5 Fakta Teknik DNA Sequencing, Kunci Revolusi Ilmu Kedokteran 

1. Telah ditemukan sejak 1965

Usaha untuk membaca urutan basa DNA telah dimulai pada tahun 1965 oleh Robert Holley di Cornell University. Dia mentranskripsikan DNA menjadi RNA terlebih dahulu agar terbentuk materi genetik yang terdiri dari 1 utas saja dan digunakan untuk membaca urutan basa DNA. Hal ini perlu dilakukan karena pembacaan urutan basa dilakukan dengan menambahkan basa nitrogen sintesis yang telah diberi probe (penanda). Sehingga harus menggunakan materi genetik yang tersusun dari 1 utas saja.

Teknik ini terus berkembang hingga akhirnya bisa menggunakan DNA murni tanpa harus ditranskripsikan menjadi RNA terlebih dahulu. Teknik yang saat ini banyak digunakan adalah hasil penemuan Frederick Sanger pada tahun 1975 dan dikenal dengan nama metode Sanger.

Metode Sanger ini menggunakan nukleotida 1 utas yang telah diperbanyak sebagai template atau cetakan, kemudian digunakan oligonukletida dengan panjang 8-10 basa atau disebut juga primer yang akan menempel pada template. Primer yang telah menempel akan diperpanjang dengan basa nitrogen sinstesis dan dibantu enzim DNA Polimerase.

Di dalam campuran basa nitrogen sintesis, terdapat dideoksinukleotida (ddNTPs) yang diberi probe dan berfungsi menghentikan pemanjangan primer. DdNTPs yang ditambahkan mewakili 4 jenis basa nitrogen dan akan menghasilkan fragmen-fragmen DNA yang berhenti di tempat ddNTPs tersebut berikatan. Fragmen-fragmen ini nantinya akan dipisahkan berdasarkan ukurannya dan sinyal dari probe yang dihasilkan akan dibaca untuk mengetahui jenis basa nitrogennya.

2. Human Genome Project

Human Genome Project atau HGP adalah proyek internasional yang melibatkan banyak peneliti di seluruh dunia dengan tujuan membuat peta lengkap untuk genom (kumpulan total gen DNA) manusia yang terdiri dari 23 pasang kromosom. Proyek ini dimulai pada tahun 1990 dan berhasil diselesaikan pada tahun 2003 dengan total dana lebih dari 5 miliar USD. 

Teknologi DNA Sequencing, yang mayoritas menggunakan metode Sanger, saat itu belum memungkinkan peneliti untuk membaca genom manusia secara langsung sehingga membuat mereka harus memisahkannya menjadi fragmen-fragmen yang lebih kecil dan membutuhkan banyak waktu.

Proyek ambisius ini tidak dilakukan tanpa sebab. Dengan mengetahui secara pasti informasi genom manusia, para peneliti dapat mempelajari evolusi manusia, mutasi pada gen manusia, hingga forensik. Saat ini, data GenBank HGP dapat diakses oleh siapa saja melalui database online yang tersedia.

3. Saat ini, membaca genom manusia bisa dilakukan hanya dalam sehari lho!

Manusia memiliki 23 pasang kromosom (46 kromosom) dan setiap kromosom terdiri dari 50.000.000 - 300.000.000 pasang basa. Artinya, genom (kumpulan seluruh gen DNA) manusia memiliki panjang  sekitar 3,2 miliar pasang basa. Jumlah ini setara dengan 200 buku telepon setebal 1000 halaman.

Meski pada saat proyek HGP dilakukan masih membutuhkan waktu lama, saat ini pembacaan DNA telah mampu dilakukan secara cepat. Saat ini telah dikembangkan teknik yang dinamakan Next Generation Sequencing (NGS), dimana teknik ini lebih baik dibandingkan metode Sanger yang menjadi teknik utama saat proyek HGP. Selain itu, biaya yang dibutuhkan juga lebih murah dibandingkan menggunakan metode Sanger.

NGS membuat penelitian dan aplikasi di bidang biologi molekuler menjadi lebih bisa dilakukan secara masif. Salah satu keunggulannya adalah membaca genom total manusia hanya dalam satu hari saja, dimana sebelumnya dibutuhkan lebih dari 10 tahun untuk membaca genom total manusia saat proyek HGP dilakukan.

Apakah itu artinya NGS pasti selalu lebih baik daripada metode Sanger? Jawabannya adalah tidak. NGS memang metode terbaik jika melakukan analisis untuk gen dalam jumlah banyak, tetapi jika dilihat dari akurasinya maka metode Sanger tetaplah yang terbaik. Oleh karena itulah, metode Sanger dijadikan sebagai Gold Standard dalam analisis gen.

4. Kunci dari revolusi dunia kedokteran

Pernahkah kamu mendengar istilah personal medicine? Ini adalah istilah yang didasari kesadaran bahwa efek tiap obat berbeda-beda untuk setiap orang. Perbedaan ini disebabkan oleh komponen paling mendasar dalam tubuh kita, yaitu materi genetik. Oleh karena itu, informasi materi genetik pasien dapat digunakan oleh dokter untuk membuat resep obat yang betul-betul sesuai untuk pasien. Untuk mengetahui informasi materi genetik seseorang secara lengkap, metode DNA Sequencing adalah jawabannya.

Selain itu, DNA Sequencing dapat digunakan untuk mendeteksi dan mendiagnosis penyakit, khususnya penyakit yang berhubungan dengan genetik kita, seperti risiko kanker, risiko diabetes keturunan (tipe 1), serta ada tidaknya mutasi abnormal di genetik kita. Apabila penyakit-penyakit tersebut dapat diketahui lebih dini, maka bisa segera ditangani dan meningkatkan persentase keberhasilan.

Saat ini, para peneliti juga mulai mencoba mengobati penyakit-penyakit genetik yang tidak bisa disembuhkan dengan pengobatan tradisional menggunakan metode gene editing. Pengobatan ini bertujuan untuk mengubah susunan basa nukleotida pada seseorang secara langsung agar menjadi normal kembali. Metode ini diharapkan dapat mengobati penderita autoimun bawaan, autisme, dan penyakit genetik lainnya. Namun, pengembangan gene editing ini membawa banyak perdebatan karena dianggap melawan kodrat Tuhan.