Sekuensing DNA Generasi Baru

DNA Polimerase (Sumber: http://evolutionnews.org)

MajalahKimia - Sekuensing DNA dan sekuensing DNA paralel telah memberikan dampak yang besar dalam bidang penelitian serta kedokteran. Pada saat ini telah banyak dikembangkan metode untuk melakukan sekuensing DNA untuk berbagai aplikasi. Menemukan metode untuk menghasilkan sekuensing DNA yang murah, cepat, dan praktis merupakan tantangan tersendiri dalam ilmu pengetahuan saat ini. Teknologi sekuensing DNA saat ini dibatasi oleh kebutuhannya dalam teknologi pencitraan, sensor elektromagnetik, dan nukleotida atau reagen khusus. Untuk mengatasi keterbatasan tersebut, saat ini telah dikembangkan teknologi sekuensing non-optik yang berdasarkan pada penggunaan integrated circuit (IC), yakni sekuensing semikonduktor ionik, atau biasa disebut dengan ion torrent.

Prinsip dari sekuensing dengan ion torrent adalah deteksi ada tidaknya ion hidrogen yang dilepaskan pada saat terbentuk ikatan kovalen antara dNTP dengan DNA templat. Secara kimia, peristiwa penggabungan dNTP dan DNA templat merupakan reaksi pembentukan ikatan kovalen yang melepaskan profosfat dan ion hidrogen. Jika dNTP bertemu dengan pasangan yang tepat pada DNA templat, maka ikatan kovalen akan terbentuk dan ion hidrogen akan dilepaskan. Sedangkan jika dNTP yang diberikan tidak bertemu dengan pasangan yang tepat pada DNA templat, maka ion hidrogen tidak akan dilepaskan. Ada atau tidaknya ion hidrogen yang dilepaskan kemudian diukur menggunakan sensor semikonduktor yang sensitif terhadap perubahan pH dan kemudian dijadikan data mengenai ada atau tidaknya reaksi yang terjadi. Data tersebut kemudian digabungkan dengan data dNTP yang diberikan dapat dijadikan suatu informasi urutan DNA pada DNA templat.

Mekanisme Baru Sekuensing DNA

Desain alat sekuensing DNA yang menggunakan prinsip ion torrent adalah suatu sumur yang berukuran mikro. Dasar sumur tersebut terbuat dari lapisan sensor oksida logam yang sangat peka terhadap perubahan konsentrasi ion hidrogen. Sumur tersebut kemudian ditempati oleh suatu butiran yang berisi DNA templat. dNTP yang diketahui jenisnya kemudian dilewatkan pada permukaan sumur sehingga dapat berinteraksi dan bereaksi dengan DNA templat yang terdapat dalam butiran. Ion hidrogen yang dihasilkan dari reaksi antara dNTP dengan DNA templat kemudian akan menurunkan pH sekitar sumur dan dengan segera akan dibaca oleh sensor oksida logam.

Keunggulan dari alat yang dengan prinsip ion torrent ini adalah harga dan biaya operasional yang relatif murah disamping waktu sekuensing yang sangat singkat. Jika sekuensing dengan metode lain memakan waktu hingga berhari-hari, maka dengan alat ini sekuensing dapat dilakukan dengan waktu kurang lebih 1,5 jam. Meskipun demikian, alat ini memiliki beberapa keterbatasan, yakni jumlah pasangan basa pada satu kali pengerjaan terbatas pada 100 Mb dan bermasalah pada pengulangan nukleotida yang sama secara berurutan.