PCR untuk Monitor Microbiome di Udara, Bagaimana Cara Kerjanya?

Sadar maupun tidak, kamu hidup ditemani oleh makhluk tak kasat mata yang ada di manapun kamu berada.  Makhluk-makhluk kecil tak terlihat ini terdiri dari bakteri, virus, jamur, dan mikroorganisme lainnya yang bisa disebut sebagai microbiome. Keberadaan mereka dapat memengaruhi tubuh manusia dan tidak melulu membawa penyakit, malahan mereka dapat melatih sistem kekebalan tubuh agar kamu tetap sehat.

Misalnya, hasil penelitian yang diterbitkan tahun 2021 menunjukkan anak-anak yang lebih sering terpapar polusi udara memiliki microbiome di saluran pernapasan atas yang lebih beranekaragam dibandingkan kelompok anak-anak yang terpapar polusi lebih rendah. 

Namun, dampak dari keanekaragaman microbiome ini masih memerlukan penelitian lebih lanjut dan lebih luas. Walaupun begitu, secara umum keanekaragaman microbiome di tubuh kamu diasosiasikan dengan sistem kekebalan yang lebih baik.

Mungkin kamu juga sudah membaca tentang bagaimana kamu sesungguhnya dikelilingi oleh microbiome di udara atau layanan Covid Air Scan oleh Nusantics yang mampu mendeteksi virus Covid-19 di udara. Tapi apakah kamu masih bingung bagaimana bisa mendeteksi microbiome di udara? Nah, berikut penjelasannya!
 

Bagaimana Cara Untuk Memantau Microbiome Udara?

Memonitor microbiome di udara diperlukan untuk beberapa sektor industri, misalnya farmasi, rumah sakit, pabrik makanan, dan lain-lain. Tujuannya, agar dapat memantau patogen atau microbiome yang dapat merusak atau mengontaminasi produk. 

Memonitor microbiome di udara dapat dilakukan dengan dua cara utama, yaitu passive monitoring dan active sampling. Keduanya memiliki peran masing-masing, namun teknik pengambilan sampel yang aktif biasanya menjadi alat monitoring yang lebih esensial, terutama di sektor farmasi dan peralatan medis.
 

1. Passive Monitoring

Passive monitoring atau pemantauan pasif biasanya dilakukan dengan cawan petri yang diletakkan begitu saja selama jangka waktu tertentu sebagai media untuk memperbanyak sampel microbiome yang didapat. Setelah microbiome berkoloni berjumlah cukup banyak, mereka akan dihitung dan dianalisis. Cara ini sangat murah dan mudah digunakan, serta tidak membutuhkan alat khusus.

Namun kelemahan dari teknik ini adalah rentan terhadap kontaminasi dan gangguan sumber lain yang bukan dari udara. Selain itu, teknik ini juga tidak dapat mendeteksi partikel yang lebih kecil atau droplet di udara, serta tidak dapat mengambil sampel banyaknya volume udara.
 

2. Active Sampling

Pengambilan sampel aktif memerlukan alat khusus yang menyedot udara untuk mengumpulkan partikel yang dilengkapi filter khusus. Terdapat dua tipe alat yang biasa digunakan, yaitu impingers dan impactors, keduanya memiliki perbedaan pada media pengumpul partikelnya. Impingers menggunakan cairan khusus untuk menangkap partikel dan microbiome, sedangkan impactors menggunakan agar atau gel polymer.

Cara kerja kedua alat pada dasarnya bekerja seperti vakum dan mengumpulkan partikel sampel pada media. Ketika partikel sudah terkumpul pada media dalam alat, media tersebut dapat dibawa ke laboratorium untuk diperbanyak jumlahnya. Di laboratorium, teknik PCR dapat digunakan untuk memperbanyak microbiome, sehingga hasil analisisnya dapat diperoleh lebih cepat.

Baca Juga: Nusantics Biofarma Luncurkan PCR Gargle Bio Saliva

Karena pandemi Covid-19, kini PCR menjadi kata yang sangat awam terdengar. Walaupun masyarakat awam baru mendengar tentang PCR di tahun 2020, sebetulnya teknologi ini telah hadir sejak tahun 1984.

Polymerase chain reaction (PCR) adalah metode yang digunakan untuk memperbanyak potongan kecil DNA. Disebut juga sebagai “fotokopi molekular”, PCR merupakan metode yang cepat dan terjangkau untuk memperkuat/memperbanyak sampel potongan kecil (segmen) DNA agar dapat mencapai jumlah tertentu untuk bisa dianalisis. 

PCR adalah metode yang sangat bernilai untuk laboratorium dan klinis, termasuk mendeteksi bakteri atau virus, serta dapat digunakan untuk mendiagnosis kelainan genetik.

Proses “fotokopi” PCR dilakukan oleh mesin yang disebut thermocycler, alat ini diprogram untuk menyesuaikan suhu reaksi yang diperlukan agar DNA microbiome dapat berlipat ganda. Keseluruhan proses PCR berlangsung otomatis dan dapat selesai dalam hitungan jam.
 

Real Time RT-PCR yang Digunakan Nusantics

Efektivitas dan potensi PCR dalam mendeteksi konsentrasi microbiome di udara ditelaah dalam salah satu penelitian di tahun 1995. Penelitian ini mampu membuktikan bahwa PCR dapat mendeteksi bakteri E. coli dari sampel bioaerosol luar ruangan dengan akurat. Dengan bermodalkan sampel microbiome lainnya, seperti virus Covid-19, deteksi keberadaannya menjadi sangat mungkin dilakukan.

Untuk layanan Covid Air Scan, Nusantic menggunakan teknologi Real Time PCR untuk menganalisis hasil sampel bioaerosol ruangan. Apa bedanya dengan PCR biasa?

RT-PCR adalah salah satu variasi dari PCR. Keduanya menggunakan proses yang sama, namun RT-PCR menambahkan satu langkah, reverse transcription (RT) atau transkripsi terbalik, dari RNA ke DNA agar dapat melakukan amplifikasi sampel. RT-PCR umumnya diterapkan untuk sampel yang mengandung RNA yang perlu dijadikan DNA terlebih dahulu untuk dianalisis. Karena virus COVID-19 hanya mengandung RNA, maka untuk mendeteksinya diperlukan metode RT-PCR.

Baca Juga: Yakin Udara Sekitarmu Sudah Bebas Virus? Cek dengan Nusantics Covid Air Scan!

Real time RT-PCR adalah teknik dari turunan-nuklir untuk mendeteksi keberadaan material genetik tertentu dalam patogen apapun, termasuk virus. Pada awalnya, teknik ini menggunakan penanda isotop radioaktif untuk mendeteksi material genetik, namun kini ilmuwan lebih sering menggunakan penanda dari pewarna fluorescent. Metode ini memungkinkan peneliti melihat hasil sesegera mungkin saat proses PCR masih berlangsung dan tidak perlu menunggu proses selesai.

Real time RT-PCR adalah metode yang paling banyak digunakan di laboratorium untuk mendeteksi virus Covid-19. Selain itu, teknologi ini juga dapat mendiagnosa penyakit lain seperti virus Ebola atau Zika.

Sampel yang sudah dikumpulkan akan diproses dengan beberapa larutan kimia yang menyingkirkan zat-zat lain seperti protein dan lemak, sehingga menyisakan RNA saja. Kemudian RNA akan diproses menjadi DNA menggunakan enzim khusus. 

Ilmuwan akan menambahkan potongan DNA microbiome yang akan menjadi target penelitian, misalnya virus COVID-19. Jika potongan DNA virus terdapat dalam sampel, potongan-potongan tersebut akan bergabung dan teramplifikasi.

Pada saat proses amplifikasi berlangsung, pewarna fluorescent yang berada pada potongan "contoh" DNA virus akan dihitung dan ditampilkan di layar. Ketika tercapai level tertentu, artinya virus yang sedang dicari memang terdapat dalam sampel. 

Inilah cara kerja PCR untuk memonitor microbiome di udara yang melibatkan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi masa kini. Siapa sangka teknologi canggih ini begitu berjasa di masa pandemi COVID-19, tak hanya untuk mendiagnosa, tetapi juga memonitor ruangan agar kamu tidak perlu lagi parno dan menebak-nebak.

Masih penasaran dengan teknologi yang melibatkan microbiome lainnya? Yuk baca-baca di Nusantics Blog!

Referensi:

• Alvarez, A J et al. “PCR for bioaerosol monitoring: sensitivity and environmental interference.” Applied and environmental microbiology vol. 61,10 (1995): 3639-44. doi:10.1128/aem.61.10.3639-3644.1995
• Dommergue, Aurelien. “Methods to Investigate the Global Atmospheric Microbiome.” Frontiers, 21 Feb. 2019, www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2019.00243/full.
• Jawerth, Nicole. “How Is the COVID-19 Virus Detected Using Real Time RT-PCR?” International Atomic Energy Agency, 27 Mar. 2020, www.iaea.org/newscenter/news/how-is-the-covid-19-virus-detected-using-real-time-rt-pcr.
• NHGRI. “Polymerase Chain Reaction (PCR) Fact Sheet.” Genome.Gov, 9 Mar. 2019, www.genome.gov/about-genomics/fact-sheets/Polymerase-Chain-Reaction-Fact-Sheet.
• Niemeier-Walsh, Christine, et al. “Exposure to Traffic-Related Air Pollution and Bacterial Diversity in the Lower Respiratory Tract of Children.” PLOS ONE, edited by Daniel Dunea, vol. 16, no. 6, 2021, p. e0244341. Crossref, doi:10.1371/journal.pone.0244341.
• “Suppliers of Intruments for Air Sampling and Air Monitoring.” Rapid Microbiology, www.rapidmicrobiology.com/test-method/air-samplers. Accessed 16 Dec. 2021.