PENGEMBANGAN ALAT ONLINE UNTUK GENOTYPING PASTEURELLA MULTOCIDA
RINGKASAN EKSEKUTIF
Penyakit septicemia epizootica yang disebabkan oleh Pasteurella multocida B2 merupakan ancaman serius bagi kesehatan ternak, khususnya sapi dan kerbau. Penyakit ini telah tersebar di berbagai wilayah Asia Tenggara, termasuk Indonesia, dan sering kali berujung pada kematian mendalam bagi hewan yang terinfeksi. Mengingat pentingnya diagnosis yang cepat dan akurat, kami mengembangkan sebuah alat online, PmGT, yang memanfaatkan teknologi web 2.0 untuk menggenotipkan P. multocida dari berbagai inang. Dengan menggabungkan genotipe kapsuler, lipopolisakarida (LPS), dan multilocus sequence typing (MLST), PmGT memungkinkan identifikasi strain P. multocida secara efisien dan cepat, berfokus pada karakteristik biologis yang terkait dengan prevalensi penyakit di berbagai inang. Platform ini memberikan kontribusi signifikan untuk pengelolaan dan studi epidemiologi P. multocida, serta mendukung upaya pengendalian penyakit seperti septicemia epizootica di wilayah yang lebih luas. PmGT dapat diakses melalui server yang terintegrasi dan memanfaatkan urutan genom yang dipublikasikan di NCBI, menjadikannya alat diagnostik berbasis genetik yang lebih terjangkau dan mudah digunakan.
1. PENDAHULUAN
Pasteurella multocida adalah patogen zoonosis yang menyebabkan berbagai infeksi pada hewan domestik dan liar, serta berperan penting dalam banyak penyakit hewan menular strategis. Penyakit septicemia epizootica, yang diakibatkan oleh tipe B2 dari P. multocida, mempengaruhi ternak seperti sapi dan kerbau, dan menimbulkan kerugian ekonomi yang signifikan. Penyakit ini memiliki gejala akut dan fatal, menyebar dengan cepat di berbagai negara di Asia. Untuk mendukung pengendalian penyakit ini, diperlukan metode diagnostik yang lebih efisien dan cepat.
Meskipun berbagai metode telah diterapkan, masih terdapat kesenjangan dalam pengembangan alat yang mampu mendiagnosis P. multocida secara cepat berdasarkan genotipenya. Oleh karena itu, pengembangan platform genotipe cerdas PmGT yang berbasis teknologi web 2.0 menjadi langkah strategis untuk membantu mendeteksi strain P. multocida secara lebih akurat dan terjangkau.
2. TUJUAN DAN MOTIVASI
Diagnosis yang cepat dan tepat terhadap P. multocida sangat penting dalam upaya pengendalian penyakit pada hewan. Untuk itu, pemahaman yang lebih mendalam tentang karakteristik mikroba ini sangat diperlukan. Pengenalan tipe mikroba, terutama melalui genotipe, adalah langkah awal yang penting dalam diagnosis dan pengendalian penyakit. Dengan adanya sistem genotipe berbasis teknologi komputasi terbaru, seperti yang dikembangkan dalam platform PmGT, diharapkan dapat memberikan solusi bagi masalah diagnostik yang ada saat ini. Alat ini akan memudahkan para peneliti dan profesional kesehatan hewan dalam mengidentifikasi berbagai strain P. multocida berdasarkan data genom yang ada.
3. METODOLOGI
Platform PmGT dikembangkan menggunakan teknologi web 2.0 untuk memungkinkan genotipe strain P. multocida secara online dengan menggunakan urutan genom yang dipublikasikan di GenBank. Proses ini melibatkan pengunggahan urutan DNA dari berbagai isolat P. multocida, yang kemudian dianalisis melalui server berbasis CentOS menggunakan alat-alat komputasi seperti Apache dan BLAST. Hasil analisis ini ditampilkan secara langsung kepada pengguna melalui antarmuka web yang sederhana dan mudah digunakan. PmGT mampu menganalisis genotipe kapsuler, genotipe LPS, MLST, serta profil gen virulensi dari strain-strain P. multocida yang berasal dari berbagai inang, mulai dari sapi, babi, hingga unggas.
4. TINJAUAN PUSTAKA
Tinjauan pustaka berdasarkan referensi yang ditulis dalam Jurnal atani Tokyo “Contoh Menyusun Policy Brief Kesehatan Hewan” yang berjudul “Policy Brief dari Hasil Studi: Pengembangan Alat Online untuk Genotyping Pasteurella multocida” tanggal 19 Februari 2025.
Selama lebih dari seratus tahun, penelitian terhadap P. multocida telah menunjukkan berbagai perbedaan karakteristik biologis dari patogen ini pada berbagai inang. Metode tradisional berbasis serologi telah lama digunakan untuk mengidentifikasi tipe strain P. multocida, namun pendekatan ini sering kali tidak cukup akurat dan cepat. Sebaliknya, penggunaan metode berbasis DNA, seperti genotiping menggunakan PCR dan urutan genom, telah terbukti lebih efektif dalam menganalisis dan mengidentifikasi berbagai strain P. multocida. PmGT adalah terobosan terbaru dalam bidang ini, yang memungkinkan identifikasi lebih cepat dan akurat dengan menggunakan data genom yang lebih lengkap dan metode bioinformatika terkini.
Dengan adanya platform PmGT, diharapkan dapat mendukung upaya pengendalian penyakit P. multocida di berbagai wilayah, serta memberikan kontribusi penting dalam bidang kedokteran hewan, khususnya dalam mengurangi dampak penyakit seperti septicemia epizootica yang mengancam sektor peternakan.
5. ANALISIS STUDI KASUS DAN PRAKTIK TERBAIK
Pengembangan dan implementasi sistem PmGT (Pneumonic Multocida Genotyping Tool) dimulai dengan pengiriman urutan genom melalui antarmuka pengguna web. Urutan ini kemudian diteruskan ke server CentOS melalui protokol HTTP, dievaluasi dengan program PHP, dan di-BLAST terhadap database genotipe untuk memperoleh hasil yang kemudian dikembalikan ke pengguna melalui web. Proses ini menghasilkan platform PmGT yang dapat diakses melalui tautan http://vetinfo.hzau.edu.cn/PmGT. PmGT menawarkan lima menu utama: (1) Halaman “Beranda” yang memberikan pengenalan bakteri P. multocida; (2) Halaman “Isolat” yang menyediakan informasi genotipe strain P. multocida dari seluruh rangkaian genom yang ada di NCBI dan tautan untuk mengunduh genomnya; (3) Halaman “Genotipe” yang memungkinkan pengguna untuk menentukan apakah isolat yang diduga merupakan strain P. multocida berdasarkan urutan genom yang telah dirangkai; (4) Halaman “Tentang” yang merangkum pedoman penggunaan sistem ini; dan (5) Halaman “Kontak” yang memberikan informasi pengembang.
Dalam uji akurasi, PmGT menunjukkan hasil yang sebanding dengan metode PCR untuk genotipe 52 isolat P. multocida yang diperoleh dari koleksi laboratorium. Genotipe yang dihasilkan oleh PmGT dibandingkan dengan hasil tes PCR yang melibatkan genotipe kapsuler, LPS, dan profil tipe sekuens. Hasil analisis menunjukkan bahwa beberapa gen virulensi, seperti ptfA, fimA, oma87, dan sodC, terdeteksi secara luas pada seluruh urutan genom yang diuji, sementara gen lain, seperti toxA dan tbpA, tidak ditemukan dalam 52 urutan tersebut.
Selain itu, PmGT juga digunakan untuk menganalisis sirkulasi genotipe P. multocida pada berbagai spesies inang. Dengan menganalisis 262 urutan genom P. multocida, sistem ini mengungkapkan bahwa isolat dari berbagai spesies menunjukkan kecenderungan tertentu dalam hal genotipe kapsuler, LPS, dan MLST. Misalnya, strain P. multocida dari babi lebih sering memiliki genotipe kapsuler A dan D, sedangkan strain dari sapi lebih banyak memiliki genotipe A dan B. PmGT juga menunjukkan bahwa beberapa gen virulensi, seperti toxA dan tbpA, hanya ditemukan pada isolat dari inang tertentu, mengindikasikan adanya perbedaan karakteristik genetik berdasarkan jenis inang.
Dengan kemampuan ini, PmGT menawarkan alat yang efektif untuk pemantauan dan identifikasi genotipe P. multocida secara cepat dan akurat, serta memberikan wawasan yang lebih mendalam mengenai distribusi gen virulensi pada berbagai spesies inang.
6. PILIHAN DAN REKOMENDASI KEBIJAKAN
Pasteurella multocida merupakan agen penyebab berbagai penyakit yang dapat menginfeksi beragam spesies inang, termasuk manusia dan primata lainnya. Isolat bakteri ini memiliki banyak variasi serovar atau genotipe yang dapat diklasifikasikan melalui berbagai metode typing. Namun, mengandalkan satu atau dua metode saja tidak cukup untuk memahami karakteristik isolat dari spesies inang yang berbeda maupun kaitannya dengan berbagai penyakit. Misalnya, isolat dari spesies inang yang berbeda bisa memiliki genotipe kapsuler yang sama, tetapi genotipe LPS atau MLST yang berbeda. Bahkan, spesies inang yang sama dengan genotipe kapsuler, LPS, dan MLST yang sama mungkin memiliki faktor virulensi yang berbeda. Oleh karena itu, sistem genotipe gabungan berbasis PCR multipleks telah diusulkan untuk membedakan isolat P. multocida berdasarkan kombinasi kapsuler, LPS, MLST, dan faktor virulensi. Namun, metode ini memerlukan waktu yang lama dan prosedurnya cukup rumit.
Kemajuan dalam bioinformatika kini memungkinkan pemanfaatan data sekuens genom secara menyeluruh untuk mengkarakterisasi bakteri dengan lebih efisien. Teknologi ini dapat mengidentifikasi genotipe kapsuler dan LPS, serta mendeteksi keberadaan adhesin, toksin, atau faktor virulensi lainnya. Dalam studi ini, dikembangkan platform genotipe P. multocida (PmGT) yang mampu membedakan isolat berdasarkan analisis genom lengkap. Validasi sistem ini dilakukan menggunakan koleksi isolat dari laboratorium, dengan hasil yang menunjukkan keakuratan tinggi dalam menentukan genotipe kapsuler, LPS, MLST, dan faktor virulensi dibandingkan dengan metode berbasis PCR multipleks.
Dibandingkan dengan metode typing berbasis PCR maupun serologi tradisional, sistem PmGT memiliki beberapa keunggulan. Platform ini dapat memberikan hasil lebih cepat tanpa memerlukan antisera berkualitas tinggi, sehingga lebih efisien dan hemat biaya dalam studi epidemiologi serta pengelolaan kasus klinis. Dengan PmGT, genotipe P. multocida dari berbagai inang dapat ditentukan berdasarkan analisis genom lengkap, dan hasilnya sesuai dengan temuan dalam studi epidemiologi sebelumnya. Misalnya, strain P. multocida serovar B:2 dan A:3 sering dikaitkan dengan septikemia hemoragik pada sapi dan penyakit pernapasan. Serogrup A dan B masing-masing ditentukan sebagai genotipe kapsuler A dan B melalui PCR multipleks, sementara serovar Heddleston 2 dan 3 dikaitkan dengan genotipe LPS L2 dan L3. Oleh karena itu, sebagian besar strain P. multocida dari sapi diklasifikasikan sebagai A:L3 dan B:L2, dengan strain yang terkait dengan septikemia hemoragik umumnya tergolong ST122 atau dapat dikonfirmasi sebagai ST44 menggunakan database MLST multihost.
Hasil serupa ditemukan pada strain dari spesies inang lain, seperti babi, yang umumnya memiliki genotipe D:L6:ST11, A:L3:ST3, dan A:L6:ST10. Studi epidemiologi sebelumnya juga menunjukkan bahwa genotipe ini, terutama D/L6/ST11, sering dikaitkan dengan penyakit pernapasan babi. Namun, dalam pengujian PmGT, beberapa strain tidak dapat ditentukan genotipenya berdasarkan analisis genom penuh. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh beberapa faktor, seperti kualitas genom yang rendah akibat teknologi pengurutan generasi kedua, keberadaan strain kapsular nontypeable, atau adanya tipe sekuens baru yang belum terdaftar dalam database MLST P. multocida.
Secara keseluruhan, platform PmGT yang menggabungkan analisis genom dengan teknologi web 2.0 menawarkan solusi yang lebih praktis dan efisien untuk identifikasi P. multocida dalam studi epidemiologi maupun aplikasi klinis. Dengan sistem ini, karakterisasi bakteri dapat dilakukan lebih akurat, mempercepat diagnosis, serta mendukung pengambilan keputusan dalam pengendalian penyakit yang disebabkan oleh P. multocida.
7. IMPLEMENTASI DAN LANGKAH SELANJUTNYA
Telah berhasil dikembangkan platform online untuk genotipe P. multocida (PmGT) yang menggabungkan perangkat analisis sekuens genom lengkap dengan teknologi web 2.0. Dengan menggunakan sistem ini, kita dapat dengan mudah mengetahui genotipe isolat P. multocida dari berbagai spesies inang. Oleh karena itu, platform PmGT ini diharapkan menjadi alat yang lebih praktis untuk diagnosis P. multocida, baik dalam studi epidemiologi maupun dalam pengaturan klinis, sehingga mempermudah pemantauan dan pengendalian penyakit yang disebabkan oleh bakteri ini.
8. KESIMPULAN
Kajian ini berhasil mengembangkan platform online untuk genotipe P. multocida (PmGT) yang memanfaatkan analisis sekuens genom lengkap dan teknologi web 2.0. Sistem ini memungkinkan identifikasi genotipe P. multocida dari berbagai spesies inang, menjadikannya solusi yang lebih mudah dan efisien untuk diagnosis dalam studi epidemiologi dan pengaturan klinis. Selain itu, hasil kajian ini memberikan contoh pengembangan perangkat cepat dan efisien untuk diagnosis bakteri menggunakan sekuens genom lengkap, seiring dengan kemajuan kecerdasan buatan di masa depan. Semua data yang disajikan dalam kajian ini dapat diakses melalui repositori online, dengan nama repositori dan nomor aksesi yang tersedia di alamat berikut: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/, dengan nomor aksesi MN938443-MN938455 dan MT570166~MT570166.
SUMBER
Pudjiatmoko. “Contoh Menyusun Policy Brief Kesehatan Hewan” yang berjudul “Policy Brief dari Hasil Studi: Pengembangan Alat Online untuk Genotyping Pasteurella multocida”. Jurnal Atani Tokyo, 19 Februari 2025. https://atanitokyo.blogspot.com/2025/02/contoh-policy-brief-kesehatan-hewan.html
No comments:
Post a Comment