Pendahuluan—Pengurutan Generasi Berikutnya COVID-19
Berkat ketersediaan dan keterjangkauan NGS virus corona, pengurutan generasi berikutnya (NGS) telah menjadi komponen integral dari respons komunitas ilmiah terhadap pandemi COVID-19. Data genomik telah memungkinkan pengamatan patogen yang belum pernah terjadi sebelumnya serta pengembangan tes diagnostik dan vaksin yang cepat berdasarkan urutan genom virus.
Tampilan awal dari genom SARS-CoV-2 datang dari para ilmuwan di Shanghai Public Health Clinical Center di Fudan University. Sebuah kelompok yang dipimpin oleh Prof Yong-Zhen Zhang melakukan pengurutan isolat yang dikumpulkan pada 26 Desember 2019 dari seorang pasien di Wuhan. Mereka menyelesaikan perakitan genom pada 5 Januari 2020. Urutan genom tersebut dibagikan dengan mitra penelitian lama tim, ahli virologi Prof Eddie Holmes di University of Sydney. Dia mengunggah urutan ke basis data publik pada tanggal 11 Januari untuk memperkenalkan dunia pada genom organisme.
Data urutan tersebut segera digunakan untuk upaya pengembangan vaksin, dengan meletakkan dasar bagi dua vaksin mRNA pertama yang pernah digunakan di luar uji coba klinis. Data ini juga berfungsi sebagai basis untuk banyak tes diagnostik SARS-CoV-2 yang digunakan saat ini.
Namun, upaya pengurutan tidak berhenti di sana. Pada awal tahun 2021, lebih dari 600.000 genom virus telah diurutkan dan dibagikan secara publik di basis data GISAID [1]. Ini adalah urutan gen terbanyak yang pernah dihasilkan patogen apa pun dalam jangka waktu yang sangat pendek. Pengumpulan data yang luar biasa ini telah memungkinkan para ilmuwan melacak penyebaran virus, transmisi peta berdasarkan data filogenetik, mengukur tingkat mutasi, mendeteksi varian baru yang menjadi perhatian, dan mengidentifikasi peristiwa penular massal.
Semua pencapaian tersebut tidak akan dimungkinkan tanpa data urutan genom utuh yang dihasilkan dari banyak isolat. Di negara-negara seperti Amerika Serikat dan Inggris, laboratorium telah mendirikan alur kerja pengurutan [2] yang dirancang untuk menampung residu sampel volume rendah yang tersisa setelah pengujian diagnostik molekuler dijalankan. Meskipun pandemi ini sangat merugikan, kontribusi data NGS dari laboratorium di seluruh dunia telah menandai masa keemasan bagi genomik virus.
Para ilmuwan di Jepang, misalnya, telah memproduksi dan membagikan secara publik puluhan ribu urutan genom SARS-CoV-2. Informasi tersebut memungkinkan mereka mendeteksi pengenalan lokal [3] varian baru yang pada awalnya diidentifikasi di Inggris, Afrika Selatan, dan Brasil—varian yang lebih menular daripada strain awal dan dapat mengurangi efektivitas vaksin tertentu. Urutan yang baru-baru ini dimasukkan ke basis data publik dari Jepang berasal dari Nagasaki University, National Institute of Infectious Diseases, dan Ibaraki Prefectural Institute of Public Health.
Kontribusi urutan genom baru-baru ini lainnya yang berasal dari wilayah Asia Pasifik [4] datang dari Bangladesh, Brunei, Tiongkok, Hong Kong, India [5], Indonesia [6], Filipina, Korea Selatan, dan Australia. Beberapa institut menggunakan media sosial untuk membuat para warganya terinformasi. Misalnya, Philippine Genome Center baru-baru ini memosting di X: “Varian SARS-CoV-2 yang memiliki banyak mutasi krusial pada wilayah protein paku pertama kali terdeteksi melalui pengurutan genom secara keseluruhan pada DNA Sequencing Core Facility milik PGC dan secara genomik terkarakterisasi dalam PH, serta secara resmi ditetapkan sebagai Garis Keturunan P.3 pada 10/03/2021.”
Negara-negara yang mengurutkan proporsi perwakilan kasus COVID-19 memberikan informasi krusial tentang bagaimana virus ini berevolusi dan mutasi mana yang paling mengkhawatirkan. Misalnya, varian B.1.1.7 yang awalnya terdeteksi di Inggris dan varian B.1.351 yang ditemukan di Afrika Selatan mengandung mutasi jauh lebih banyak daripada perkiraan[7] berdasarkan tingkat evolusi standar untuk SARS-CoV-2, yang membuat para ilmuwan untuk berspekulasi bahwa varian yang lebih menular ini mungkin telah berevolusi dalam pasien yang menderita infeksi berkepanjangan [8]. Jumlah mutasi yang tinggi dapat mencerminkan virus yang telah merespons tekanan selektif yang signifikan dan berulang dari sistem kekebalan tubuh.
Di beberapa negara, alat NGS juga telah digunakan untuk program pengamatan masyarakat, yang sering kali berdasarkan pada air limbah [9]. Tren yang terlihat dalam keanekaragaman viral dan volume air limbah di suatu lingkungan sering kali menimbulkan apa yang akan terlihat secara klinis di wilayah tersebut beberapa minggu kemudian. Informasi ini dapat membantu memandu kebijakan kesehatan masyarakat, terutama untuk tindakan-tindakan mitigasi seperti karantina wilayah.
Secara terpisah, sebuah proyek berbasis sukarela yang dikenal sebagai MetaSUB [10] menggunakan pengurutan metagenomik sampel yang dikumpulkan dari tempat umum, seperti sistem transit di kota-kota di seluruh dunia. Untuk tahun lalu, sampel tersebut sudah termasuk genom SARS-CoV-2, dengan data yang sebagian besar cocok dengan tren klinis yang terlihat di wilayah tersebut.
“Seiring dengan makin banyaknya negara yang menerapkan program perunutan, akan ada kesempatan lebih lanjut untuk makin mengerti dunia patogen yang baru berkembang serta interaksinya dengan manusia dan binatang dalam berbagai iklim, ekosistem, budaya, gaya hidup, dan biomassa yang berbeda,” tulis Sylvie Briand, Director of Global Infectious Hazard Preparedness di the World Health Organisation dalam panduan yang baru dirilis untuk menggunakan pengurutan genom pada SARS-CoV-2 [11]. “Integrasi pengurutan genom yang dipercepat menjadi praktik komunitas kesehatan global adalah suatu keharusan jika kita ingin lebih siap menghadapi ancaman-ancaman masa depan.”
Pandemi COVID-19 menyoroti nilai dari pengurutan genom secara keseluruhan serta kebutuhan pengamatan penyakit menular proaktif untuk mendeteksi penyakit baru yang muncul sebelum penyakit tersebut menyebar ke seluruh dunia. Penting untuk berinvestasi pada sumber daya yang tepat dan membangun infrastruktur pengamatan agar dapat memastikan kita lebih siap dalam menghadapi ancaman pandemi berikutnya.
Pemantauan dan epidemiologi genomik hanyalah salah satu contoh bagaimana diagnostik laboratorium mendukung manajemen COVID-19. Untuk mempelajari lebih lanjut tentang seluruh peluang yang ada, lihat The Critical Role of Diagnostics in COVID-19 Management, sebuah laporan baru dari Asia Pacific Medical Technology Association (APACMed).
Referensi:
[1] GISAID Database
[2] Sequencing COVID-19 at the Sanger Institute, The Sanger Institute Blog
[3] The Critical Role of Diagnostics in COVID-19 management, APACMed
[4] Genomic epidemiology of novel coronavirus – Asia-focused subsampling, Nextstrain
[5] “Coronavirus: India hunts for new strains as Covid wave looms”, BBC
[6] “Indonesia ramps up efforts to spot elusive COVID variants”, Nikkei Asia
[7] “The most worrying mutations in five emerging coronavirus variants”, Scientific American
[8] “‘An accelerated cauldron of evolution’: Covid-19 patients with cancer, HIV, may play a role in emergence of variants”, The Washington Post
[9] “Tracking COVID-19 with wasterwater”, Nature Biotechnology
[10] MetaSUB consortium
[11] World Health Organisation Guidelines on Genomic Sequencing of SARS-CoV-2
