(8) TUGAS 4 : SOFTSKILL

TUGAS 4 SOFTSKILL

BIOINFORMATIKA

1.      PENGERTIAN BIOINFORMATIKA

Bioinformaika adalah suatu ilmu atau metode mengumpulkan, dan menganalisa data biologi yang bersifat kompleks seperti data DNA, RNA, dan protein, menggunakan pendekatan komputasi. Bioinformatika melibatkan bidang ilmu komputer, matematika, dan statistik dalam memproses informasi yang masif dan sulit untuk dianalisa secara manual. Bidang ini berkembang seiring dengan penambahan data biologi yang terus bertambah secara cepat, terutama di awal tahun 2000-an ketika peneliti berhasil mengumpulkan genome manusia.

Berbeda dengan komputasi biologi atau computational biology yang bertujuan untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan biologi menggunakan teknik komputasi, bioinformatika lebih berfokus pada proses komputasi.

Ilmu bioinformatika lahir atas insiatif para ahli ilmu komputer berdasarkan Artificial Intelligence. Mereka berpikir bahwa semua gejala yang ada di alam ini bisa dibuat secara artificial melalui simulasi dari gejala-gejala tersebut. Untuk mewujudkan hal ini diperlukan data-data yang menjadi kunci penentu tindaktanduk gejala alam tersebut, yaitu gen yang meliputi DNA atau RNA. Perangkat utama Bioinformatika adalah software dan didukung oleh kesediaan internet dan server World Wide Web (WWW).

Syarat utama yang harus dimiliki dalam bidang bioinformatika adalah keberadaan database. Database informasi dasar saat ini telah tersedia. Untuk database DNA yang utama adalah GenBank (Amerika Serikat). Sementara untuk protein, databasenya dapat ditemukan di Swiss-Prot (Swiss) untuk sekuen asam aminonya, dan Protein Data Bank (PDB) untuk struktur tiga dimensinya.

2.      SEJARAH SINGKAT BIOINFORMATIKA

Sejarah lahirnya bioinformatika Istilah bioinformatika mulai dikemukakan pada pertengahan era 1980-an untuk mengacu pada penerapan komputer dalam biologi. Namun demikian, penerapan bidang-bidang dalam bioinformatika (seperti pembuatan basis data dan pengembangan algoritma untuk analisis sekuens biologis) sudah dilakukan sejak tahun 1960-an. Kemajuan teknik biologi molekuler dalam mengungkap sekuens  biologis dari protein (sejak awal 1950-an) dan asam nukleat (sejak 1960-an) mengawali perkembangan basis data dan teknik analisis sekuens biologis.

Basis data sekuens protein mulai dikembangkan pada tahun 1960-an di Amerika Serikat dan Jerman (pada European Molekular Biology Laboratory). Penemuan teknik sekuensing DNA yang lebih cepat pada pertengahan 1970-an menjadi landasan terjadinya ledakan sejumlah sekuens DNA yang berhasil diungkapkan pada tahun 1980-an dan 1990-an, menjadi salah satu pembuka jalan bagi proyek-proyek pengungkapan genom, meningkatkan kebutuhan akan pengelolaan dan analisis sekuens, dan pada akhirnya lahirlah bioinformatika.

3.      PENERAPAN PADA BIOINFORMATIKA

·         Bioinformatika dalam Medis

Bioinformatika merupakan hal yang baru, hal ini tidak dapat lepas dari perkembangan biologi molekul modern yang ditandai dengan kemampuan manusia untuk memahami genom, yaitu Blue Print informasi genetik yang menentukan sifat dari setiap makhluk hidup yang disandi dalam bentuk pita molekul DNA (asam deoksiribonukleat). Bioinformatika adalah salah satu cabang baru ilmu biologi yang merupakan perpaduan antara biologi dan teknologi informasi. Menurut Durso (1997) bioinformatika adalah manajemen dan analisis informasi biologis yang disimpan dalam database.

Pada awal perkembangan ilmu pengetahuan. Para pakar biologi molekuler, ahli biologi melakukan pengambilan data biologis dengan menggunakan eksperimen atau pendekatan lainnya. Data tersebut disimpan di dalam suatu database, struktur protein, dan data sekuen protein. Data yang masif tersebut tidak dapat dianalisa secara efektif karena keterbatasan manusia. Oleh karena itu, dibutuhkan ahli komputer untuk membantu kerja dari ahli biologi.

Sehingga dapat ditarik kesimpulan jika Bioinformatika adalah bidang ilmu yang mempelajari teknik komputasi dalam melakukan pengumpulan dan analisa data biologis kompleks. Biologi, ilmu komputer, matematika, dan statistika memiliki peranan penting di dalam bidang bioinformatika. Kehadiran bioinformatika tidak terlepas dari data biologi yang masif dan sulit dikelola secara manual sehingga menjadi tren penelitian di bidang biologi saat ini.

·         Bioinformatika dalam Pertenakan

Bioinformatika sendiri didefinisikan sebagai ilmu yang yang mempelajari teknik komputasional untuk mengelola dan menganalisis informasi biologis suatu mahluk hidup. Bidang ini mencakup penerapan metode matematika, statistika, dan informatika untuk memecahkan masalah-masalah biologis, terutama dengan menggunakan sekuens DNA dan asam amino serta informasi yang berkaitan dengannya. Contoh topik utama bidang ini meliputi basis data untuk mengelola informasi biologis, penyejajaran sekuens (sequence alignment), prediksi struktur untuk meramalkan bentuk struktur protein maupun struktur sekunder RNA, analisis filogenetik, dan analisis ekspresi gen. Melalui teknologi bioinformatika dapat melakukan analisa data molekuler, karakterisasi mikroorganisme dan rekayasa genetik, terutama untuk deteksi penyakit hewan maupun pengembangan teknologi vaksin.

·         Bioinformatika dalam Bidang Klinis

Bioinformatika dalam bidang klinis sering disebut sebagai informatika klinis (clinical informatics). Aplikasi dari informatika klinis ini berbentuk manajemen data-data klinis dari pasien melalui Electrical Medical Record (EMR) yang dikembangkan oleh Clement J. McDonald dari Indiana University School of Medicine pada tahun 1972. McDonald pertama kali mengaplikasikan EMR pada 33 orang pasien penyakit gula (diabetes). Sekarang EMR ini telah diaplikasikan pada berbagai penyakit. Data yang disimpan meliputi data analisa diagnosa laboratorium, hasil konsultasi dan saran, foto rontgen, ukuran detak jantung, dan lain lain. Dengan data ini dokter akan bisa  menentukan obat yang sesuai dengan kondisi pasien tertentu dan lebih jauh lagi, dengan dibacanya genom manusia, akan memungkinkan untuk mengetahui penyakit genetik seseorang, sehingga penanganan terhadap pasien menjadi lebih akurat.

·         Bioinformatika dalam Computational Biology

Computational biology merupakan bagian dari Bioinformatika (dalam arti yang paling luas) yang paling dekat dengan bidang Biologi umum klasik. Fokus dari computational biology adalah gerak evolusi, populasi, dan biologi teoritis daripada biomedis dalam molekul dan sel. Tak dapat dielakkan bahwa Biologi Molekul cukup penting dalam computational biology, namun itu bukanlah inti dari disiplin ilmu ini. Pada penerapan computational biology, model-model statistika untuk fenomena biologi lebih disukai dipakai dibandingkan dengan model sebenarnya. Dalam beberapa hal cara tersebut cukup baik mengingat pada kasus tertentu eksperimen langsung pada fenomena biologi cukup sulit. Tidak semua dari computational biology merupakan Bioinformatika, seperti contohnya Model Matematika bukan merupakan Bioinformatika, bahkan meskipun dikaitkan dengan masalah biologi

·         Bioinformatika dalam Biophysics

Biologi molekul sendiri merupakan pengembangan yang lahir dari biophysics. Biophysics adalah sebuah bidang interdisipliner yang mengaplikasikan teknik-teknik dari ilmu Fisika untuk memahami struktur dan fungsi biologi (British Biophysical Society). Sesuai dengan definisi di atas, bidang ini merupakan suatu bidang yang luas. Namun secara langsung disiplin ilmu ini terkait dengan Bioinformatika karena penggunaan teknik-teknik dari ilmu Fisika untuk memahami struktur membutuhkan penggunaan TI.

·         Bioinformatika dalam Cheminformatics

Cheminformatics adalah kombinasi dari sintesis kimia, penyaringan biologis, dan pendekatan data-mining yang digunakan untuk penemuan dan pengembangan obat (Cambridge Healthech Institute's Sixth Annual Cheminformatics conference). Pengertian disiplin ilmu yang disebutkan di atas lebih merupakan identifikasi dari salah satu aktivitas yang paling populer dibandingkan dengan berbagai bidang studi yang mungkin ada di bawah bidang ini.

Salah satu contoh penemuan obat yang paling sukses sepanjang sejarah adalah penisilin, dapat menggambarkan cara untuk menemukan dan mengembangkan obatobatan hingga sekarang. Cara untuk menemukan dan mengembangkan obat adalah hasil dari kesempatan, observasi, dan banyak proses kimia yang intensif dan lambat. Sampai beberapa waktu yang lalu, disain obat dianggap harus selalu menggunakan kerja yang intensif, proses uji dan gagal (trial-error process).

Kemungkinan penggunaan TI untuk merencanakan secara cerdas dan dengan mengotomatiskan proses-proses yang terkait dengan sintesis kimiawi dari komponenkomponen pengobatan merupakan suatu prospek yang sangat menarik bagi ahli kimia dan ahli biokimia. Penghargaan untuk menghasilkan obat yang dapat dipasarkan secara lebih cepat sangatlah besar, sehingga target inilah yang merupakan inti dari cheminformatics.  Ruang lingkup akademis dari cheminformatics ini sangat luas. Contoh bidang minatnya antara lain: Synthesis Planning, Reaction and Structure Retrieval, 3-D Structure Retrieval, Modelling, Computational Chemistry, Visualisation Tools and Utilities.

·         Bioinformatika dalam Genomics

Genomics adalah bidang ilmu yang ada sebelum selesainya sekuen genom, kecuali dalam bentuk yang paling kasar. Genomics adalah setiap usaha untuk menganalisa atau membandingkan seluruh komplemen genetik dari satu spesies atau lebih. Secara logis tentu saja mungkin untuk membandingkan genom-genom dengan membandingkan kurang lebih suatu himpunan bagian dari gen di dalam genom yang representatif.

·         Bioinformatika dalam Mathematical Biology

Mathematical biology lebih mudah dibedakan dengan Bioinformatika daripada computational biology dengan Bioinformatika. Mathematical biology juga menangani masalah-masalah biologi, namun metode yang digunakan untuk menangani masalah tersebut tidak perlu secara numerik dan tidak perlu diimplementasikan dalam software maupun hardware. Bahkan metode yang dipakai tidak perlu "menyelesaikan" masalah apapun; dalam mathematical biology bisa dianggap beralasan untuk mempublikasikan sebuah hasil yang hanya menyatakan bahwa suatu masalah biologi berada pada kelas umum tertentu.

Menurut Alex Kasman [KASMAN2004] Secara umum mathematical biology melingkupi semua ketertarikan teoritis yang tidak perlu merupakan sesuatu yang beralgoritma, dan tidak perlu dalam bentuk molekul, dan tidak perlu berguna dalam menganalisis data yang terkumpul.

·         Bioinformatika dalam Pharmacogenomics

Pharmacogenomics adalah aplikasi dari pendekatan genomik dan teknologi pada identifikasi dari target-target obat. Contohnya meliputi menjaring semua genom untuk penerima yang potensial dengan menggunakan cara Bioinformatika, atau dengan menyelidiki bentuk pola dari ekspresi gen di dalam baik patogen maupun induk selama terjadinya infeksi, atau maupun dengan memeriksa karakteristik pola-pola ekspresi yang ditemukan dalam tumor atau contoh dari pasien untuk kepentingan diagnosa (kemungkinan untuk mengejar target potensial terapi kanker). Istilah pharmacogenomics digunakan lebih untuk urusan yang lebih "trivial" dari aplikasi pendekatan Bioinformatika pada pengkatalogan dan pemrosesan informasi yang berkaitan dengan ilmu Farmasi dan Genetika, untuk contohnya adalah pengumpulan informasi pasien dalam database.

·         Bioinformatika dalam Pharmacogenetics

Tiap individu mempunyai respon yang berbeda-beda terhadap berbagai pengaruh obat; sebagian ada yang positif, sebagian ada yang sedikit perubahan yang tampak pada kondisi mereka dan ada juga yang mendapatkan efek samping atau reaksi alergi. Sebagian dari reaksi-reaksi ini diketahui mempunyai dasar genetik. Pharmacogenetics adalah bagian dari pharmacogenomics yang menggunakan metode genomik/Bioinformatika untuk mengidentifikasi hubungan-hubungan genomik, contohnya SNP (Single Nucleotide Polymorphisms), karakteristik dari profil respons pasien tertentu dan menggunakan informasi-informasi tersebut untuk memberitahu administrasi dan pengembangan terapi pengobatan. Secara menakjubkan pendekatan tersebut telah digunakan untuk "menghidupkan kembali" obat-obatan yang sebelumnya dianggap tidak efektif, namun ternyata diketahui manjur pada sekelompok pasien tertentu. Disiplin ilmu ini juga dapat digunakan untuk mengoptimalkan dosis kemoterapi pada pasien-pasien tertentu. 

Referensi :

Dwi Astuti Aprijani M. Abdushshomad Elfaizi, “BIOINFORMATIKA: Perkembangan, Disiplin Ilmu dan Penerapannya di Indonesia”, Gunadarma, 2004.

Ni Made Suci Sukmawati.2015.BIOINFORMATIKA.Makalah.

https://medium.com/@alifkurniawan/apa-itu-bioinformatika-127dbdc0d83a

https://binus.ac.id/bandung/2019/11/bioinformatika-untuk-medis/

http://www.majalahinfovet.com/2019/04/bionfiormatika-sebagai-metode-deteksi.html

http://troboslivestock.com/detail-berita/2019/06/01/77/11690/bioinformatika-untuk-deteksi-penyakit-hewan