Bioinformatika, Open Source dan Dokter Masa Depan
komput@si (ISSN 2086-5317) http://www.komputasi.lipi.go.id
Bioinformatika, Open Source dan Dokter Masa Depan
Arli Aditya Parikesit (Kimia UI)
Dunia kedokteran telah berkembang secara pesat. Penyakit-penyakit yang di masa lalu belum ditemukan pengobatannya, seperti TBC, Polio, Campak, dan Diphteri telah berhasil diredam. Industri Kesehatan telah memiliki standar operasional yang baik, seperti aplikasi standar patient safety. Praktik manajemen modern, seperti ISO, telah diterapkan di industri kesehatan secara gradual. Harapan hidup pasien telah mencapai taraf yang lebih baik dibanding masa lalu, berkat profesionalitas praktisi kesehatan yang semakin baik.
Bersamaan dengan meningkatnya standar pelayanan industri kesehatan, maka tantangan yang dihadapi juga semakin meningkat. Abad ke 21 ini menjadi abad yang penuh tantangan. Berbagai macam penyakit masih menjadi tantangan utama dunia kedokteran, seperti Jantung/kardiovaskular, Kanker, HIV/AIDS, Glukoma, Diabetes, Alzheimer, Huntington, Sickle Cell dan Schizoprenia.
Diperlukan suatu terobosan baru, supaya berbagai penyakit tersebut bisa diatasi sebagaimana penyakit-penyakit lainnya. Dalam terobosan ini, maka diperlukan teknologi baru untuk melakukan diagnosa awal terhadap penyakit-penyakit tersebut. Tentu saja, diagnosa sendiri ini hanya merupakan diagnosa awal/uji awal, yang belum tentu berpengaruh pada diagnosa final oleh dokter. Namun paling tidak bisa memberi gambaran awal akan penyakitnya sendiri.
Dalam konteks tersebut, Information Technology (IT) memainkan peranan penting. Pada umumnya, penyakit memiliki basis genetis, dan diperlukan pengolahan data genetis yang efektif dan efisien. Penggunaan IT untuk menyelesaikan masalah kedokteran, disebut juga informatika kedokteran. Sistim e-health yang sudah dikenal, seperti pengunaan IT untuk pengelolaan manajerial Rumah Sakit, juga dapat dimasukkan dalam informatika kedokteran.
Namun artikel ini tidak membahas mengenai manajemen rumah sakit, melainkan membahas penggunaan IT untuk menyelesaikan terapi penyembuhan pasien dari penyakitnya secara langsung. Atau, dengan kata lain, penggunaan IT untuk membantu kedokteran secara klinis (biomedis).
Informatika kedokteran Biomedis bisa disebut juga Bioinformatika Kedokteran. Penggunaan open source development tools sangat diperlukan untuk mengembangkan aplikasi Bioinformatika kedokteran yang low cost dan dapat dipergunakan oleh banyak user.
Biosensor dan Bioinformatika
Bioinformatika Kedokteran ditopang oleh dua ilmu dasar, yaitu Biosensor dan Bioinformatika. Biosensor adalah ilmu untuk mendeteksi perubahan kuantitatif dan kualitatif dari suatu sampel biokimia. Bioinformatika adalah ilmu gabungan antara Biologi Molekular dan IT. Contoh aplikasi dari Biosensor dan Bioinformatika akan dijabarkan di bawah.
Biosensor merupakan suatu alat instrumen elektronik, yang bekerja untuk mendeteksi sampel biokimia. Contoh paling sederhana dari aplikasi biosensor adalah alat uji diabetes. Saat ini kit uji diabetes telah dijual bebas di apotik-apotik.
Prinsip uji diabetes adalah mempergunakan enzim untuk mendeteksi kelebihan kadar glukosa dalam darah. Enzim tersebut ditautkan kepada suatu sistim elektronik, sehingga kelebihan gula darah bisa dideteksi secara kuantitatif. Detektor tersebut mendeteksi perubahan elektronik, yang diinduksi oleh reaksi biokimiawi yang dikatalisis oleh enzim.
Bionformatika merupakan penggunaan IT untuk menyelesaikan permasalahan yang berhubungan dengan Biologi Molekular. Sepanjang sejarahnya, eksperimen biologi molekular telah mengumpulkan banyak sekali data ekspresi genetis. Dalam konteks kedokteran, data-data tersebut diambil dari sampel pasien.
Data dalam jumlah banyak tersebut, perlu diolah menjadi informasi yang berguna. Bioinformatika bertugas untuk mengolah data-data genetis tersebut, menjadi informasi yang berguna secara kedokteran, misalnya untuk keperluan diagnostik dan terapi terhadap penyakit.
Salah satu aplikasi konkrit dari bioinformatika adalah desain primer untuk mendeteksi keberadaan mikroba patogen, desain primer untuk mendeteksi kelainan genetis (uji genetis) dan desain vaksin untuk mencegah berbagai penyakit. Software yang digunakan pada umumnya bersifat open source, seperti Bioedit, Clustal, Deep-View, Pymol, dan Treeview32.
Penggunaan software tersebut tidak dipungut biaya, selama digunakan dalam lembaga akademik dan penelitian. Jurnal internasional Bioinformatika telah diterbitkan, contohnya Oxford Journal of Bioinformatics.
Kedua ilmu dasar tersebut akan menjadi penyangga utama informatika kedokteran biomedis, seperti yang akan dijelaskan selanjutnya.
Infomatika Kedokteran Biomedis
Di Amerika Serikat, uji genetis mulai menjadi populer. Dalam beberapa kasus ekstrim, jika seorang pasien didiagnosa akan menderita kanker payudara dalam beberapa tahun ke depan, maka sang pasien akan menyetujui tindakan medis untuk mengangkat payudara. Ini sebagai tindakan preventif sebelum kanker terjadi. Uji genetis juga dapat digunakan untuk mendeteksi penyakit keturunan lainnya, seperti sindrom down, huntington, atau sicke cell.
Prinsip Uji genetis adalah mengkawinkan ilmu biosensor dan bioinformatika. Bioinformatika bertugas untuk mencari kelainan genetis pada sekuens DNA atau protein yang umum ditemui pada pasien atau conserve region.
Dalam hal ini, software yang digunakan pada umumnya adalah Bioedit dan Clustal. Jika pola/pattern sudah ditemukan, maka pola tersebut akan dijadikan template untuk membentuk sistim biosensor genetis. Proses pencarian pola dimulai dengan penjajaran sekuens DNA pada editor teks, kemudian proses multiple sequence alignment di Clustal, dan pencarian conserve region di Bioedit. Semua dilakukan dengan aplikasi komputer.
Pembentukan instrumen biosensor tentu saja berbeda dengan biosensor konvensional, seperti pada sensor diabetes. Pada biosensor untuk uji genetis, yang ditautkan ke sistim elektronik bukanlah enzim, namun DNA template yang ditemukan secara komputasi. Sistim biosensor ini disebut juga sebagai DNA Biochips.
Dalam konteks ini, IT berperan sangat kuat dalam pencetakan DNA Biochips. Jika dalam praktik IT sehari-hari, kita menggunakan program pengolah kata, seperti Open Office atau Neo Office, dan kemudian dokumen hasil pengolahan tersebut di print, maka pencetakan DNA Biochips juga serupa. Ada aplikasi yang bertugas untuk mendesain model DNA biochips secara komputasi, dan ada printer khusus untuk mencetak DNA biochips.
Dokter akan menggunakan DNA biochips secara langsung untuk mendeteksi kelainan genetis pada pasien. Sampel darah diambil dari pasien secara langsung, dan ditorehkan pada DNA biochips. Lalu chips tersebut akan dimasukkan kedalam scanner yang terhubung dengan komputer, untuk mendeteksi kelainan genetis yang terjadi. Ada aplikasi yang bertugas untuk membaca DNA biochips yang telah tertoreh sampel darah. Jika conserve region dari DNA sampel sama dengan DNA template, maka bisa dipastikan terjadi kelainan genetis. Prinsip sederhana DNA biochips adalah seperti itu.
Peran IT Akan Semakin Dominan
Dunia IT semakin berkembang pesat. Komputer masa kini memiliki processing power yang lebih besar, namun memiliki ukuran yang lebih kecil. Sistim operasi semakin lama semakin user friendly. Linux menjadi pilihan banyak praktisi IT, karena open source. Dengan perkembangan dunia IT yang semakin maju, maka sudah seharusnya semua itu dimanfaatkan untuk menyelesaikan masalah kedokteran. Sekarang, sistim e-health dan asuransi kesehatan sudah sepenuhnya ditopang oleh IT.
Namun, ke depannya, sudah seharusnya kedokteran klinis juga ditopang secara penuh oleh berbagai perkembangan dunia IT, seperti open source, user friendly GUI, dan multi core processor. Bioinfomatika kedokteran akan semakin berperan dalam menyelesaikan permasalahan yang dihadapi pasien secara langsung.
Sumber : detikcom (12 September 2008)
http://www.komputasi.lipi.go.id/utama.cgi?cetakartikel&1221258093
.. From “Angga Adi Utama”