Jangan Tahu Namanya Aja, Yuk Ketahui Apa itu Tes COVID-19 Metode PCR

Saat ini hampir seluruh masyarakat Indonesia sedang heboh membicarakan tes PCR (polymerase chain reaction). Ya, metode ini telah digunakan untuk mendeteksi seseorang terjangkit penyakit COVID-19 atau tidak. Pemerintah juga berencana memproduksi sendiri reagen untuk tes PCR, sebelumnya Indonesia masih melakukan impor reagen PCR.

Kalau kamu cuma tahu kepanjangan PCR doang jangan bangga dulu ya guys. Akan lebih keren kalau kalian mengetahui apa itu sebenarnya PCR dan bagaimana sistem kerjanya. Mau kan jadi keren? Yuk baca artikel ini dengan saksama..

Polymerase chain reaction (PCR) adalah teknik biologi molekuler yang populer untuk mereplikasi (meniru) untaian DNA secara enzimatik tanpa menggunakan organisme hidup, seperti E. coli atau ragi. Dikarenakan dapat melakukan peniruan, teknik ini memungkinkan sejumlah kecil molekul DNA diperbanyak berkali-kali bahkan secara eksponensial. Dengan lebih banyak DNA yang tersedia, analisis menjadi lebih mudah dibandingkan jenis tes lain. Tes ini banyak diterapkan di laboratorium medis dan biologi^[5].

Tahukah anda? Ternyata tes ini tidak hanya dapat mendeteksi COVID-19, tapi juga penyakit lain seperti HIV, CMV, Mycoplasma, Pneumonia, kanker, Syphilis, penyakit akibat jamur & Protozoa, hepatitis. dll. Alat ini juga banyak dimanfaatkan di dunia forensik seperti untuk mengecek sidik jari secara genetik^[1-4].

Bagaimana PCR bekerja? Menurut Rahman^[5], proses PCR terdiri dari serangkaian dua puluh sampai tiga puluh lima siklus. Dimana masing-masing siklus terdiri dari tiga langkah utama. Langkah pertama, DNA beruntai ganda harus dipanaskan hingga 94-96^oC untuk memisahkan untaian. Langkah ini disebut denaturing. Denaturing adalah proses memecah ikatan hidrogen yang menghubungkan dua untai DNA. Tujuan dari denaturing ini adalah untuk memperoleh DNA template yang nantinya akan ditranskripsi pada langkah kedua. DNA template adalah rantai DNA target yang fungsinya seperti “cetakan” untuk DNA primer. . Waktu yang dibutuhkan untuk proses ini adalah satu hingga lima menit.

Setelah memisahkan untaian DNA, suhu diturunkan sehingga untaian DNA primer dapat menempelkan diri pada untaian DNA tunggal (DNA Template). Langkah kedua ini disebut anil. Suhu pada tahap ini tergantung pada untaian DNA primer dan biasanya di bawah suhu lelehnya (45-60^oC). Suhu yang salah selama langkah anil bisa menghasilkan untaian primer yang tidak mengikat pada DNA templat sama sekali, atau mengikat secara acak. Proses ini membutuhkan waktu 1-2 menit. DNA primer adalah DNA buatan yang pendek dengan kode yang telah disusun menyesuaikan DNA target. DNA primer ini bisa diibaratkan starter dalam langkah selanjutnya.

Terakhir atau langkah ketiga, DNA-Polymerase harus mengisi untaian yang hilang. DNA-Polymerase adalah enzim yang mensintesis molekul DNA. Dalam hal ini, DNA-Polymerase akan mencetak DNA dengan bantuan nukleotida hingga didapatkan hasil yang diinginkan . Tahap ini dimulai pada proses anil (Langkah 2) dan bekerja sepanjang untai DNA (Sisa rantai DNA). Langkah ini disebut ekstensi. Temperatur ekstensi tergantung pada DNA. Waktu yang dibutuhkan untuk langkah ini tergantung pada DNA-Polymerase itu sendiri dan tergantung pada panjang bagian DNA yang akan diperpanjang. Proses ini akan dicicil 1 menit per 1 kbp (kilo base pairs atau kilo pasangan basa). Proses ini akan diulang hingga mencapai 35 siklus. Kenapa perlu 35 siklus? semakin banyak salinan maka hasil yang diperoleh akan semakin akurat dan gambaran virus akan semakin jelas. Namun perlu diperhatikan bahwa apabila siklus berlebih, maka dapat menghasilkan DNA yang tidak sesuai target sehingga menurunkan keakuratan hasil[5].

Jenis PCR yang Digunakan Di Indonesia

PCR ternyata tidak hanya dalam satu jenis, tapi terdiri atas berbagai macam jenis. Jenis yang digunakan di Indonesia saat ini adalah RT PCR. RT PCR (atau Reverse Transcription PCR) adalah metode PCR yang biasanya digunakan apabila DNA suatu organisme adalah RNA (contoh kasus virus korona), sehingga perlu adanya transkripsi dari RNA menjadi cDNA agar RNA dapat diproses[5].

Genom SARS-COV-2

Genom SARS-CoV-2 telah diurutkan oleh para peneliti Tiongkok. Terdapat sekitar 30.000 basis molekul RNA yang memiliki 15 genus, termasuk genus S yang berisi sebuah protein yang terletak di permukaan luar virus yang viral (sebagai perbandingan, genom kita berbentuk sebuah spiral ganda DNA dengan basis ukuran 3 miliar dan memiliki sekitar 30.000 genus). Analisis genomis komparatif telah menunjukkan bahwa SARS-CoV-2 berasal dari kelompok Betacoronaviruses dan sangat dekat dengan SARS-CoV, yang bertanggung jawab untuk sebuah pandemi pneumonia akut yang timbul pada November 2002 di Provinsi Guandong di Cina dan menyebar ke 29 negara pada 2003. Total 8.098 kasus tercatat, termasuk 774 kematian[7].

Diketahui bahwa kelelawar dari genus Rhinolophus (kemungkinan beberapa spesies gua) yang menimbulkan virus ini dan karnivora berjumlah sedikit, musang palem (Paguma larvata) kemungkinan menjadi hewan penghubung antara kelelawar dan kasus manusia yang pertama. Sejak itu banyak Betacoronaviruses telah ditemukan, umumnya di kelelawar, tapi juga di manusia. Contohnya RaTG13, terbatas pada sebuah kelelawar dari spesies Rhinolophus affinis yang ditemukan di Provinsi Yunan Cina, akhir-akhir ini telah dianggap sangat mirip dengan SARS-CoV-2, dengan urutan genom yang mirip sampai 96%. Hasil-hasil ini mengindikasikan bahwa kelelawar, khususnya spesies dari genus Rhinolophus menjadi reservoir virus SARS-CoV dan SARS-CoV-2[7].

Bagaimana PCR Mendeteksi Virus Corona?

Jika uraian sebelumnya menjelaskan tentang proses PCR secara molekuler, sekarang penulis akan menjelaskan aplikasi PCR untuk mendeteksi Virus Korona (SARS-CoV-2). Pertama-tama, sampel diambil dengan cara menyeka bagian hidung atau tenggorokan yang disebut dengan tes swab. Pengambilan sampel ini memang terasa sakit, tapi hanya sementara. Selanjutnya, sampel tersebut dimasukkan ke dalam mesin PCR. Biasanya proses di mesin PCR melibatkan penambahan reagen dan enzim, serta memainkan suhu campuran yang dikenal sebagai siklus termal^[6].

Saat sampel sudah di laboratorium, peneliti mengekstrak asam nukleat (DNA dan RNA) pada sampel tes swab yang menyimpan genom (keseluruhan informasi genetik) virus. Peneliti dapat memperkuat daerah genom dengan menggunakan RT PCR seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Sampel jadi besar, maka salinannya dapat dibandingkan secara lebih akurat dengan genom virus corona.

Virus corona penyebab COVID-19 memiliki hampir 30 ribu nukleotida (blok bangunan DNA dan RNA). Sebagai contoh, tes PCR yang dikembangkan Fakultas Kedokteran University of Washington hanya menargetkan 100 nukleotida yang spesifik untuk virus corona. 100 nukleotida termasuk dua gen dalam genom virus corona. Sampel dianggap positif jika ditemukan dua gen ini^[6].

Kelebihan dan Kekurangan Metode PCR

Kelebihan PCR^[5] :

• PCR dapat digunakan untuk mendiagnosis banyak penyakit manusia, berbagai eksperimen, dan analisis
• PCR juga penting untuk uji genetika (Seperti uji DNA)
• PCR memiliki sensitivitas tinggi (95-100%) dan spesivisitas (100%)

Kekurangan PCR^[5] :

• Membutuhkan instrumen mahal seperti thermal cycler, agargel diffusion tray, DNA separation kit, serta bahan kimia & pereaksi lainnya yang tidak semua laboratorium mampu membelinya.
• Membutuhkan tenaga kerja yang terlatih, berpengalaman, dan berkualitas.
• Membutuhkan ruangan yang dilengkapi dengan AC, dehumidifier, dan fasilitas aliran laminar.
• Hasil false positives dan false negatives dapat menurunkan spesifisitas dan sensitivitas

Sekilas kita akan melihat bahwa kekurangan dari PCR adalah membutuhkan fasilitas seperti BSL. BSL (Biosafety Level) adalah adalah serangkaian tindakan pencegahan pencemar biologis yang diperlukan untuk mengisolasi agen biologis berbahaya di fasilitas laboratorium tertutup[8]. Ada 4 level BSL, dan PCR termasuk ke dalam BSL level 2. Adapun persyaratan dari BSL level 2 ini adalah :

• Personil laboratorium memiliki pelatihan khusus dalam menangani agen patogen dan diarahkan oleh para ilmuwan dengan pelatihan lanjutan.
• Akses ke laboratorium terbatas ketika pekerjaan sedang dilakukan.
• Tindakan pencegahan ekstrim dilakukan dengan benda tajam yang terkontaminasi.
• Prosedur tertentu di mana aerosol menular atau percikan dapat dibuat dilakukan di lemari pengaman biologis atau peralatan penahanan fisik lainnya

Sumber :

[1] Ahmet  Genc,    Fadime  Eroglu,  Ismail Soner Koltas.  Detection  of  Plasmodium  vivax  by  Nested  PCR  and Real-Time PCR. The Korean Journal of  Parasitology

[2] Chai Fung Pui, Woan Chwen Wong, Lay Ching Chai, et al. 2011. Multiplex PCR for the concurrent detection and differentiation  of  Salmonella  spp.,  Salmonella  Typhi and Salmonella Typhimurium. Trop Med Health 2011 March; 39(1): 9-15.

[3] Hasan MM, Hossain MA, Paul  SK, et al. 2012. Evaluation of  PCR  with  culture  for  the  diagnosis  of  pulmonary tuberculosis.  Mymensingh  Med J. 21(3):399-403

[4] Lijun Wang, Haitong Gu, Xinxin Lu. 2012.  A rapid low-cost real-time  PCR  for the detection  of  klebsiella pneumonia carbapenemase genes. Ann Clin Microbiol Antimicrob 11: 9.

[5] Rahman, Md & Uddin, Muhammed & Sultana, Razia & Moue, Arumina & Setu, Muntahina. 2013. Polymerase Chain Reaction (PCR): A Short Review. Anwer Khan Modern Medical College Journal.

[6] https://www.cnnindonesia.com/gaya-hidup/20200330115925-284-488233/seluk-beluk-pcr-tes-yang-disebut-lebih-akurat-deteksi-corona diakses pada 30 April 2020

[7] https://theconversation.com/asal-usul-coronavirus-analisis-genom-menemukan-dua-virus-telah-bergabung-134696 diakses pada 1 May 2020.

[8] World Health Organization. 2004. “Laboratory biosafety manual : Third edition“. Geneva : World Health Organization.