Menelusuri Keragaman Genom Manusia dengan Single Nucleotide Polimorphism (SNP)

Keragaman Genom dan Pengaruhnya Terhadap Manusia

Keragaman yang terjadi pada manusia tidak hanya dapat dilihat dari aspek morfologi/fisik secara kasat mata. Analisis secara fisiologi (dalam hal ini genom) telah memberikan jawaban atas pertanyaan-pertanyaan mendasar terkait keragaman tersebut. Melalui rantai materi genetik (DNA) inilah, Sang Pencipta meghadirkan individu-individu dengan model rambut, muka, mata, warna kulit dan bagian tubuh lainnya tampak berbeda.

Dua puluh tahun lalu, seorang pakar genetika Amerika Serikat bernama Craig Venter mengumumkan keberhasilannya mengurai 99% kode genetik (DNA) manusia. Beliau mengungkapkan bahwa materi genetik manusia terdiri dari 3,2 milyar pasang basa (base pair) [1].

Temuan ini pun pada akhirnya dijadikan sebagai pijakan proyek penelitian skala besar untuk mengidentifikasi keragaman genom manusia di dunia. Secara sederhana genom dapat dipahami sebagai kumpulan dari semua material genetik dalam suatu sel atau makhluk hidup [2]. 

Pada bulan Maret 2020 telah terbit laporan dari upaya sekelompok peneliti lintas benua yang mencoba memetakan keragaman genom manusia di dunia. Hasil penelitian tersebut telah diterbitkan pada Jurnal Science dengan judul Insights Into Human Genetic Variation and Population History from 929 Diverse Genomes.

Proses dan Alasan Yang Mendasari Identifikasi Keragaman Genom Manusia

Sekelompok peneliti yang berasal dari Inggris, Prancis, Malaysia, Austria, Estonia dan Amerika Serikat telah melakukan sebuah projek penelitian skala besar. Para peneliti ini melakukan identifikasi dengan menganalisis 929 genom manusia yang berbeda. Sebanyak 54 populasi dengan perbedaan aspek geografi, bahasa dan budaya telah dianalisis [3].

Pengurutan genom dilakukan dengan menggunakan teknik Illumina sequencing. Setelah urutan genom diperoleh, selanjutnya dilakukan pemetaan menggunakan basis data genom manusia (human reference genome) GRCh38. Sebagai informasi tambahan, basis data ini dirilis oleh Genome Reference Consortium pada17 Desember 2013.

Terdapat 2 alasan yang mendasari penelitian skala besar ini [3], yaitu:

• Sekuensing (pengurutan) genom manusia berskala besar hingga saat ini terbatas pada populasi besar perkotaan (metropolitan) atau sejumlah kecil genom dari masing-masing populasi.
• Untuk mengetahui bagaimana persebaran, pencampuran, adaptasi, perubahan ukuran, dan aliran gen masa lalu telah membentuk variasi genom manusia saat ini.

Keragaman Genetik Manusia dan Faktor yang Menyebabkannya

Objek dalam penelitian ini dibagi kedalam beberapa klaster yaitu Eropa, Timur Tengah, Afrika, Amerika, Asia bagian Tengah dan Selatan, Asia Timur serta Oseania (Gambar 2). Populasi di Afrika bagian tengah dan selatan, Amerika-latin, juga Oseania ditemukan sebagai objek yang menampung puluhan hingga ratusan ribu varian genetik umum [3].

Sekuens (urutan) genom dari populasi dengan umur yang lebih tua (archaic) ditemukan dalam populasi modern. Keragaman genom archaic ditemukan pada populasi Afrika, dan telah hilang di sebagian besar populasi non-Afrika. Studi ini juga menunjukkan telah terjadi persilangan antara populasi Afrika, termasuk Cina seperti Han sebagai populasi non-Afrika. Selain itu, percampuran juga terjadi antara populasi arhaic dan modern seperti mbuti yang ada di Afrika (Gambar 3) [3].

Para peneliti mengungkapkan adanya perbedaan komposisi penyusun materi genetik (DNA) dalam hal ini Single Nucleotide Polimorphism (SNP). Perbedaan inilah yang kemudian menyebabkan adanya keragaman genom dalam suatu populasi. Secara sederhana SNP dapat dipahami sebagai perbedaan nukleotida (basa nitrogen) pada genom dari dua individu yang berbeda (Gambar 4) [3,4].

Pada genom manusia, rata-rata perbedaan SNP ditemukan setiap 1250 pasang basa (base pair). Berdasarkan laporan hasil penelitian sebagaimana yang telah disebutkan diatas, ditemukan perbedaan SNP sejumlah 67,3 juta. Penelitian yang dilakukan oleh Bergström, A., dkk. (2020) ini juga menunjukkan bahwa keragaman genom pada tingkat SNP adalah yang tertinggi dibanding aspek lain yang juga ditelusuri [4,3].

Sekelompok peneliti tersebut juga menambahkan bahwa diperkirakan keragaman genom antar manusia saat ini sebagian besar telah terjadi dalam 250.000 tahun terakhir. Dimana prosesnya bersifat bertahap dan dibentuk oleh percampuran gen yang berlangsung secara terus-menerus [3].

Lalu Apa Manfaat Identifikasi SNP pada Genom Manusia?

Para peneliti telah banyak mengidentifikasi SNP yang memiliki keterkaitan dengan peningkatan resiko penyakit kanker dan diabetes tipe 2 [4]. Melalui sebuah pesan singkat (WhatsApp) kepada penulis, peneliti Lembaga Biologi Molekuler (Eijkman Institute) Prof. Herawati Sudoyo mengamini bahwa salah satu manfaat identifikasi SNP adalah kita bisa mengetahui resiko penyakit yang mungkin akan diidap oleh suatu populasi.

Temuan ini cukup mengagumkan pastinya. Hanya saja tetap mengandung sejumlah tantangan atau permasalahan yang harus dipecahkan. Setiap varian genetik yang terkait dengan suatu penyakit biasanya meningkatkan risiko penyakit hanya dalam persentase yang kecil. Selain itu faktor resiko penyakit yang baru diidentifikasi diperkirakan masih sekitar 5-20% [4]. Oleh karena itu, penelitian dan pengembangan bidang ini harus terus dilakukan agar kelak dapat digunakan untuk menurunkan resiko masyarakat terdampak penyakit tertentu.

Referensi

1. https://www.dw.com/id/manfaat-dari-sukses-dekoding-genom-manusia-20-tahun-lalu/a-53045771, diakses pada 7 September 2020 pukul 10.52 WITA.
2. http://majalah1000guru.net/2019/07/genom-genom-yang-kecil/, diakses pada 6 September 2020 pukul 21.31.
3. Anders Bergström, Shane A. McCarthy Ruoyun Hui, Mohamed A. Almarri, Qasim Ayub, Petr Danecek, Yuan Chen, Sabine Felkel, Pille Hallast, Jack Kamm,Hélène Blanché, Jean-François Deleuze, Howard Cann, Swapan Mallick, David Reich, Manjinder S. Sandhu, Pontus Skoglund, Aylwyn Scally, Yali Xue, Richard Durbin, Chris Tyler-Smith, 2020, Insights Into Human Genetic Variation and Population History from 929 Diverse Genomes, Science, 367, 1339, 1-11.
4. Voet, D., Voet, J., G., dan Pratt, C.,W., 2016, Fundamental of Biochemistry: Life at The Molekul Level (5TH Edition), Wiley, United States of America.