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
#StudiVeteriner
#PolicyBrief
#ProffesionalEducation
#ProffesionalLeadership