Metode NGS, Membantu Mendeteksi Dini Penyakit

Metode NGS (Next Generation Sequencing) dapat Ditektsi Dini Penyakit secara Cepat dan Tepat

Sebelum kita membahas metode NGS, umumnya untuk mendapatkan informasi mengenai gangguan yang terdapat pada tubuh yaitu melalui biological data based atau bioinformatic. Bioinformatic akan mempermudah Praktisi Kesehatan mencocokan dan menginterpretasikan data pasien untuk mendeteksi dini gangguan yang ada pada tubuh.

Teknologi ini dapat di gunakan untuk menganalisa perubahan pada DNA yang berhubungan dengan gangguan kesehatan. Seperti yang Anda tahu, DNA merupakan komponen tubuh pembawa sifat unik (kode genetik) seseorang. Informasi dari DNA akan di ekspresikan oleh RNA, kemudian menjadi protein sebagai ‘tugas’ yang harus di lakukan sel.

Ketika sel tidak bekerja sesuai dengan tugasnya, maka ada informasi yang salah (miss information / interpretation) sehingga menimbulkan mutasi (perubahan) pada sel tubuh. Mutasi pada sel dapat di deteksi lebih rinci menggunakan metode DNA Sequencing, merupakan metode pengujian yang dilakukan dengan mengurutkan komponen genetik (basa protein) untuk mengetahui perubahan yang terjadi.

Teknologi sekuensing pertama yaitu Metode Sanger. Prinsip pengujiannya menggunakan bahan kimia (dideoxynucleotides) sebagai ‘pemutus rantai’ nukleotida (inti sel) yang akan memberikan perbedaan warna pada setiap komponen genetik sehingga menghasilkan duplikasi template DNA dengan panjang yang berbeda.

Hasilnya reliabel, tetapi hanya bisa membaca potongan pendek DNA dengan keterbatasan. Membaca potongan pendek DNA dengan keterbatasan untuk mendeteksi perubahan kode genetik akibat mutasi yang tidak terkontrol. Metode ini setidaknya butuh 15-20% DNA yang mengandung varian atau mutasi penyebab penyakit untuk mendeteksi perubahan yang ada.

Sedangkan teknologi terbarunya, yaitu Next Generation Sequencing (NGS), dapat menganalisa genom (kumpulan gen) seseorang dalam hitungan hari. Metode ini lebih cepat di bandingkan dengan metode sebelumnya, karena dapat memisahkan jutaan komponen DNA dari genom yang berbeda pada waktu yang sama (sekuensing paralel masif).

Sensitivitasnya lebih baik dari Sanger. Hanya di butuhkan 2-5% DNA yang mengandung varian atau mutasi yang sama (varian penyebab penyakit) untuk mendeteksi perubahan yang ada. Teknologinya sengaja dibuat cepat mudah dan efisien sehingga memudahkan Praktisi Kesehatan. 

Metode NGS dapat menguji beberapa jenis sekuensing, seperti:

  1. Targeted sequencing, sekuensing komponen genetik pada bagian tertentu. Contohnya tes biopsi pada pendeteksi kanker.
  2. Single gene sequencing, sekuensing yang terjadi pada gen tertentu. Contohnya gen FBN1 yang mutasinya dapat menyebabkan gangguan jaringan penghubung dan berpengaruh pada organ tubuh lainnya.
  3. Multi gene panel sequencing, sekuensing pada bagian atau semua bagian gen untuk mendeteksi mutasi (varian yang menyebabkan penyakit) dan menyebabkan gangguan genetik
  4. Whole genome sequencing/whole exome, sekuensing pada keseluruhan bagian genom atau ekson. Contohnya pada bayi dengan gangguan metabolik yang langka atau anak-anak dengan perkembangan lambat atau keterbatasan intelektual.

Metode NGS membutuhkan dukungan teknologi dengan kecepatan dan ketepatan dalam menginterpretasikan bioinformatic yang ada. Hal ini dikarenakan, data yang di dalamnya tidak hanya dalam bentuk tulisan dalam periode waktu yang berulang (statis) melainkan gambar dan bentuk dokumen lainnya dalam periode waktu yang real (real time).

Seperti diketahui, kemajuan dalam metode NGS telah merevolusi genomik dan biologi. Pertumbuhan ini telah memicu tuntutan mulai dari teknik hulu untuk persiapan sampel yang optimal dan konstruksi perpustakaan genom hingga teknik akhir dari analisis NGS.

PT. Biosains Medika Indonesia (Biosm Indonesia) memfasilitasi riset-riset yang membutuhkan daya dukung dari NGS. Berdasarkan NGS portofolio dari BioSM, beragam produk-produk tersedia untuk setiap alur kerja NGS (Gambar 1).

Alur kerja dari NGS mulai dari teknik hulu sampai hilir terdiri dari beberapa tahap, di antaranya:

1. DNA Extraction

Prinsipnya, tahapan ini untuk memperoleh DNA dari suatu sampel dan menghancurkankan makromolekul lainnya. Ekstraksi DNA bisa dilakukan dari berbagai sumber sampel mulai dari mikroba, tanaman, hewan hingga manusia. Setiap sampel memiliki prosedur yang berbeda pula pada saat proses ekstraksinya. Macherey Nagel (MN) kit ekstraksi memberikan hasil sampel DNA dengan konsentrasi dan kualitas terbaik.

2. DNA Shearing

DNA shearing atau pemotongan DNA menjadi salah satu aspek terpenting dari persiapan perpustakaan (library preparation) yang optimal adalah kualitas DNA yang akan di urutkan. Langkah pertama DNA harus di potong secara efektif dan konsisten ke dalam ukuran fragmen yang sesuai (tergantung pada platform pengurutan) untuk memungkinkan hasil NGS yang sensitif dan andal. Pemotongan DNA dari alat Long Light Tech (Tipe BoFU-100 dan BoFU-1600) memberikan hasil sampel yang unggul, ukuran fragmen, dan konsistensi yang penting untuk alur kerja NGS selanjutnya.

3. Sample & Library QC

Sebagian besar alur kerja NGS memerlukan langkah analisa kualitas sampel bahkan kualitas dari persiapan DNA library nantinya. Biosm Indonesia merekomendasikan penggunaan BIOPTIC: Bio-fragment Analyzers untuk memeriksa ukuran fragmen DNA berdasarkan kapiler ataupun dengan penggunaan BLUE-RAY BIO: TurboCycler 2 Thermal Cycler berdasarkan gel agarose. TurboCycler 2 thermal cycler dirancang khusus untuk meningkatkan efisiensi dan akurasi PCR. Dilengkapi dengan layar sentuh sensitif 7” dan antarmuka pengguna grafis yang ramah, yang membuat pengoperasian menjadi sangat intuitif. Dengan kecepatan ramp yang fleksibel dan kontrol suhu gradien, TurboCycler 2 sangat meningkatkan optimasi akurat PCR. Fungsi Wi-Fi memungkinkan Anda untuk memantau status pengoperasian PCR kapan saja dari jarak jauh. Informasi kemurnian dan kuantisasi DNA dapat dianalisa juga dengan real-time PCR dengan penggunaan alat AZURE Cielo 6.

4. Library preparation & Target atau NGS Library Automation

Persiapan library sangat penting untuk keberhasilan alur kerja NGS. Langkah ini menyiapkan sampel DNA agar kompatibel dengan sequencer. Penggunaan FORMULATRIX: Liquid Handling akan mempermudah dan mempercepat proses preparasi library sehingga kualitas DNA terjamin. Tak kalah penting, solusi reagent LUCENCE: Deep Mark dan VAZYME: NGS Library Prep dalam tahap preparasi ini akan menjadi solusi pelengkap dalam mendapatkan fragmen DNA yang ditambahkan ke setiap library.

5. NGS: Sequencing

Pada langkah pengurutan alur kerja NGS, DNA library di muat dan di tempatkan pada sequencer. Cluster fragmen DNA di perkuat dalam proses cluster generation, menghasilkan jutaan salinan DNA untai tunggal. Pada sebagian besar instrumen pengurutan dengan penggunaan MGI Tech: Sequencer (Short Read) dan OXFORD Nanopore: Sequencer (Long Read).

Analisis pengurutan DNA dengan menggunakan MGI Tech, yang menjadi produsen terkemuka pengurutan gen throughput tinggi, akan menghasilkan pengujian genetik berkualitas tinggi, sederhana dan cepat untuk proyek genom Anda. Untuk mempercepat kemajuan penelitian genetika populasi, dengan mempopulerkan proyek genom sekuensing genom manusia akan menjadi metode umum untuk penelitian populasi dan healtcare medis.

Baca juga: Metode Baru dalam Pengobatan selain Transplantasi Stemcell

Penggunaan Oxford Nanopore berfungsi sebagai pengurutan portabel menggunakan teknologi nanopore MinION. Proses pengurutan DNA yang mudah di gunakan pada lingkungan apa pun, memungkinkan pengurutan dan analisis DNA dan RNA dalam waktu-nyata secara portabel di luar lab untuk pertama kalinya. Pengurutan portabel waktu nyata menghilangkan kebutuhan untuk mengangkut sampel kembali ke laboratorium, secara signifikan mengurangi waktu penyelesaian hasil, baik itu di pusat wabah virus baru atau, berpotensi, di masa depan, di titik perawatan. Pengurutan DNA secara portabel untuk sampel DNA lingkungan (eDNA) juga memberikan wawasan yang signifikan tentang keanekaragaman hayati, ekosistem mikroba, upaya konservasi, dan memberikan kesempatan untuk mengurutkan pada sumber sampel dan memvalidasi penelitian berbasis laboratorium. Perangkat Oxford Nanopore MinION menawarkan pendekatan proses pengurutan yang sederhana, terjangkau, dan portabel, mendukung tujuan riset yang memungkinkan analisis apa saja, oleh siapa saja, di mana saja.

6. Data Analysis & Reporting, Data Interpretation

Setelah pengurutan, perangkat lunak instrumen akan mengidentifikasi nukleotida (pemanggilan basa) dan akurasi prediksi dari pemanggilan basa tersebut. Selama analisis data, Anda dapat mengimpor data pengurutan ke dalam alat analisis standar atau menyiapkan saluran Anda sendiri. Penggunaan aplikasi analisis data intuitif untuk menganalisis data NGS dari alat MGI Tech: Sequencer (Short Read) dan OXFORD Nanopore: Sequencer (Long Read) tanpa pelatihan bioinformatika atau staf lab tambahan. Kedua alat tersebut menyediakan penyelarasan urutan, pemanggilan varian, visualisasi data, atau interpretasi.

Gambar 1 Alur kerja analisis metode NGS dari hulu sampai hilir beserta produk-produk yang di kelola oleh Biosm indonesia

Informasi lebih lanjut mengenai penggunaan HPC dan penerapannya pada NGS, Anda dapat menghubungi kami di marketing@biosm-indonesia atau langsung melalui kontak di bawah ini:

Dr R Winnie
(winnie@biosm-indonesia.com)


Sumber:

Tinggalkan Balasan