Seluruh gen manusia telah berhasil menentukan urutan nukleotidanya dan komposisi gen-gennya dalam kromosom sel manusia. Persoalan yang kini dihadapi oleh para ahli biologi molekuler adalah melakukan analisis dan menentukan struktur dan 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 manusia dan organisme lainnya.

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 yang didasarkan pada analisis genomik saat ini telah melahirkan suatu cabang disiplin ilmu baru yang dinamakan Farmakogenomik. Salah satu teknologi utama yang digunakan untuk pengembangannya adalah DNA microarray.

Melakukan analisis fungsi dan pemetaan hubungan satu dengan lainnya memang 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 21 lalu. Selain itu, mengikuti keberhasilan program sekuensing genom ini, juga dilakukan program analisis keragaman genetik individu yang dinamakan Single Nucleotide Polymorphism (SNP). Keberhasilan program tersebut akan berdampak sangat besar terhadap kehidupan manusia, bahkan bisa jadi akan lebih luas dari perkiraan yang ada pada saat ini.

Hasilnya, produk dari program ini akan menyediakan data lengkap mengenai karakterisik asal manusia yang tersimpan di dalam gen-gen yang telah dipetakan tersebut. 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 biokimia kesehatan, mikrobiologi molekuler, dan psikologi medis.

Adanya pergeseran atau perubahan, baik wujud, saat ataupun jumlah dalam penyediaan protein yang signifikan, akan dapat menimbulkan kelainan atau penyakit. Perbedaan pola penyediaan protein (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 (fenotipe) 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. Singkatnya, segala sifat-sifat yang melekat pada pribadi seseorang dapat dilacak dari karakter sel-selnya dalam penyediaan protein (genotipe).

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 blot (RNA), Southern blot (DNA) dan Westhern blot (Protein) ataupun dot blot. Akan tetapi, dengan jumlah 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. Selanjutnya chip yang memuat fragmen DNA dari ribuan jenis gen tersebut digunakan untuk menganalisis ekspresi gen dari suatu jenis sel dengan metode hibridisasi. Pola ekspresi genetik dan 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 praktiknya, 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.

Kurang dari satu dekade lagi, 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. 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 risiko 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.

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.

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 ditunjang 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.

Dr. Yohanis Ngili

Dosen Kimia, Universitas Cenderawasih