Mengenal Oxford Nanopore Technology Next-Generation Sequencing

        Sekuens DNA merupakan format tunggal yang memungkinkan pengumpulan data throughput tinggi untuk berbagai fenomena biologis. Dalam tiga tahun terakhir, platform pengurutan DNA paralel yang besar telah tersedia secara luas, yang mengurangi biaya pengurutan DNA lebih dari dua kali lipat dan menempatkan kapasitas pengurutan pusat genom utama di tangan masing-masing penyelidik.

        Ada teknologi terbaru yang berkembang pesat dan memberikan akses kepada para peneliti untuk melakukan pengurutan DNA dengan mudah. Namun, meskipun teknologi ini menjanjikan, para peneliti masih menghadapi beberapa tantangan dalam jangka pendek. Beberapa tantangan tersebut meliputi pengembangan protokol yang kuat untuk membuat pustaka pengurutan, menemukan pendekatan baru yang efektif untuk menganalisis data, dan seringkali harus mempertimbangkan ulang desain eksperimen. Teknologi baru Sekuensing DNA generasi mendatang yang kemudian populer disebut Next-Generation Sequencing (NGS) memiliki potensi untuk mempercepat penelitian biologi dan biomedis secara dramatis dengan memungkinkan analisis genom yang komprehensif.

Apa itu data Next-Generation Sequencing (NGS)

        NGS atau Next-Generation Sequencing adalah teknologi sekuensing DNA yang memungkinkan kita untuk membaca sekuens DNA secara cepat dan efisien. Teknologi ini telah mengalami perkembangan pesat dalam beberapa tahun terakhir dan telah menjadi alat utama dalam bidang genetika dan biologi molekuler. NGS memungkinkan kita untuk memahami kompleksitas genom manusia dan organisme lainnya dengan cara yang tidak mungkin dilakukan sebelumnya.

Next-Generation Sequencing (NGS) Workflow & Analysis

        NGS Workflow terdiri dari beberapa tahapan, yaitu persiapan sampel, sekuensing, dan analisis data. Tahap persiapan sampel melibatkan isolasi DNA atau RNA dari sampel biologis, seperti darah, jaringan, atau sel. Sekuensing dilakukan dengan menggunakan platform NGS, seperti Illumina, Ion Torrent, atau PacBio. Setelah sekuensing, data yang dihasilkan perlu dianalisis untuk menghasilkan informasi yang berguna. Analisis data melibatkan banyak tahap, seperti kualitas kontrol, pemotongan adaptor, pemetaan sekuens ke referensi genom, pemangkasan dan penyusunan sekuens, dan identifikasi variasi genetik.

        Baca Juga : Spirometer Alat Spirometri Pengukur Fungsi Kapasitas Vital Paru-Paru

Pemanfaatan Next-Generation Sequencing (NGS) pada Bidang Biomolekular, Genetika, Epigenetika dan Mikrobioma

        NGS Workflow dan Analysis sangat penting dalam bidang biologi molekuler dan genetika. Dalam bidang medis, NGS telah digunakan untuk diagnosis penyakit genetik, kanker, dan infeksi. Dalam bidang pertanian, NGS telah digunakan untuk meningkatkan produktivitas tanaman dan hewan. Dalam bidang lingkungan, NGS telah digunakan untuk memahami keanekaragaman hayati dan ekosistem.

        Salah satu aplikasi utama dari NGS adalah pemetaan genom manusia. Pemetaan genom manusia telah menghasilkan penemuan penting tentang hubungan antara variasi genetik dan penyakit manusia. Pemetaan genom juga telah membantu mengidentifikasi gen yang bertanggung jawab atas sifat-sifat manusia, seperti warna mata, kecerdasan, dan risiko penyakit.

        NGS juga telah digunakan dalam bidang epigenetika, yang mempelajari modifikasi kimia pada DNA dan protein yang terkait dengan ekspresi gen. Dengan menggunakan NGS, kita dapat memetakan modifikasi epigenetik pada genom manusia dan organisme lainnya. Informasi ini dapat membantu kita memahami bagaimana modifikasi epigenetik memengaruhi perkembangan dan penyakit.

        Dalam bidang lingkungan, NGS telah digunakan untuk memahami keanekaragaman hayati dan ekosistem. NGS juga telah digunakan untuk memahami mikrobioma, yaitu komunitas mikroorganisme yang hidup di dalam tubuh manusia dan hewan. Informasi ini dapat membantu kita memahami bagaimana mikrobioma memengaruhi kesehatan dan penyakit.

        Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa NGS adalah teknologi sekuensing DNA yang telah mengalami perkembangan pesat dalam beberapa tahun terakhir. NGS Workflow dan Analysis sangat penting dalam bidang biologi molekuler dan genetika. NGS telah digunakan untuk banyak aplikasi, seperti pemetaan genom manusia, diagnosis penyakit, peningkatan produktivitas pertanian, dan pemahaman keanekaragaman hayati dan ekosistem. Dalam beberapa tahun ke depan, NGS diharapkan akan terus berkembang dan memberikan manfaat yang lebih besar bagi manusia dan lingkungan.

Oxford Nanopore Technology Next-Generation Sequencing (ONT NGS)

       Oxford Nanopore Technologies (ONT) adalah sebuah perusahaan yang berbasis di Inggris dan telah mengembangkan teknologi disruptif untuk sekuensing DNA dengan menggunakan sensor nanopori yang dikenal sebagai ONT NGS. Teknologi  Oxford Nanopore Technology (ONT) NGS memungkinkan sekuensing langsung dari untai DNA dengan cara melewatkannya melalui pori kecil yang terbuat dari bahan nanopori. Proses ini menghasilkan sinyal listrik yang dideteksi dan digunakan untuk mengidentifikasi nukleotida dalam urutan DNA secara real-time. 

        Potensi teknologi  Oxford Nanopore Technology (ONT) NGS sangat besar dalam merevolusi sekuensing DNA karena memungkinkan sekuensing secara real-time, portabel, dan scalable dari DNA dalam berbagai aplikasi, termasuk diagnostik medis, pemantauan lingkungan, dan genomik pertanian. ONT NGS telah digunakan dalam berbagai bidang penelitian, termasuk epigenetika, metagenomik, dan penelitian kanker. Teknologi ini telah mengalami perkembangan pesat dalam beberapa tahun terakhir dan menjadi alat utama dalam bidang bioinformatika. Dengan menggunakan ONT NGS, kita dapat memahami lebih lanjut kompleksitas genom manusia dan organisme lainnya dengan cara yang lebih efektif.

Tahapan Pengolahan Data Sekuensing dengan ONT NGS

        Pengolahan data sekuensing dengan ONT NGS melibatkan beberapa tahapan, yaitu persiapan sampel, sekuensing, dan analisis data. 

1. Tahap persiapan sampel melibatkan isolasi DNA dari sampel biologis, seperti darah, jaringan, atau sel. Setelah itu, DNA diubah menjadi fragmen-fragmen pendek dan dilakukan persiapan dengan menggunakan kit ONT. 
2. Sekuensing dilakukan dengan menggunakan platform ONT, seperti MinION, GridION atau PromethION. 
3. Setelah sekuensing, data yang dihasilkan perlu dianalisis untuk menghasilkan informasi yang berguna. Analisis data melibatkan banyak tahap, seperti kualitas kontrol, pemotongan adaptor, pemetaan sekuens ke referensi genom, pemangkasan dan penyusunan sekuens, dan identifikasi variasi genetik.

Keunggulan Pengolahan Data Sekuensing dengan ONT NGS

        Salah satu keunggulan ONT NGS adalah kemampuannya untuk menghasilkan sekuens DNA yang sangat panjang. Sekuens DNA yang panjang ini memungkinkan kita untuk memahami lebih lanjut kompleksitas genom manusia dan organisme lainnya. ONT NGS juga memungkinkan kita untuk melakukan sekuensing real-time, sehingga kita dapat memantau proses sekuensing secara langsung dan mengambil tindakan yang diperlukan.

Alat Bioinformatika dalam Pengolahan Data Sekuensing dengan ONT NGS

        Pengolahan data sekuensing dengan ONT NGS juga melibatkan banyak alat bioinformatika yang digunakan untuk analisis data. Beberapa alat bioinformatika yang penting dalam pengolahan data sekuensing dengan ONT NGS antara lain Guppy, Porechop, Minimap2, dan Canu. 

1. Guppy adalah perangkat lunak yang digunakan untuk memproses data sekuensing yang dihasilkan oleh platform ONT. 
2. Porechop digunakan untuk memotong adaptor dari sekuens yang dihasilkan oleh ONT NGS.
3. Minimap2 adalah alat pemetaan sekuens yang digunakan untuk memetakan sekuens DNA ke referensi genom. 
4. Canu adalah alat perakitan genom yang digunakan untuk menyusun sekuens DNA yang sangat panjang menjadi genom yang utuh.

Tantangan dan Masalah Pengolahan Data Sekuensing dengan ONT NGS

        Pengolahan data sekuensing dengan ONT NGS juga melibatkan banyak tantangan dan masalah. Beberapa masalah yang sering terjadi dalam pengolahan data sekuensing dengan ONT NGS antara lain kesalahan sekuensing, kesalahan pemetaan, dan variasi genetik. Kesalahan sekuensing dapat terjadi karena kesalahan dalam proses sekuensing atau karena kesalahan dalam persiapan sampel. Kesalahan pemetaan dapat terjadi karena variasi genetik atau karena kesalahan dalam algoritma pemetaan. Variasi genetik dapat terjadi karena mutasi atau karena variasi alami antara individu.

Kesimpulan

        Oxford Nanopore Technology (ONT) NGS adalah teknologi disruptif sekuensing DNA untuk membaca sekuens DNA secara real-time menggunakan sensor nanopori. Teknologi sekuensing DNA ini telah mengalami perkembangan pesat dalam beberapa tahun terakhir. Pengolahan data sekuensing dengan ONT NGS terdiri dari beberapa tahapan, yaitu persiapan sampel, sekuensing, dan analisis data. ONT NGS memiliki keunggulan dalam kemampuannya untuk menghasilkan sekuens DNA yang sangat panjang dan melakukan sekuensing real-time. Meskipun ONT NGS memiliki banyak keunggulan, pengolahan data sekuensing dengan ONT NGS juga menghadapi banyak tantangan dan masalah. Oleh karena itu, diperlukan penelitian yang lebih lanjut untuk mengatasi tantangan dan masalah yang terkait dengan pengolahan data sekuensing dengan ONT NGS.

Referensi

• http://www.nanoporetech.com
• Shendure J, Ji H. Next-generation DNA sequencing. Nat Biotechnol. 2008 Oct;26(10):1135-45. doi: 10.1038/nbt1486. PMID: 18846087.