Mengenal Sekuensing, Teknik Identifikasi Varian Virus SARS-CoV-2

Sampel sebelum pengujian virus corona (COVID-19). Foto: Cooper Neill/REUTERS

Semua virus, termasuk SARS-CoV-2, virus yang menyebabkan COVID-19, berubah seiring waktu. Sebagian besar perubahan memiliki sedikit atau tidak berdampak pada properti virus. Namun, beberapa perubahan dapat memengaruhi sifat virus, seperti mudah penyebarannya, tingkat keparahan penyakit, atau kinerja vaksin, obat terapeutik, alat diagnostik, atau tindakan kesehatan dan sosial masyarakat lainnya.

Telah lebih dari satu tahun pandemi COVID-19 melanda bumi ini. Virus SARS Cov-2 pun telah bermutasi menjadi beberapa varian baru. Berdasarkan Badan Kesehatan Dunia (WHO), ada 4 varian yang merupakan “Variants of concern” (WHO, 2021) yaitu :

Variants of concern dijelaskan dalam website Center for Disease Control and Prevention (2021) yaitu varian yang terbukti menyebabkan peningkatan penularan, penyakit yang lebih parah (misalnya, peningkatan rawat inap atau kematian), pengurangan signifikan dalam netralisasi oleh antibodi yang dihasilkan selama infeksi atau vaksinasi sebelumnya, penurunan efektivitas pengobatan atau vaksin, atau kegagalan deteksi diagnostik.

Hingga 13 Juni 2021, tiga varian baru corona telah terdeteksi di berbagai daerah di Indonesia. Kementerian Kesehatan menyebut sebanyak 145 kasus yang terdiri dari varian Alpha (B.1.1.7), varian Beta (B1.351), dan varian Delta (B.1.617.2). Varian baru tersebut telah mendominasi penyebaran di DKI Jakarta, Kudus di Jawa Tengah, dan Bangkalan di Jawa Timur. Ketiga daerah itu menjadi zona merah penularan COVID-19.

Bagaimana Metode pendeteksian varian baru?

Semua virus bermutasi; sistem kewaspadaan dan kualitas yang digunakan oleh laboratorium diagnostik selalu menjadi hal yang paling penting.

Metode Reverse Transcriptase Polymerase Chain Reaction (RT – PCR) saat ini dapat mendeteksi varian yang bermutasi. Sebagian besar tes PCR memiliki beberapa target untuk mendeteksi virus sehingga jika mutasi berdampak pada salah satu target, target PCR lainnya akan tetap berfungsi. Seseorang yang terinfeksi varian baru virus SARS CoV-2 masih bisa terdeteksi positif COVID-19 menggunakan tes RT-PCR.

Namun demikian, untuk mengetahui apakah virus SARS CoV-2 yang menginfeksi orang tersebut termasuk ke dalam jenis varian baru atau bukan, harus dilakukan sekuensing genom.

Sumber Harilal et all (2020). Adanya mutasi ditunjukkan dengan tanda titik yang berwarna

Sekuensing genom yang dimaksud adalah proses pengurutan materi genetik yang ada dalam tubuh virus. SARS CoV-2 mempunyai ukuran genom sekitar 30 KB. Urutan materi genetik yang diperoleh, kemudian dibandingkan dengan urutan materi genetik dari virus SARS CoV-2 yang pertama kali ditemukan. Varian baru akan menunjukkan adanya perbedaan yang signifikan dalam urutan materi genetik tertentu pada genom virus, dan terindenfiikasi sebagai varian baru dari SARS CoV-2.

Sumber Harilal et all (2020)

Sekuensing genom juga memungkinkan para ilmuwan untuk memantau bagaimana ia berubah dari waktu ke waktu menjadi varian baru, memahami bagaimana perubahan ini memengaruhi karakteristik virus, dan menggunakan informasi ini untuk lebih memahami bagaimana hal itu dapat berdampak pada kesehatan. Akan tetapi, sekuensing ini tentu saja membutuhkan alat laboratorium yang canggih yang lebih memakan waktu dan biaya.

Sejarah sekuensing

Teknik sekuensing nukleotida mulai dikembangkan pada tahun 1970-an dan telah menjadi hal rutin dalam penelitian biologi molekular. Pada awalnya, terdapat dua metode yang dikembangkan secara independen namun hampir bersamaan oleh tim Walter Gilbert di Amerika Serikat dan tim Frederick Sanger di Inggris. Kedua ilmuwan tersebut mendapatkan Penghargaan Nobel Kimia pada tahun 1980.

Pada pertengahan 1980-an, metode Sanger menjadi lebih umum digunakan dan berhasil diautomatisasi. Sejak tahun 1995, berbagai proyek genom yang bertujuan menentukan sekuens keseluruhan nukleotida pada organisme telah diselesaikan, termasuk Proyek Genom Manusia.

Platform Sequencer untuk identifikasi genome SARS CoV-2

Ada beberapa platform instrumen sequencer yang biasa digunakan untuk identifikasi genom SARS Cov-2 sebagaimana telah dirangkum oleh WHO (2021) sebagai berikut :

1. Sanger Sequencing

Kelebihannya adalah lebih mudah digunakan, dapat diakses secara luas, lebih murah dengan target tertentu. Alat ini hanya membutuhkan waktu beberapa jam, namun keluaran yang dihasilkan termasuk very low throughput hanya berkisar 100 Kb – 2 Mb dalam satu kali running.

2. Ilumina

Platform ini mempunyai beberapa tipe yaitu iSeq, MiniSeq, MiSeq, NextSeq, HiSeq dan NovaSeq.

Tingkat akurasinya dan hasil sequencing yang diperoleh tinggi, metode analisis data yang established, mudah dipindahkan untuk tipe iSeq. Namun apabila dibandingkan dengan platform sejenis, harga dan pemeliharaan alat ini lebih mahal. Keluaran yang dihasilkan berkisar 1,2 – 6000 Gb tergantung tipe alatnya, dengan kisaran waktu antara 10-55 jam.

3. Oxford nanopore technologies

Platform ini memiliki beberapa tipe juga yaitu FIongle, MinIon, GridIon, PromethIon.

Kelebihan platform ini antara lain harga dan pemeliharaan alat lebih murah dibandingkan platform sejenis, data bersifat real time, sehingga dapat tersedia dengan cepat dan proses sekuensing dapat dihentikan segera setelah data yang diperoleh sudah mencukupi. Hasil Pembacaan (reads) yang diperoleh sangat panjang, melebihi panjang genom virus Sars CoV-2.

Namun masih ada challenges dengan homopolymer, terdapat error rate sekitar 5% tiap pembacaan sehingga penggunaan pipelines yang tepat merupakan titik kritis agar diperoleh konsensus sekuens dengan akurasi yang tinggi

4. Ion torren

Platform ini mempunyai kelebihan perputaran yang cepat setelah pengurutan dimulai. Harga relatif mahal, masih terdapat challenges dengan homopolymer. Keluaran yang dihasilkan berkisar 30 Mb – 50 Gb tergantung alat dan chip yang digunakan dengan waktu 2 jam – 1 hari.

Catatan: Data ini hanya sebagai gambaran alat yang banyak digunakan dalam sekuensing genom SARS CoV-2, dan tidak menyiratkan dukungan terhadap alat tertentu