Implikasi dari Peta Baru Genom Manusia

Para ilmuwan akhirnya berhasil menyelesaikan ”puzzle” tentang urutan genom manusia, dua dekade setelah upaya ini dimulai. Urutan baru genom ini membuka jalan untuk lebih memahami cetak biru manusia secara lebih baik.

KOMPAS/AHMAD ARIF

Petugas dari puskesmas membantu mengambil sampel darah warga Desa Hupu Mada, Kecamatan Wanokaka, Sumba Barat, NTT, Minggu (24/7/2016). Pengambilan sampel genetik ini dalam rangka penelitian tentang asal-usul dan diaspora manusia Indonesia oleh Lembaga Biologi Molekuler Eijkman, Kementerian Riset, Teknologi, dan Pendidikan Tinggi.

Para ilmuwan akhirnya berhasil menyelesaikan puzzle tentang urutan genom manusia, hampir dua dekade setelah upaya ini dimulai. Urutan baru genom ini membuka jalan untuk lebih memahami cetak biru manusia secara lebih baik, termasuk tentang sejarah evolusi dan penyakit.

Proyek Genom Manusia (Human Genome Project), yang dipimpin konsorsium ilmuwan dari Amerika Serikat, berhasil membuat peta genom manusia pada tahun 2003. Itu adalah pencapaian penting karena untuk pertama kali cetak biru DNA (deoxyribonucleic acid) atau pasangan basa yang membawa informasi genetik manusia berhasil disusun secara lengkap.

Istilah ”genom” sendiri dikenalkan ahli botani Jerman Hans Winkler pada tahun 1920, menggabungkan kata ”gen” dengan akhiran ”-ome”, yang berarti ”set lengkap”, untuk menggambarkan urutan DNA lengkap yang terkandung dalam setiap sel. Sementara setiap organisme hidup memiliki genom, yang ukurannya bervariasi di antara spesies. Genom manusia mengandung kira-kira 3 miliar nukleotida atau senyawa organik.

Urutan yang berhasil disusun pada tahun 2003 itu mencapai sebagian besar dari kode huruf yang terkandung dalam genom manusia. Hanya tersisa sekitar 200 juta basa DNA atau 8 persen dari genom manusia yang belum tersusun karena sering kali berupa kode berulang yang terlalu membingungkan untuk disatukan oleh teknologi pengurutan (sequencing technology) saat itu.

AHMAD ARIF

Susunan telomer ke telomer CHM13 mendukung anotasi dan penemuan berulang. Referensi manusia T2T-CHM13 mengisi celah dan mengoreksi daerah yang diciutkan (segitiga) oleh urutan genom pada proyek GRCh38. Sumber: jurnal Science (2022)

Ketika teknologi pengurutan DNA menjadi lebih baik dan biaya jadi lebih murah, para ilmuwan berhasil mengurangi jumlah celah atau urutan yang salah itu secara bertahap. Kini, para ilmuwan yang tergabung dalam konsorsium ilmuwan Telomere to Telomere (T2T), yang terdiri dari para peneliti di National Human Genome Research Institute (NHGRI), akhirnya berhasil mengisi celah itu pada Mei 2021. Dan susunan genom manusia secara lengkap diterbitkan dalam enam paper di jurnal Science pada 31 Maret 2022.

Baca juga: Genom Manusia Akhirnya Sepenuhnya Diurutkan

Direktur NHGRI Eric Green dalam keterangan tertulis menyebutkan, analisis urutan genom lengkap ini secara signifikan menambah pengetahuan kita tentang kromosom, termasuk peta yang lebih akurat untuk lima lengan kromosom, yang membuka jalur penelitian baru. Ini membantu menjawab pertanyaan biologi dasar tentang bagaimana kromosom memisahkan dan membagi dengan benar.

Dalam publikasi ini, konsorsium T2T menggunakan urutan genom yang sekarang lengkap sebagai referensi untuk menemukan lebih dari 2 juta varian tambahan dalam genom manusia. Studi ini memberikan informasi yang lebih akurat tentang varian genom dalam 622 gen yang relevan secara medis.

Data yang baru diurutkan termasuk bagian yang sebelumnya tidak banyak diketahui seperti sentromer, bagian tengah kromosom yang sangat penting untuk mengetahui perkembangan manusia dan juga berperan dalam pertumbuhan otak dan penyakit neurodegeneratif. Juga hampir sepenuhnya terungkap adalah lengan pendek dari lima kromosom di mana sentromer miring ke satu ujung. Lengan pendek itu diketahui mengandung sejumlah gen yang mengode tulang punggung ribosom, pabrik protein sel.

KOMPAS/AHMAD ARIF

Peneliti dari Lembaga Eijkman, Kementerian Riset, Teknologi, dan Pendidikan Tinggi, memeriksa genetika masyarakat Dayak Kenyah di Desa Setulang, Kecamatan Malinau Selatan Hilir, Kabupaten Malinau, Kalimantan Utara, Selasa (29/5/2018). Berbeda dengan Punan yang pemburu dan peramu, populasi Kenyah secara tradisional memiliki budaya bercocok tanam sehingga diduga mereka berasal dari gelombang kedatangan yang berbeda.

Para ilmuwan juga berhasil mengurutkan bentangan panjang DNA yang berisi sekuens berulang, yang awalnya dianggap mirip dengan kesalahan penyalinan sehingga disebut “DNA sampah“ atau “junk DNA“. “Hanya karena sebuah urutan berulang tidak berarti itu sampah,“ tulis Evan Eichler, profesor ilmu genom di University of Washington, salah satu penulis paper ini, dalam wawancara dengan Time pada Jumat (1/4/2022).

Lebih jauh Eichler mengatakan, ada gen penting yang tertanam di daerah berulang ini, di antaranya berkontribusi pada mesin yang menciptakan protein, gen yang menentukan bagaimana sel membelah dan membagi DNA mereka secara merata menjadi dua sel anak, dan gen khusus manusia yang mungkin membedakan spesies manusia dari kerabat evolusi terdekat kita, primata.

Baca juga: Teknik Penyuntingan Genom

“Ini merupakan beberapa fungsi terpenting yang penting untuk hidup dan untuk menjadikan kita manusia. Jelas, jika Anda menyingkirkan gen ini, Anda tidak akan hidup. Itu bukan sampah,“ kata Eichler.

Ini merupakan beberapa fungsi terpenting yang penting untuk hidup dan untuk menjadikan kita manusia. Jelas, jika Anda menyingkirkan gen ini, Anda tidak akan hidup. Itu bukan sampah.

Jelas bahwa peta genom manusia yang lengkap yang disusun konsorsium T2T ini menyediakan sumber referensi penting bagi para peneliti untuk menyelidiki daerah yang sebelumnya belum diketahui terkait evolusi spesies dan kesehatan manusia. Namun, peta genom yang lengkap ini masih belum cukup menangkap keragaman umat manusia yang luas.

Peluang dan tantang baru

Ahli genetika yang juga Ketua Komisi Kedokteran Akademi Ilmu Pengetahuan Indonesia (AIPI) Herawati Supolo Sudoyo, di Jakarta, Senin (4/4/2022), mengatakan, data genom manusia yang lengkap ini akan menjadi referensi yang amat bermanfaat bagi para peneliti genetika di dunia, termasuk bagi Proyek Keragaman Genom Indonesia, yang tengah dikerjakannya bersama tim.

KOMPAS/HENDRA A SETYAWAN

Ahli genetika manusia di Lembaga Biologi Molekuler Eijkman dan Ketua Komisi Ilmu Kedokteran Akademi Ilmu Pengetahuan Indonesia Prof dr Herawati Supolo Sudoyo, PhD (kanan) menerima penghargaan Cendekiawan Berdedikasi Kompas di Jakarta, Jumat (28/6/2019). Penghargaan yang menjadi tradisi yang diinisiasi Pemimpin Umum Kompas Jakob Oetama pada 2008 itu merupakan bagian dari Hari Ulang Tahun Ke-54 Harian Kompas.

Selama lebih dari 15 tahun, Herawati, yang sebelumnya bekerja di Lembaga Biologi Molekuler Eijkman ini, telah mengumpulkan sampel DNA manusia Indonesia. Beberapa tahun terakhir, dia dan tim telah melakukan analisis whole genome sequencing (WGS) populasi di Indonesia.

“Sekitar 220 WGS (urutan genom lengkap) populasi Indonesia telah dikerjakan dengan referensi sebelumnya. Di tahun mendatang dengan variasi genetik yang lebih banyak tentu akan memerlukan referensi genom yang lengkap dan akurat ini,“ kata Herawati, yang juga Guru Besar Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia dan peneliti di Mochtar Riady Institute for Nanotechnology (MRIN).

Baca juga: Bioetika Penyuntingan Genom Manusia

Herawati mengatakan, tahun ini timnya akan mengerjakan 750 WGS dari sampel DNA manusia Indonesia yang diambil dari berbagai daerah. Selain untuk mengetahui asal-usul dan pembauran, data ini akan sangat penting untuk memetakan penyakit terkait genetik.

Seperti ditulis ahli genomik dari Johns Hopkins University School of Medicine, Francis S Collins, dalam Journal of the American Medical Association (2001), “Proyek genom manusia memiliki implikasi mendalam untuk terapi, memungkinkan kita memprediksi risiko penyakit seseorang, serta memberi mereka obat-obatan yang menargetkan dan menghentikan penyakit sejak dari akarnya.“

KOMPAS/RIZA FATHONI

Peneliti melakukan riset di laboratorium Pusat Genom Nasional di Lembaga Biologi Molekuler Eijkman, Jakarta, setelah peresmian fasilitas tersebut, Kamis (26/4/2018). Pusat Genom Nasional tersebut dilengkapi dengan alat-alat sequens genetika terbaru yang menjadikan Indonesia memiliki laboratorium bertaraf internasional. Pusat Genom ini berfokus pada penelitian identifikasi penyakit infeksi dan penyakit terkait genetik, pengembangan alat uji diagnostik dan vaksin serta penemuan obat baru untuk penyakit infeksi.

Urutan genom manusia memberikan wawasan penting cara kerja biologis di balik kondisi medis. Dengan pengetahuan ini, personalized medicine menjadi paradigma baru mengelola penyakit berdasarkan karakteristik spesifik individu pasien, di antaranya usia, jenis kelamin, berat badan, diet, genetika, dan lingkungan.

Pengobatan berbasis genomik dan bersifat personal membantu mengatasi penyakit lebih kompleks seperti kanker dan diabetes. Penyakit ini diyakini dipengaruhi faktor lingkungan dan interaksi dengan genom manusia. Sejumlah institusi medis tingkat atas kini punya program terapi dipersonalisasi, melakukan riset dasar, dan studi klinis terapi genomik.

Selain riset medis dan terapi lebih presisi, inisiatif baru disebut Cancer Genome Atlas telah dimulai untuk mengidentifikasi semua kelainan genetik pada 50 jenis kanker. Di masa depan, dokter mungkin bisa mengungkapkan penyakit genetik yang Anda kembangkan di kemudian hari dengan setetes darah dan darinya bisa menyesuaikan obat yang tepat.

Sekalipun demikian, di balik peluang kemajuan terapi, data genom utuh mengandung tanggung jawab besar. Apalagi, teknologi pengeditan genom melalui clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) kian canggih dan murah.

Bagaimanapun data genom dan teknologi pengeditan genom berpotensi guna ganda (dual use research of concern) karena bisa memicu bencana kemanusiaan jika disalahgunakan seperti dilakukan ilmuwan biofisika China, He Jiankui, dan timnya dengan merekayasa embrio manusia pada tahun 2018.