PELATIHAN METAGENOMIK BAKTERI BERBASIS 16S NANOPORE SEQUENSING

Balai Labkesmas Batam mengikuti  pelatihan metagenomik bakteri berbasis 16S nanopore di Genomik Solidaritas Indonesia (GSI) Jakarta Selatan. Petugas yang mengikuti pelatihan yakni Anita Sofia dan Qodirin Afdhol pada tanggal 11 s.d 13 Juni 2024. Pelatihan ini bertujuan untuk meningkatkan pengetahuan dan kapasitas Labkesmas Batam dalam bidang biologi molekuler.

Materi dan pelatihan yang diberikan yakni :

A.     Pengenalan Oxford Nanopore Technology untuk sekuensing DNA/RNA

Prinsip pembacaan sekuensing menggunakan Oxford Nanopore Technology (ONT) adalah pembacaan disrupsi arus ion, nanopore (pori-pori kecil) atau sering disebut pore akan merekam setiap molekul DNA atau RNA melewati melewati nanopore akan menghambat arus listrik. Setiap nukleotida (basa) yang berbeda menyebabkan hambatan arus yang berbeda. Pola perubahan arus ini dicatat dan dianalisis untuk menentukan urutan basa dalam molekul DNA atau RNA.

B.     Metagenomik

Metagenomik merupakan cabang ilmu genetika molekuler yang mempelajari komunitas mikroba (seperti virus, bakteri dan fungi) dalam suatu sampel/ lingkungan tertentu dengan menganalisis keberadaan suatu mikroba secara molekuler.

Pendekatan metagenomik terdiri dari 2 metode :

1.     Metagenomik dengan whole genome sequensing

Metode ini menargetkan genom/ keseluruhan gen dalam suatu mikroba, hal ini juga memungkinkan untuk melihat adanya mutasi, delesi, insersi ataupun perubahan pada nukleotida yang nantinya bisa dikaitkan dengan resistensi/ Antimicrobial Resistance (AMR).

2.     Metagenomik dengan menggunakan target sekuensing

Metode ini digunakan dengan menargetkan gen tertentu yang umum dipakai sebagai alat identifikasi seperti target 16S rRNA untuk menganalisis keberadaan bakteri.

C.    Metagenomik : Pemeriksaan sekuensing bakteri berbasis 16s rRNA di Laboratorium

Pemeriksaan sekuensing bakteri berbasis 16S rRNA adalah teknik yang digunakan untuk mengidentifikasi dan menganalisis komunitas bakteri dalam suatu sampel. Teknik ini memanfaatkan gen 16S rRNA, yang sangat terkonservasi di antara bakteri tetapi mengandung daerah variabel yang memungkinkan identifikasi spesies.

D.    Pengolahan data dengan bioinformatika

Pembacaan hasil sekuensing sesuai prinsip nanopore dengan menggunakan pore akan membaca setiap nukleotida yang melewatinya dan membentuk pola tertentu. Masing-masing nulkleotida (AGTC) dengan perbedaan molekul yang berbeda akan membentuk pola yang berbeda yang akan diterjemahkan oleh alat proses ini disebut dengan basecalling sehingga data sudah diterjemahkan dalam format fastq. Kemudian proses dilanjutkan dengan Demultiplexing and Trimming, karena hasil pembacaan sekuens masih bercampur dengan sekuens barcode yang ikut dalam proses sekuensing hal ini diperlukan agar data sekuens yang kita dapatkan sudah bersih tanpa adanya tambahan sekuens barcode yang sebelumnya dimasukkan sebagai penanda masing-masing sampel yang sudah di pooling saat proses persiapan sekuesing (sesuai protokol laboratorium). Selanjutnya proses pengolahan data secara bioinfromatika bisa dilakukan dengan 2 cara :

1.     CLI : Commend Line Interface

Merupakan Interaksi Melalui Baris Perintah, CLI memungkinkan pengguna untuk berinteraksi dengan sistem atau perangkat lunak dengan mengetikkan perintah teks langsung ke dalam baris perintah, CLI yang digunakan adalah terminal di Linux menggunakan sistem operasi ubuntu.

2.     GUI : Graphical User Interface

Merupakan Interaksi Berbasis Grafis memungkinkan pengguna untuk berinteraksi dengan sistem atau perangkat lunak melalui antarmuka yang berbasis grafis, seperti menggunakan mouse, ikon, dan menu. Pengolahan data sekuensing secara bioinformatika dapat juga dilakukan menggunakan aplikasi EPI2ME yang merupakan merupakan platform analitik yang dikembangkan oleh ONT dan dirancang khusus untuk memfasilitasi analisis data sekuensing nanopore.

Hasil yang didapatkan baik menggunakan CLI ataupun GUI sama yakni dalam bentuk html wf-metagenomik dan abundance yang nantinya bisa dilakukan interpretasi hasil.

E.     Interpretasi data

Hasil sekuensing 16S rRNA yang sudah diolah dengan bioinformatika dalam bentuk html wf-metagenomik dan abundance kemudian dilakukan interpretasi menggunakan 2 cara, yakni :

a.      Keanekaragaman Alfa

Keanekaragaman dalam sampel: Mengukur kekayaan (jumlah spesies berbeda) dan keseimbangan (distribusi kelimpahan spesies) dalam satu sampel, diantaranya menggunakan indeks Shannon, indeks Simpson.

b.      Keanekaragaman Beta

Keanekaragaman antara sampel: Membandingkan komposisi komunitas mikroba antara sampel yang berbeda, diantaranya menggunakan Bray-Curtis dan Visualisasi menggunakan Analisis Koordinat Utama (PCoA).[Anita]