilih jenis sel ini, yang telah disimpan dan dikultur sebagai sebuah garis sel yang digunakan untuk tujuan penelitian, memotong pekerjaan pengurutan besar menjadi dua, tetapi, dalam kasus ini, hanya membawa informasi genetik dari kromosom ayah.

Setelah penelitian melewati proses peer-review, baik PacBio dan Oxford akan mencoba untuk mengurutkan genom yang mencakup informasi genetik dari kedua orang tua.

Halangan lain adalah bahwa bahan dari mana genom ini diurutkan hanya mewakili informasi genetik dari satu orang. Konsorsium itu telah menunjuk sebuah tim lain, yaitu Konsorsium Referensi Pangenom Manusia (Human Pangenome Reference Consortium), dan berencana untuk mengurutkan genom orang-orang dari berbagai daerah di seluruh dunia, dan membangun susunan materi genetik yang beragam secara etnis untuk dipelajari.

SARS-CoV-2. Sumber: Popular Mechanics USA, September/October 2021, hlm. 26.

Bagaimana Genom Manusia Membantu Memerangi COVID-19
Sejak awal pandemi, para ilmuwan telah berlomba untuk mencari tahu mengapa beberapa orang tertular kasus Covid-19 yang parah dari virus SARS-CoV-2, sedangkan yang lain hanya mengalami sedikit atau tanpa gejala sama sekali.

Dalam sebuah kajian baru-baru ini yang diterbitkan di jurnal Nature, sebuah tim internasional yang terdiri dari sekitar 3.000 ilmuwan menyisir data genetik dari 46 kajian dan menunjuk 13 lokasi dalam genom manusia yang mempengaruhi kerentanan dan tingkat keparahan penyakit.

Informasi ini bisa membantu para ilmuwan untuk mengidentifikasi populasi berisiko tinggi dan mengembangkan perawatan yang lebih baik.

Kepustakaan
1. Delbert, Caroline, Researchers Say They've Finally Sequenced the Entire Human Genome. Yes, All of It, Popular Mechanics USA, September/October 2021, hlm. 24, 26.
2. Diary Johan Japardi.
3. Berbagai sumber daring.

Jonggol, 3 September 2021

Johan Japardi