DIAGNOSTIK MIKROBIOLOGI MOLEKULER

Transkripsi

1 DIAGNOSTIK MIKROBIOLOGI MOLEKULER Sunaryati Sudigdoadi Departemen Mikrobiologi Fakultas Kedokteran Universitas Padjadjaran 2015

2 KATA PENGANTAR Puji dan syukur dipanjatkan kehadirat Allah Subhanahuwa ta ala atas segala rahmat dan hidayahnya, penulis dapat menyelesaikan menyusun buku ini. Buku ini merupakan tugas khusus sebagai salah satu pemenuhan mata kuliah pada Program Pendidikan Doktor, Program Pascasarjana Universitas Padjadjaran Bandung. Salah satu bidang ilmu terkait dengan Mikrobiologi saat ini yang berkembang secara pesat adalah tentang Biologi Molekuler sehingga berbagai teori molekuler dan berbagai metode molekuler dalam bidang Mikrobiologi banyak dikembangkan. Untuk itu disusunlah buku Diagnostik Mikrobiologi Molekuler ini yang mencakup teori-teori dasar Mikrobiologi Molekuler serta berbagai perkembangan metode diagnostik secara molekuler untuk dapat menentukan mikroba terkait dengan etiologi infeksi. Dengan kerendahan hati penulis sampaikan bahwa penyusunan buku ini terlaksana, sumbangan pikiran, saran, dorongan, dan bantuan lain dari berbagai pihak, serta secara khusus dorongan dari suami Prof. Dr. Sudigdoadi, dr., SpKK(K). Tak lupa penulis juga mengucapkan terima kasih tak terhingga kepada Prof. Dr. H. Imam Supardi, dr., Sp.MK. (alm) selaku Promotor pada Program Doktor saat itu yang banyak memberikan dorongan kepada penulis. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih yang tak terhingga saran-saran yang sangat berharga tersebut. Akhirul kata penulis mengharapkan buku ini dapat bermanfaat untuk pembaca dikalangan peserta didik mulai dari jenjang pendidikan Strata 1, Strata 2 ataupun peserta pendidikan program Doktor. i

3 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR i DAFTAR ISI iii I. PENDAHULUAN 1 II. MAKROMOLEKUL DAN GENETIKA MIKROBA Struktur Kimia Asam Nukleat Struktur Kimia Protein Struktur DNA Struktur Primer Polinukleotida DNA Struktur Sekunder Polinukleotida DNA Denaturasi dan Renaturasi Struktur dan Fungsi RNA mrna (messenger RNA) trna (transfer RNA) rrna (ribosomal RNA) Sintesis dan Replikasi DNA Replikasi bersifat semikonservatif Templat dan Primer Inisiasi dari sintesis DNA Leading/Lagging strands Proofreading Transkripsi Enzim RNA Polimerase Faktor Sigma Sintesis RNA sel prokariot 47 ii

4 III. REKAYASA GENETIK DAN BIOKTEKNOLOGI Sistem Kloning Gen DNA Sintetik 57 IV. PRINSIP- PRINSIP DIAGNOSTIK MIKROBIOLOGI MOLEKULER Pelacak (probe) asam nukleat untuk deteksi dan identifikasi penyebab infeksi Bentuk-bentuk Hibridisasi Hibridisasi Fase Cairan Hibridisasi Fase Padat Indikasi Penggunaan Pelacak di Laboratorium Pelacak untuk Enterik Patogen Penyakit-penyakit yang ditularkan melalui makanan Patogen-patogen pada Saluran Pernafasan Patogen-patogen yang ditularkan melalui kontak seksual Patogen-patogen lain pada Traktus Urogenital Diagnosis Sepsis Bakterial Pelacak-pelacak untuk Patogen lain yang ditularkan melalui Darah Penyaring Darah dan Produk Darah sebelum Transfusi Pelacak-pelacak untuk Gen-gen Resistensi Antimikroba Hibridisasi in situ Persiapan Jaringan untuk Hibridisasi Sistem-sistem Deteksi Interpretasi Otomatisasi Aplikasi Pemakaian pada Masa yang akan datang Teknik-teknik amplifikasi asam nukleat in vitro Pengaturan Tahap untuk Teknik Amplifikasi Sensitivitas Klinik dan Sensitivitas Analitik Metode-metode Amplifikasi Target Polymerase Chain Reaction 104 iii

5 Modifikasi PCR Multiplex PCR Point Mutation Detection Nested Amplification Deteksi target-target RNA PCR Kuantitatif Sistem Amplifikasi Berdasarkan Transkripsi : TAS dan 3SR Strand Displacement Amplification (SDA) Aplikasi Khusus dari Amplifikasi Target Amplifikasi Molekul Pelacak Amplifikasi Q Replikase dari Molekul Pelacak RNA Amplifikasi yang tergantung DNA Ligase Teknik amplifikasi signal Masalah-masalah penting pada sistem Amplifikasi 145 DAFTAR PUSTAKA 147 RIWAYAT HIDUP 149 iv

6 DIAGNOSTIK MIKROBIOLOGI MOLEKULER I. PENDAHULUAN Sepanjang perkembangan ilmu pengetahuan para ilmuan selalu berusaha untuk mengatasi kesulitan-kesulitan atau masalah-masalah yang telah dihadapi oleh ilmuan sebelumnya. Sejak ditetapkannya postulat Koch maka berarti bahwa suatu agent penyebab suatu penyakit infeksi harus dapat diisolasi pada suatu biakan murni, harus dapat diidentifikasi, menimbulkan suatu penyakit yang sama pada hewan percobaan, dan dapat diisolasi kembali pada suatu biakan murni. Selanjutnya perkembangan didalam menentukan penyebab penyakit infeksi diawali dengan mengambil bahan pemeriksaan klinik melalui prosedur-prosedur pewarnaan, isolasi dengan menggunakan medium pembenihan, melakukan reaksi-reaksi biokimiawi untuk menentukan produk-produk metabolisme, dan tes-tes serologik atau imunodiagnostik untuk mendeteksi antigen mikroba atau antibodi terhadap antigen mikroba. Pemeriksaanpemeriksaan tersebut dilakukan di bidang Mikrobiologi Kedokteran untuk tujuan diagnostik labolatorik atau tujuan-tujuan penelitian. Dengan menggunakan dogma biakan murni dapat diisolasi dan diidentifikasi penyebab suatu penyakit infeksi yaitu bakteri, jamur atau virus. Namun dengan teknik-teknik yang telah ada, diketahui bahwa beberapa organisme sangat sulit atau mungkin tidak mungkin dibiakan, sehingga harus dicari metode lain untuk dapat menetukan penyebab infeksi tersebut. Selain itu pada beberapa keadaan metode-metode untuk identifikasi sangat terbatas dalam hal sensitivitas atau spesifitas atau keduanya. Untuk menambah sensitivitas, mempercepat waktu pemeriksaan dan menentukan mikroorganisme yang sukar dibiak telah dikembangkan suatu immunoassay yang biasa dilakukan oleh laboratorium-laboratorium yang besar maupun yang kecil untuk mendapatkan hasil diagnosis yang cepat. Kemajuan di bidang biologi molekuler dan bidang pengembangan dari bioteknologi saat ini merupakan langkah baru untuk menetukan penyebab infeksi sehingga dapat digunakan sebagai alat bantu pembantu diagnosis, karena metode-metode biologi molekuler lebih sensitif, lebih spesifik, dan lebih cepat. Prinsip-prinsip dasar di bidang biologi molekuler seperti genetika molekul, faga bakteri, dan enzim-enzim bakteri melahirkan bioteknologi modern pada akhir tahun Analisis asam nukleat mendapat perhatian dalam beberapa tahun terakhir ini dan saat ini telah banyak dilakukan sebagai dasar yang rutin di dalam pemeriksaan laboratorium klinik. Keuntungan dari pelacak asam-asam nukleat adalah untuk identifikasi organisme 1