Friday, March 04, 2005

Bioinformatika Menjelma Jadi Bisnis Besar

Kamis, 3 Maret 2005

Kini, perpaduan antara bioteknologi dan teknologiinformasi (bioinfomatika) menjelma menjadi bisnisbesar. Produk-produk bioinformatika telah dipatenkan olehperusahaan-perusahaan biotek ternama di AS, Eropa, danAsia. Lalu dari mana Indonesia seharusnya mengembangkannya? Teknologichip DNA (deoxyrebase nucleic acid) semakinmempercepat ledakan informasi dari kemajuan bioteknologi seperti datasekuen DNA dari pembacaan genom, data sekuen danstruktur protein, sampai kepada data transkripsi RNA (ribonucleic acid).

Perkawinan antara teknologi informasi dan bioteknologimendorong lahirnya bioinformatika yang digunakan untuk mengorganisasi dan menganalisa data-data tersebutmenjadi sebuah informasi biologis yang bermakna. Takbisa disangkal lagi, teknologi informasi (TI) saat ini telah menjadimesin penggerak ekonomi sekaligus tren gaya hidupmanusia modern. Bahkan pencipta Mirosoft, Bill Gatesmengatakan bahwa penguasaan TI adalah cara bagi duniaketiga untuk melakukan lompatan mengejar kemajuan dari negara maju.

Di samping TI, bioteknologi juga diyakini telahmenjadi lokomotif penggerak ekonomi masa depan. Dengankata lain siapa yang menguasai keduanya, maka dia akan menguasaiekonomi dunia. Bioteknologi modern ditandai dengankemampuan manusia untuk memanipulasi kode genetik DNA, "cetak birukehidupan". Berbagai aplikasinya telah merambahberbagai sektor antara lain kedokteran, pangan, dan lingkungan.

Rahasia Genom

Aplikasi TI telah mempercepat pembacaan sekuen genommanusia seperti yang dilakukan perusahaan bioteknologiAS, Celera Genomics. Dalam waktu singkat (beberapa tahun)perusahaan tersebut mampu menghasilkan temuan-temuanbaru tentang rahasia genom manusia dibanding usaha konsorsiumlembaga riset publik Eropa dan AS lainnya yang lebihdari 10 tahun. Menurut pakar bioteknologi dari Lembaga IlmuPengetahuan Indonesia (LIPI), Dr Arief B Witarto,kontribusi TI (perangkat keras maupun lunak) telah melahirkan bidangbioinformatika yang kian penting di masa depan. "Tidakhanya mengakselerasi kemajuan bioteknologi namun jugamenjembatani dua gelombang ekonomi baru yaitu TI danbioteknologi," ujarnya.

Bioteknologi modern yang lahir pada tahun 1970-andiawali dengan inovasi ilmuwan AS mengembangkanteknologi DNA rekombinan. Perusahaan bioteknologi pertama di dunia,Genentech di AS, memanfaatkan temuan itu denganmemproduksi protein hormon, insulin yang dibutuhkan penderitadiabetes dalam bakteri. Selama ini insulin hanya bisadidapatkan dalam jumlah sangat terbatas dari organ pankreas sapi.Dalam perkembangan selanjutnya produk bioteknologitelah merambah ke berbagai kebutuhan hidup sehari-hariseperti pangan dan kosmetika, tutur Arief.

Aplikasi TI, menurut Arief, terutama didasari desakankebutuhan untuk mengumpulkan, menyimpan, danmenganalisis data-data biologis dari database DNA, RNA, maupun protein.Keberadaan database adalah syarat utama dalam analisa bioinformatika dan database informasi dasar telahtersedia saat ini. Pemilik database DNA terkemukaadalah GenBank di AS, sementara database protein dapat ditemukan diSwiss-Prot, Swiss (untuk sekuen asam aminonya) dan diProtein Data Bank (PDB), AS (untuk struktur 3D-nya).

Data dalam database itu hanya kumpulan/arsip data yangbiasanya dikoleksi secara sukarela oleh para peneliti,namun saat ini banyak jurnal atau lembaga pemberi danapenelitian mewajibkan penyimpanan dalam database.Menurut Arief, trend pembuatan database saat ini adalah isinya yangmakin spesialis. Arief menyontohkan untuk proteinstruktur ada SCOP dan CATH yang mengklasifikasikan proteinberdasarkan struktur 3D-nya. Selain itu ada PROSITE,dan Blocks yang berdasar pada motif struktur sekunder protein.

Tak kalah penting dari data eksperimen tersebut adalahkeberadaan database paper yang terletak di Medline.Link terhadap publikasi asli biasanya selalu tercantumdalam data asli sekuen. Perkembangan Pubmed terakhiryang penting adalah tersedianya fungsi mencari paper dengan topiksejenis dan link kepada situs jurnal on-line sehinggadapat membaca keseluruhan isi paper tersebut.

Pencarian Database

Setelah informasi terkumpul dalam database, langkahberikutnya adalah menganalisa data. Pencarian databaseumumnya berdasar hasil alignment (penyejajaran sekuen), baiksekuen DNA maupun protein. Metode ini digunakanberdasar kenyataan bahwa sekuen DNA/protein bisa berbedasedikit tetapi memiliki fungsi yang sama. Misalnyaprotein hemoglobin dari manusia hanya sedikit berbeda dengan ikan paus.

Kegunaan dari pencarian ini adalah ketika mendapatkansuatu sekuen DNA/protein yang belum diketahuifungsinya maka dengan membandingkannya dengan yang ada dalam databasebisa diperkirakan fungsi dari padanya. Algoritma untukpattern recognition seperti Neural Network dan GeneticAlgorithm telah dipakai dengan sukses untuk pencariandatabase ini. Salah satu perangkat lunak pencari database yangpaling berhasil dan bisa dikatakan menjadi standarsekarang adalah BLAST (Basic Local Alignment Search Tool). Perangkatlunak ini telah diadaptasi untuk melakukan alignmentterhadap berbagai sekuen seperti DNA (blastn) dan protein(blastp). Baru-baru ini versi yang fleksibel untukdapat beradaptasi dengan database yang lebih variatif telah dikembangkandan disebut Gapped BLAST serta PSI (Position Specific Iterated)-BLAST.

Data yang memerlukan analisa bioinformatika dan cukupmendapat banyak perhatian saat ini adalah data hasilchip DNA. Menggunakan perangkat ini dapat diketahui kuantitasmaupun kualitas transkripsi satu gen sehingga bisamenunjukkan gen-gen apa saja yang aktif terhadap perlakuantertentu, misalnyatimbulnya kanker. mRNA (messenger)yang diisolasi dari sampel dikembalikan dulu dalam bentuk DNAmenggunakan reaksi reverse transcription. Selanjutnyamelalui proses hibridisasi, hanya DNA yang komplementer saja yangakan berikatan dengan DNA di atas chip. DNA yang telah diberi label warna berbeda ini akanmenunjukkan pattern yang unik. Berbagai algoritmapattern recognition telah digunakan untuk mengenali gen-genyang aktif dari eksperimen DNA chip ini. Salah satunyayang paling ampuh adalah Support Vect or Machine (SVM).

Saat ini bioinformatika telah menjelma menjadi bisnisbesar. Perusahaan bioteknologi yang menghasilkan databesar seperti perusahaan sekuen genom senantiasa memerlukanbagian analisa bioinformatika. Produk bioinformatikapun sudah dipatenkan baik di AS, Eropa, maupun Asia. MenurutArief, berdasar jenisnya produk paten terdiri dariperangkat lunak bioinformatika. Termasuk di antaranya adalah perangkatlunak pencarian database. Paten selanjutnya, menurut Arief, adalah metodebioinformatika yang menganalogikan metode bisnisseperti pada kasus pematenan Amazon.com. Sedangkan yang terakhir adalahproduk bioinformatika itu sendiri yaitu informasibiologis hasil analisisnya.

Mulai dari Mana?

Di Indonesia bioinformatika masih belum dikenal olehmasyarakat luas. Di kalangan peneliti sendiri, mungkinhanya para peneliti biologi molekuler yang sedikit banyakmengikuti perkembangannya karena keharusan. Sementaraitu di kalangan TI masih kurang mendapat perhatian. Ketersediaandatabase dasar (DNA, protein) yang bersifatterbuka/gratis merupakan peluang besar untuk menggali informasi berhargadaripadanya. Sudah disepakati, database genom manusiamisalnya akan bersifat terbuka untuk seluruh kalangan. Dari situbisa digali kandidat-kandidat gen yang memilikipotensi kedokteran/farmasi.

Menurut Arief, dari sinilah Indonesia dapat ikutberperan mengembangkan bioinformatika. Kerjasamaantara peneliti bioteknologi yang memahami makna biologis datatersebut dengan praktisi IT seperti programmer akansangat berperan dalam kemajuan bioinformatika Indonesia nantinya. (SE/B-12)


Sumber : Suara Pembaruan (19 Mei 2003)