San Francisco, MISTAR.ID
Bayangkan menyeka lubang hidung Anda, meletakkan swab di perangkat, dan mendapatkan pembacaan di ponsel Anda dalam 15 hingga 30 menit yang memberi tahu Anda jika Anda terinfeksi Covid-19 virus. Ini telah menjadi visi tim ilmuwan di Gladstone Institutes, University of California, Berkeley (UC Berkeley), dan University of California, San Francisco (UCSF). Dan sekarang, mereka melaporkan terobosan ilmiah yang mendekatkan mereka untuk mewujudkan visi ini.
Dalam sebuah studi baru yang diterbitkan dalam jurnal ilmiah Cell, tim dari Gladstone, UC Berkeley, dan UCSF telah menguraikan teknologi untuk tes Covid-19 berbasis CRISPR yang menggunakan kamera smartphone untuk memberikan hasil yang akurat dalam waktu kurang dari 30 menit.
“Sudah menjadi tugas mendesak bagi komunitas ilmiah untuk tidak hanya meningkatkan pengujian, tetapi juga menyediakan opsi pengujian baru,” kata Melanie Ott, MD, PhD, direktur Gladstone Institute of Virology dan salah satu pemimpin penelitian. “Pengujian yang kami kembangkan dapat memberikan pengujian cepat dan berbiaya rendah untuk membantu mengontrol penyebaran Covid-19.”
Baca Juga: Soal Vaksin Covid-19, Ini Strategi yang Disiapkan Erick Thohir
Teknik ini dirancang bekerja sama dengan ahli bioengineer UC Berkeley Daniel Fletcher, PhD, serta Jennifer Doudna, PhD, yang merupakan peneliti senior di Gladstone, profesor di UC Berkeley, presiden Innovative Genomics Institute, dan penyelidik Howard Institut Medis Hughes. Doudna baru-baru ini memenangkan Penghargaan Nobel Kimia tahun 2020 untuk penemuan bersama pengeditan genom CRISPR-Cas, teknologi yang mendasari pekerjaan ini.
Tes diagnostik baru mereka tidak hanya dapat memberikan hasil positif atau negatif, tetapi juga mengukur viral load (atau konsentrasi SARS-CoV-2, virus yang menyebabkan Covid-19) dalam sampel tertentu.
“Ketika digabungkan dengan tes berulang, mengukur viral load dapat membantu menentukan apakah infeksi meningkat atau menurun,” kata Fletcher, yang juga seorang Investigator Biohub Chan Zuckerberg. “Memantau jalannya infeksi pasien dapat membantu profesional perawatan kesehatan memperkirakan tahap infeksi dan memprediksi, secara real time, berapa lama kemungkinan dibutuhkan untuk pemulihan.”
Baca Juga: Begini Cara Kerja Vaksin Covid-19 Pfizer dan Moderna
Tes Covid-19 saat ini menggunakan metode yang disebut PCR kuantitatif – standar emas pengujian. Namun, salah satu masalah dalam menggunakan teknik ini untuk menguji SARS-CoV-2 adalah membutuhkan DNA. Coronavirus adalah virus RNA, artinya untuk menggunakan pendekatan PCR, RNA virus harus diubah dulu menjadi DNA. Selain itu, teknik ini bergantung pada reaksi kimia dua langkah, termasuk langkah amplifikasi untuk menyediakan cukup DNA agar dapat dideteksi. Jadi, pengujian saat ini biasanya membutuhkan pengguna terlatih, reagen khusus, dan peralatan laboratorium yang rumit, yang sangat membatasi tempat pengujian dapat terjadi dan menyebabkan penundaan dalam menerima hasil.
Sebagai alternatif untuk PCR, para ilmuwan sedang mengembangkan strategi pengujian berdasarkan teknologi penyuntingan gen CRISPR, yang unggul dalam mengidentifikasi materi genetik secara spesifik.
Baca Juga: Mulai Divaksinasi Covid-19, 400.000 Personel Militer Rusia
Semua diagnostik CRISPR hingga saat ini mengharuskan RNA virus diubah menjadi DNA dan diperkuat sebelum dapat dideteksi, menambah waktu dan kerumitan. Sebaliknya, pendekatan baru yang dijelaskan dalam penelitian baru-baru ini melewatkan semua langkah konversi dan amplifikasi, menggunakan CRISPR untuk secara langsung mendeteksi RNA virus.
Parinaz Fozouni, seorang mahasiswa pascasarjana UCSF yang bekerja di lab Ott di Gladstone, telah mengerjakan sistem deteksi RNA untuk HIV selama beberapa tahun terakhir. Tetapi pada Januari 2020, ketika menjadi jelas bahwa virus korona menjadi masalah yang lebih besar secara global dan pengujian adalah potensi jebakan, dia dan rekan-rekannya memutuskan untuk mengalihkan fokus mereka ke Covid-19.
“Kami tahu pengujian yang kami kembangkan akan menjadi logis untuk membantu krisis dengan memungkinkan pengujian cepat dengan sumber daya minimal,” kata Fozouni, yang merupakan penulis pertama makalah, bersama dengan Sungmin Son dan María Díaz de León Derby dari Tim Fletcher di UC Berkeley. “Alih-alih protein CRISPR terkenal yang disebut Cas9, yang mengenali dan membelah DNA, kami menggunakan Cas13, yang membelah RNA.”
Dalam tes baru, protein Cas13 digabungkan dengan molekul reporter yang menjadi berpendar saat dipotong, dan kemudian dicampur dengan sampel pasien dari usap hidung. Sampel ditempatkan di perangkat yang terhubung ke smartphone. Jika sampel mengandung RNA dari SARS-CoV-2, Cas13 akan teraktivasi dan akan memotong molekul pelapor sehingga terjadi pancaran sinyal fluoresen. Kemudian, kamera ponsel cerdas, yang pada dasarnya diubah menjadi mikroskop, dapat mendeteksi fluoresensi dan melaporkan bahwa usapan dinyatakan positif terkena virus.
“Apa yang membuat tes ini unik adalah bahwa tes ini menggunakan reaksi satu langkah untuk langsung menguji RNA virus, berbeda dengan proses dua langkah dalam tes PCR tradisional,” kata Ott, yang juga seorang profesor di Departemen Kedokteran. di UCSF. “Bahan kimia yang lebih sederhana, dipasangkan dengan kamera smartphone, menghemat waktu deteksi dan tidak memerlukan peralatan lab yang rumit. Ini juga memungkinkan pengujian untuk menghasilkan pengukuran kuantitatif daripada hanya hasil positif atau negatif.”
Para peneliti juga mengatakan bahwa pengujian mereka dapat diadaptasi ke berbagai ponsel, membuat teknologinya mudah diakses.
“Kami memilih untuk menggunakan ponsel sebagai dasar perangkat deteksi kami karena mereka memiliki antarmuka pengguna yang intuitif dan kamera yang sangat sensitif yang dapat kami gunakan untuk mendeteksi fluoresensi,” jelas Fletcher. “Ponsel juga diproduksi secara massal dan hemat biaya, menunjukkan bahwa instrumen laboratorium khusus tidak diperlukan untuk pengujian ini.”
Ketika para ilmuwan menguji perangkat mereka menggunakan sampel pasien, mereka memastikan bahwa perangkat tersebut dapat memberikan waktu penyelesaian yang sangat cepat untuk sampel dengan viral load yang relevan secara klinis. Faktanya, perangkat secara akurat mendeteksi sekumpulan sampel positif dalam waktu kurang dari 5 menit. Untuk sampel dengan viral load rendah, perangkat memerlukan waktu hingga 30 menit untuk membedakannya dari tes negatif.
Pengujian berbasis CRISPR baru tidak hanya menawarkan opsi yang menjanjikan untuk pengujian cepat, tetapi dengan menggunakan ponsel cerdas dan menghindari kebutuhan akan peralatan laboratorium berukuran besar, pengujian ini berpotensi menjadi portabel dan pada akhirnya tersedia untuk tempat perawatan atau bahkan digunakan di rumah. Dan, itu juga bisa diperluas untuk mendiagnosis virus pernapasan lain di luar SARS-CoV-2.
Selain itu, sensitivitas tinggi kamera ponsel cerdas, bersama dengan konektivitas, GPS, dan kemampuan pemrosesan datanya, menjadikannya alat yang menarik untuk mendiagnosis penyakit di wilayah dengan sumber daya rendah.
“Kami berharap dapat mengembangkan pengujian kami menjadi perangkat yang dapat langsung mengunggah hasil ke sistem berbasis cloud sambil menjaga privasi pasien, yang akan menjadi penting untuk pelacakan kontak dan studi epidemiologi,” kata Ott. “Jenis tes diagnostik berbasis ponsel pintar ini dapat memainkan peran penting dalam mengendalikan pandemi saat ini dan masa depan.(EurekAlert/ja/hm02)
