Yth. Peserta ZOA-BIOTEK,

Untuk meramaikan sesi bioteknologi medis ini, kami akan memperkenalkan 
pula makalah poster dari Dr. Edy Meiyanto. Dr. Edy Meiyanto baru 
saja menyelesaikan program doktoralnya di Nara Advanced Institute 
of Science and Technology, Nara, Jepang. Jadi ilmu beliau masih "fresh 
from the oven".

Beliau mendalami ilmu kanker molekular (molecular oncology). Hampir 
sama dengan makalah dari Prof. Ishikawa, Dr. Edy Meiyanto juga menekankan 
bahwa dengan selesainya program genome manusia, artinya fungsi gen-
gen pada genome manusia mulai terkuak, maka, langkah berikutnya adalah 
memanfaatkan informasi genomik itu. Salah satu penerapannya adalah 
dalam perekayasaan obat. 

Dalam makalah Prof. Ishikawa diulas adanya SNP = Single Nucleotide 
Polymorphism, artinya tiap orang bisa berbeda gennya. Ini berarti 
protein yang diekspresi tiap orang pun bisa berbeda dalam jumlah,
atau jenis, atau saat (baca: waktu) ekspresinya. Karena itu, paradigma 
pembuatan obat-obatan di masa depan tidak bisa lagi dengan cara konvensional 
sekarang, yang mahal dan menghabiskan waktu. Pengobatan masa depan 
adalah pengobatan spesifik, pengobatan individual, malahan tiap orang 
bisa berbeda obat yang sesuai untuknya. Nah, dalam paradigma pembuatan 
obat, artinya, diperlukan metode pengembangan obat baru yang lebih 
cepat daripada metode yang saat ini dipakai banyak pabrik obat. 

Dr. Edy Meiyanto dalam makalahnya mengulas penggunaan DNA array sebagai 
salah satu cara cepat untuk melakukan screening terhadap "calon" 
obat.

Baiklah, saya tidak akan berpanjang lebar lagi. Mari kita simak makalah 
poster Dr. Edy Meiyanto.

Moderator

Dedy H.B. Wicaksono

PS. Untuk melihat versi di websitenya yang full-gambar silakan tengok 
http://sinergy-forum.net/zoa/paper/html/posteredymeiyanto.html

===================================================

Farmakogenomik; Sebuah Paradigma Baru Dalam Sistem Pengobatan

Edy Meiyanto
Fakultas Farmasi Universitas Gadjah Mada Yogyakarta
e-mail: [EMAIL PROTECTED]

Abstak

Seluruh gen manusia, saat ini telah berhasil disidik. Program selanjutnya 
adalah melakukan analisis fungsi gen serta pemetaan hubungan gen 
satu dengan lainnya. Analisis ini sangat bermanfaat untuk mengenali 
lebih jauh mengenai proses normal biokimia dan fisiologi yang terjadi 
di dalam tubuh. Di samping itu analisis ini juga akan dapat membantu 
manusia untuk mengenali keadaan patologis seseorang serta dapat memperkirakan 
proses tanggapannya terhadap adanya rangsang dari luar, misalnya 
terhadap pemberian obat. Pemahaman tentang sistem kesehatan berdasar 
analisis genomik ini selanjutnya melahirkan disiplin baru yang dinamakan 
Farmakogenomik, sedang salah satu teknologi utama yang digunakan 
untuk pengembangannya adalah DNA microarray. Pengembangan ilmu Farmakogenomik 
akan mengantarkan manusia pada satu paradigma baru dalam sistem pengobatan 
yang disebut "pengobatan individual".

Pendahuluan

Saat ini sebuah program besar sedang dikerjakan oleh para ilmuwan 
di bidang biologi molekuler yang tergabung dalam Human Genome Project 
(HGP) (http://www.ornl.gov/hgmis ), yaitu berupa pemetaan lengkap 
seluruh gen yang dimiliki oleh manusia. Program tersebut semula direncanakan 
akan selesai pada tahun 2005, akan tetapi berkat adanya perkembangan 
ilmu dan teknik-teknik di bidang biologi molekuler yang pesat, program 
tersebut telah dapat diselesaikan lebih cepat dari jadwalnya. Bersama 
Celera (http://www.celera.com ), pesaingnya dalam proyek genom ini,
HGP mengumumkan hasil sekuensingnya pada tanggal 16 Juni 200 di 
Gedung Putih, Washington. Dengan demikian, seluruh gen manusia yang 
berjumlah sekitar 100.000 sudah dapat dikenali. Program selanjutnya 
adalah melakukan analisis fungsi serta pemetaan hubungan satu dengan 
lainnya. Sulit dibayangkan, bagaimana membuat kemungkinan hubungan 
dari unsur-unsur sebanyak itu. Ini akan menjadi sebuah gambaran yang 
menarik, karena hal itu terjadi di dalam tubuh manusia sehingga memungkinkan 
bagi manusia untuk lebih dapat memahami secara rinci mengenai peristiwa 
yang terjadi di dalam tubuhnya. Oleh karena itu tidaklah berlebihan 
bila program tersebut dikatakan sebagai suatu program ambisius yang 
sedang dikerjakan oleh manusia mengawali abad ini. Selain itu, mengikuti 
keberhasilan program sekuensing genom ini, juga dilakukan program 
analisis keragaman genetik individu yang dinamakan Single Nucleotide 
Polymorphism (SNP)
(http://www.snps.com atau http://www.ncbi.nlm.nih.gov/SNP ).

Keberhasilan program tersebut akan berdampak sangat besar terhadap 
kehidupan manusia, bahkan bisa jadi akan lebih luas dari perkiraan 
yang ada pada saat ini. Sebabnya adalah bahwa produk dari program 
tersebut akan menyediakan data lengkap mengenai karakterisik asal 
manusia yang tersimpan di dalam gen-gen yang telah dipetakan. Data 
lengkap gen atau data genomik ini akan membuka tabir mengenai keseluruhan 
proses biokimiawi yang terjadi pada tubuh manusia yang berpengaruh 
pada sifat-sifatnya. Pengetahuan yang lengkap tentang proses yang 
terjadi di dalam tubuh manusia ini akan dapat merubah paradigma dalam 
ilmu-ilmu yang berkaitan dengan manusia, misalnya ilmu kesehatan,
psikologi, lingkungan dan mungkin juga filsafat.

Ekspresi gen dan DNA microarray

Genom adalah materi genetik yang merupakan satu set kumpulan gen-
gen lengkap dari suatu makhluk hidup. Sedang gen merupakan sebuah 
sekuen DNA yang menurunkan sebuah protein yang memiliki fungsi tertentu 
di dalam sebuah sel yang menyusun tubuh. Protein-protein tersebut 
di dalam sel bekerja secara efisien dan berhubungan secara harmonis 
satu dengan yang lainnya, untuk menyusun sebuah organisasi kerja 
yang integral dan terpadu di dalam tubuh. Protein-protein tersebut 
tidak semuanya terus tersedia (baca: diekspresi) di dalam sel melainkan 
akan tersedia manakala protein tersebut dibutuhkan dan akan segera 
dihilangkan bila sudah tidak dibutuhkan. Dengan kata lain, organisasi 
sel yang mega besar itu akan menyediakan protein dalam jenis, saat 
dan jumlah yang tepat/pas. Adanya pergeseran atau perubahan, baik 
ujud, saat ataupun jumlah dalam penyediaan protein yang signifikan,
akan dapat menimbulkan kelainan atau penyakit.

Perbedaan pola penyediaan protein (baca: ekspresi gen) sebenarnya 
secara alami terjadi di antara individu. Bahkan dapat dikatakan bahwa 
tidak ada dua individu yang memiliki kesamaan dalam pola penyediaan 
protein tersebut. Namun demikian, perbedaan-perbedaan yang ada tersebut 
masih berada dalam batas kenormalan fungsi secara keseluruhan sehingga 
masih akan kelihatan kewajarannya. Perbedaan dalam hal penyediaan 
protein inilah yang menyebabkan adanya kepastian perbedaan antara 
orang satu dengan lainnya. Perbedaan-perbedaan tersebut dalam kenampakannya 
(fenotip) akan terlihat misalnya dalam hal bentuk fisik, kecerdasan,
emosi, kemampuan dalam hal tertentu (bakat), kepekaan terhadap segala 
rangsangan, penyakit bawaan, kerentanan terhadap segala pengaruh 
termasuk obat-obatan dan sebagainya. Pendek kata segala sifat-sifat 
yang melekat pada pribadi seseorang dapat dilacak dari karakter sel-
selnya dalam penyediaan protein (genotip). 

Bank data genomik akan menyediakan informasi lengkap mengenai segala 
hal yang berkaitan dengan sifat-sifat asli manusia. Sedang pola penyediaan 
protein dari masing-masing individu dapat dianalisis dengan merujuk 
pada bank genomik tersebut. Masalahnya sekarang adalah bagaimana 
caranya untuk mendapatkan data pola penyediaan protein dari seseorang 
dari sejumlah gen yang banyak itu? Masalah ini tidak sederhana. Kalau 
hanya satu atau dua atau beberapa jenis gen yang akan dianalisis 
memang dapat digunakan metoda-metoda yang sudah mapan yang tersedia 
pada saat ini, misalnya, Northern/ southern/ westhern blot ataupun 
dot blot. Akan tetapi, dengan sejumlah gen yang sebanyak puluhan 
ribu itu, metoda-metoda tersebut sudah tidak memungkinkan lagi.

Pengembangan teknologi baru yang dinamakan Chip DNA atau DNA microarray,
telah menjanjikan untuk dapat mengatasi persoalan dalam analisis 
pola-pola ekspresi sejumlah besar gen yang dimiliki manusia. Dinamakan 
chip-DNA karena teknologi ini menggunakan lempengan kecil (chip) 
yang terbuat dari kaca yang di atasnya ditata sejumlah ribuan atau 
bahkan puluhan ribu jenis gen dalam bentuk fragmen DNA hasil penggandaan 
dari cDNA (Gambar 1). Selanjutnya chip yang memuat fragmen DNA dari 
ribuan jenis gen tersebut digunakan untuk menganalisis ekspresi gen 
dari suatu jenis sel dengan metode hibridisasi. Teknik pengerjaan 
DNA microarray ini secara lebih jelas dapat dilihat pada http://www.
cs.washington.edu/homes/jbuhler/research/array; dan bentuk animasinya 
dapat di ikuti di
http://www.bio.davidson.edu/biology/courses/genomics/chip/chip.html .
 
Gambar 1. Chip DNA yang memuat sampai puluhan ribu jenis gen dalam 
bentuk fragmen DNA atau cDNA (sampel dari Incryte Genomatics; http:
//www.incyte.com).
 

Pola ekspresi genetik dan farmakogenomik

Jenis gen yang dapat dianalisis dengan teknik ini tergantung pada 
ketersediaan DNA dari gen yang ada pada chip DNA. Apabila seluruh 
gen yang dimiliki oleh manusia sudah dikenali, kemudian semuanya 
dapat ditata pada chip DNA maka alat tersebut akan mampu menganalisis 
ekspresi seluruh gen yang terdapat di dalam sel manusia. Dalam prakteknya,
teknologi ini membutuhkan alat bantu pengolah data yang berupa seperangkat 
komputer beserta software-nya. Teknologi ini akan membantu manusia 
dalam melakukan identifikasi seluruh sifat yang melekat pada seseorang.
Selain itu teknologi ini juga akan dapat membantu manusia dalam 
melakukan diagnosis, memonitor dan memprediksi suatu penyakit, menemukan 
dan mengembangkan obat baru serta menentukan pilihan obat yang paling 
tepat untuk suatu penyakit dan pasien tertentu.

Saat ini masyarakat ilmuwan dunia yang tergabung dalam berbagai group,
baik perusahaan komersial maupun Perguruan tinggi, telah berupaya 
untuk mengembangkan teknologi tersebut. Affymetrix (http://www.affymetrix.
com ), sebuah perusahaan di bidang teknologi chip DNA, telah mampu 
memproduksi sebuah chip yang memuat lebih dari 60.000 jenis gene 
dalam bentuk fragmen DNA. Dua belas ribu di antaranya adalah gen-
gen yang sudah dikenali berpengaruh terhadap kesehatan dan pengobatan.
Sementara itu, pemanfaatan chip DNA untuk analisis ekspresi gen 
manusia juga telah banyak dilakukan. Sebagai contoh misalnya Stanford 
University (http://cmgm.stanford.edu/pbrown) dan National Cancer 
Institute (http://www.nci.nih.gov) telah memanfaatkan teknologi ini 
untuk analisis klasifikasi tumor menggunakan chip DNA yang memuat 
lebih dari 30.000 jenis gen. Takara (http://www.takara.co.jp ), sebuah 
perusahaan bioteknologi di Jepang juga telah mengembangakan teknologi 
ini melalui pengembangan instrumentasi dan metodologi untuk diagnosis 
kanker. Saat inipun Takara beserta beberapa perusahaan biomedical 
juga melakukan program analisis genomik (Dragon genomics) terhadap 
beberapa spesies dari laut yang ditujukan untuk pengembangan obat.


Diperkirakan perkembangan teknologi chip-DNA ini akan terus meningkat 
sejalan dengan kemajuan yang dicapai oleh program Human Genome Project.
Pada sekitar satu atau dua tahun ke depan, seluruh gen manusia diproyeksikan 
telah dapat ditata dalam sebuah chip DNA. Sementara itu analisis 
fungsional seluruh gen tersebut juga segera dapat dilakukan secara 
serentak sehingga pada tahun berikutnya seluruh proses fisiologis,
biokimia dan patofisiologis manusia sudah akan dapat diidentifikasi.
Lebih dari itu, teknologi chip-DNA yang didasarkan pada analisis 
fungsional genomik tersebut akan menawarkan paradigma baru dalam 
diagnosis dan terapi suatu penyakit serta pengembangan dan penemuan 
obat baru. Paradigma baru inilah yang selanjutnya melahirkan sebuah 
disiplin baru yang dinamakan pharmacogenomics (Gambar 2.).

Ilmu pharmacogenomics akan berkembang dengan pesat pada tahun-tahun 
berikutnya, sehingga akan mampu mengidentifikasi sejumlah besar jenis 
penyakit yang ada pada manusia yang berhubungan dengan kelainan ekspresi 
gen (pola penyediaan protein). Selanjutnya juga akan dapat diidentifikasi 
mengenai kemungkinan adanya resiko munculnya penyakit-penyakit tertentu 
berdasarkan pola ekspresi gen, seperti misalnya, kanker, diabetes,
kardiovaskular dan sebagainya. Pada tahun-tahun tersebut juga diperkirakan 
sudah akan diterapkan terapi gen untuk penyakit-penyakit tertentu 
seperti kanker, jantung dan hemofilia. Di samping itu penemuan obat 
baru dengan target yang spesifik juga berkembang dengan pesat. Seluruh 
jenis obat, pada saat itu, telah diketahui pengaruhnya terhadap ekspresi 
gen-gen tertentu sehingga dapat diketahui khasiatnya serta efek sampingnya 
dengan lebih jelas. 



Gambar 2. Analisis Farmakogenomik dengan DNA microarray

Metoda DNA microarray memungkinkan untuk menganalisis pola ekspresi 
genetik global yang mencerminkan sifat tanggapannya terhadap suatu 
perlakuan (misalnya obat) yang meliputi farmakokinetik, farmakodinamik 
dan efek samping. Di samping itu metode ini juga dapat untuk menganalisis 
dan memperkirakan sifat pola penyakit dan tanggapannya terhadap suatu 
perlakuan. Keterangan lebih jelasnya dapat dilihat di dalam naskah.


Pada tahun-tahun berikutnya akan dilakukan identifikasi pola-pola 
ekspresi gen pada tiap-tiap individu juga dengan teknologi chip-DNA.
Identifikasi genetik individual ini memungkinkan setiap individu 
untuk memiliki kartu identitas genetik masing-masing. Di sisi lain 
kemajuan bidang ilmu bioinformatics yang ditunjuang dengan sistem 
komputerisasinya memungkinkan untuk dapat menganalisis identitas 
genetik yang dimiliki tiap-tiap orang sehingga akan diketahui sifat-
sifat fenotipnya. Selanjutnya, melalui pendekatan ilmu pharmacogenomic 
dan pharmacoinformatic, kartu identitas genomik dari tiap individu 
ini dapat dianalisis untuk menentukan sifat responsifnya terhadap 
tiap-tiap obat yang diberikan (respon individual terhadap obat). 
Respon individual terhadap obat ini meliputi pengaruhnya terhadap 
nasib obat di dalam badan (farmakokinetik: absorbsi, distribusi, 
metabolisme dan eliminasi), dan disposisi obat termasuk interaksi 
obat dengan molekul biologi sebagai target reaksinya (farmakodinamik).
Pengetahuan yang teliti mengenai respon individual ini selanjutnya 
digunakan untuk menentukan khasiat obat serta efek sampingnya yang 
juga bersifat individual. Oleh karena itulah maka obat yang dikonsumsi 
oleh masyarakat juga akan bersifat individual yang didasarkan pada 
analisis genomik.

Penutup

Saat ini kita sedang bergerak mengikuti revolusi di bidang ilmu biologi 
molekuler yang pada saatnya nanti akan banyak merubah pandangan manusia 
terhadap diri manusia itu sendiri. Suatu kejadian kecil pada sebagian 
tubuh manusia (misalnya suatu penyakit), tidak dapat lagi dipahami 
dengan pendekatan parsial dari peristiwa tersebut, namun harus dilihat 
secara keseluruhan dalam sistem yang ada pada manusia tersebut (melalui 
analisis genomik); bahkan juga mengikutsertakan lingkungannya (karena 
lingkungan juga akan berpengarauh pada ekspresi gen). Dalam bahasa 
lain; manusia harus melihatnya secara holistik dalam sistem yang 
melingkunginya meskipun untuk memahami suatu peristiwa yang sederhana.
Apakah pandangan yang holistik ini juga akan mewarnai seluruh aspek 
kehidupan manusia? Wallahu a`lam.

(Saat ini sedang menempuh program doktor pada: Nara institute of 
Science and Technology Japan; Molecular Oncology)
 
 






Reply via email to