Mengenal Skema Teknik Microarray: Cara Kerja dan Aplikasi dalam Diagnostik Modern

Table of Contents

 

INFOLABMED.COM - Dalam era diagnostik molekuler yang semakin canggih, skema teknik microarray telah merevolusi cara para ilmuwan dan dokter dalam menganalisis materi genetik. 

Teknologi ini memungkinkan screening terhadap ribuan hingga ratusan ribu gen, protein, atau biomarker lainnya secara simultan dalam satu kali percobaan. 

Baca Juga: Mengenal Transcriptomes: Pemahaman Mendalam tentang Ekspresi Gen dan Perannya dalam Biologi Sel

Microarray, sering disebut sebagai "chip DNA", adalah sebuah alat yang powerful untuk memahami profil ekspresi gen secara global dan mendeteksi variasi genetik dengan efisiensi yang sangat tinggi.

Apa Itu Teknik Microarray?

Microarray adalah sebuah platform teknologi tinggi yang terdiri dari ribuan hingga jutaan "spot" mikroskopis yang masing-masing mengandung sekuens DNA, RNA, atau protein spesifik yang terikat pada permukaan padat yang kokoh (seperti kaca atau silikon). 

Setiap spot mewakili sebuah gen atau sekuens target tertentu. 

Prinsip utamanya adalah hibridisasi: sampel yang tidak diketahui (yang telah diberi label fluoresen) akan berikatan dengan probe komplementer pada chip, dan sinyal yang dihasilkan diukur untuk menentukan ada tidaknya serta jumlah materi target tersebut.

Prinsip Dasar Microarray

Prinsip kerja teknik microarray bergantung pada pasangan basa antar molekul. Probe (sekuens DNA yang dikenal) yang terimmobilisasi pada chip akan berhibridisasi dengan target (sampel cDNA atau RNA yang telah dilabeli fluorofor) jika keduanya komplementer. 

Kekuatan sinyal fluoresen yang terdeteksi pada setiap spot berbanding lurus dengan jumlah target yang terikat, sehingga memberikan ukuran kuantitatif dari ekspresi gen atau keberadaan sekuens tertentu.

Aplikasi Utama Teknik Microarray

Teknologi ini memiliki aplikasi yang sangat luas di berbagai bidang:

• Analisis Ekspresi Gen: Membandingkan profil ekspresi gen antara sel normal dan sel penyakit (seperti kanker) untuk mengidentifikasi gen-gen yang terlibat dalam patogenesis.
• Genotiping dan Deteksi Mutasi: Mendeteksi Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs), mutasi titik, atau variasi jumlah salinan (Copy Number Variations/CNVs) yang berkaitan dengan penyakit atau respons obat.
• Diagnostik Klinis: Digunakan untuk mengklasifikasikan subtype kanker secara lebih akurat, memprediksi prognosis, dan memandu terapi yang dipersonalisasi (personalized medicine).
• Penelitian Obat (Farmakogenomik): Mempelajari respons sel terhadap pengobatan dan mengidentifikasi target obat baru.
• Deteksi Patogen: Mengidentifikasi dan membedakan berbagai jenis virus atau bakteri dalam satu sampel.

Skema dan Tahapan Teknik Microarray

1. Preparasi Sampel dan Pelabelan RNA total diekstraksi dari dua sampel yang ingin dibandingkan (misal, jaringan normal vs jaringan kanker). RNA kemudian dikonversi menjadi cDNA dan diberi label dengan fluorofor yang berbeda, biasanya Cy3 (hijau) untuk sampel kontrol dan Cy5 (merah) untuk sampel uji.

2. Hibridisasi Campuran cDNA berlabel dari kedua sampel diteteskan onto permukaan chip microarray. Chip kemudian diinkubasi dalam kondisi yang terkontrol (suhu dan kelembaban tertentu) selama beberapa jam hingga semalam, sehingga memungkinkan proses hibridisasi antara target cDNA dan probe DNA pada chip terjadi.

3. Pencucian Setelah hibridisasi, chip dicuci dengan larutan khusus untuk menghilangkan molekul target yang tidak terikat secara spesifik atau terikat secara lemah. Tahap ini sangat kritis untuk mengurangi background noise dan meningkatkan sinyal spesifik.

4. Scanning dan Akuisisi Data Chip yang telah dicuci kemudian di-scan menggunakan scanner microarray yang dilengkapi dengan laser untuk mengeksitasi fluorofor. Scanner akan mendeteksi intensitas fluoresensi pada setiap spot untuk kedua channel warna (Cy3 dan Cy5).

5. Analisis Data dan Interpretasi Data intensitas fluoresen yang diperoleh dari scanner dianalisis menggunakan perangkat lunak bioinformatika. Perbandingan rasio sinyal merah:hijau pada setiap spot mengindikasikan apakah gen tersebut terekspresi lebih tinggi (rasio >1, warnanya cenderung merah), lebih rendah (rasio <1, warnanya cenderung hijau), atau sama (rasio=1, warnanya kuning) pada sampel uji dibandingkan dengan sampel kontrol.

Kelebihan dan Keterbatasan

Kelebihan:

• Throughput Sangat Tinggi: Dapat menganalisis puluhan ribu gen secara paralel.
• Otomatisasi: Proses dapat diotomatisasi untuk konsistensi yang lebih baik.
• Komprehensif: Memberikan gambaran global yang holistik tentang status sel.

Keterbatasan:

• Biaya Awal Tinggi: Harga chip dan scanner cukup mahal.
• Memerlukan Keahlian Bioinformatika: Analisis data yang dihasilkan sangat kompleks.
• Batasan Deteksi: Memiliki batasan deteksi untuk gen yang diekspresikan sangat rendah dibandingkan dengan teknologi seperti RNA-seq.

Skema teknik microarray merupakan sebuah pencapaian besar dalam genomika fungsional. 

Baca Juga: Peran Biologi Molekular dalam Diagnosis Penyakit: Revolusi Deteksi Dini dan Akurasi Tinggi

Kemampuannya untuk memberikan snapshot komprehensif dari aktivitas gen secara masif telah membuka pintu bagi pemahaman yang lebih dalam tentang mekanisme penyakit kompleks seperti kanker, gangguan neurologis, dan penyakit genetik. 

Meskipun saat ini mulai ada teknologi sekuensing generasi berikutnya (NGS) yang menawarkan resolusi lebih tinggi, microarray tetap menjadi alat yang sangat berharga, terutama untuk studi skrining besar-besaran dan aplikasi diagnostik rutin yang teruji.

---

Follow Media Sosial Infolabmed.com melalui Telegram, Facebook, Twitter/X. Dukung pengembangan website kami melalui Donasi via DANA.

---