Institut Teknologi Bandung

Komputasi biologi adalah pengembangan metode komputasi untuk memecahkan permasalahan pada bidang biologi. Sedangkan bioinformatika merupakan penggunaan atau pengaplikasian dari komputasi biologi untuk menganalisis data yang didapatkan dari suatu eksperimen.

“Komputasi biologi ataupun bioinformatika sering disalahpahami sebagai suatu metode yang menggantikan eksperimen, tetapi sesungguhnya komputasi biologi dan bioinformatika hadir untuk mempermudah interpretasi data eksperimen”, papar Yusuf.

Bioinformatika dapat digunakan dalam genomic surveillance yaitu untuk memonitor perubahan yang terjadi pada virus. Perubahan karakteristik suatu organisme yang dapat diamati secara langsung (fenotipe) terjadi akibat adanya perubahan fungsi biologis yang berkaitan dengan perubahan struktur enzim akibat perubahan kode genetik. “Perlu diketahui bahwa setiap mutasi yang terjadi tidak selalu berbahaya,” jelas Yusuf.

Sebagai contoh, virus dengan materi genetik RNA cenderung mudah bermutasi di mana mutasi ini dapat melemahkan virulensi dari virus. Perubahan pada tingkatan molekular ini dapat dilihat dan disimulasikan dengan bantuan bioinformatika untuk mengetahui efeknya. Mutasi pada virus akan berpotensi berbahaya jika terletak pada sisi aktif serta memperkuat interaksi antara virus dengan sel inang.

Selanjutnya, bioinformatika dapat digunakan untuk mengoptimasi adsorpsi antibodi pada nanopartikel. Rapid test merupakan salah satu metode yang digunakan dalam uji diagnostik. Prinsip dari rapid test yaitu adanya interaksi antigen dari virus dengan antibodi tubuh manusia. Interaksi ini dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti pH yang dapat memengaruhi distribusi muatan.

“Dengan komputasi biologi, dapat dilakukan perhitungan terkait potensial elektrostatik pada permukaan antibodi untuk menentukan pH pada pengikatan antigen yang optimal sehingga dapat digunakan untuk mendesain kit diagnostik yang lebih baik,” jelas Yusuf.

Terakhir, bioinformatika dapat digunakan untuk mendesain vaksin. Proses pembuatan vaksin sendiri terdiri dari tahapan eksplorasi, uji klinis, dan perizinan. Tahapan eksplorasi mencakup studi yang dilakukan untuk menemukan komponen yang dapat digunakan sebagai vaksin.

Saat ini, sudah banyak dikembangkan vaksin yang berbasis protein dan RNA. Berbeda dengan dulu, vaksin berasal dari partikel virus yang telah dilemahkan, di mana proses pembuatan vaksin membutuhkan waktu yang sangat lama yaitu mencapai beberapa tahun. Penggunaan bioinformatika dalam desain vaksin dapat mempercepat proses pengembangkan vaksin, terutama pada bagian eksplorasi.

Studi bioinformatika dalam pengembangan produk diagnostik dan vaksin banyak melibatkan pemodelan dinamika molekul. Simulasi yang digunakan dapat memberikan gaya eksternal kepada molekul sehingga menggambarkan interaksi yang diharapkan dari suatu molekul secara alami.

“Simulasi molekular dapat disebut sebagai computational microscope, dengan melihat dinamika molekul maka kita dapat memahami molekul lebih baik,” papar Yusuf. Sebagai penutup, Yusuf mengatakan, “Pemodelan molekul adalah cara membangun ‘chemistry’ dengan molekul-mu.”

Reporter: Ghina Aulia (Mikrobiologi, 2019)