Mekanisme kerja PCR yakni mengamplifikasi target sekuen spesifik, menjadikan metode ini sangatlah populer dan sebagai metode standar untuk berbagai penelitian biologi molekuler. Saat ini PCR banyak sekali digunakan di berbagai bidang penelitian seperti kesehatan, ekologi, forensik, pangan, konservasi dan lain-lain. Berikut beberapa manfaat serta penerapan Aplikasi PCR di berbagai bidang penelitian.
Aplikasi PCR Untuk Diagnosa Penyakit
Belakangan ini penyebutan PCR menjadi sangat familiar di telinga masyarakat Indonesia sejak adanya pandemi COVID-19. Karena untuk mendeteksi pasien aktif terjangkit COVID-19, diperlukan swab-test yang menggunakan teknik PCR. Prinsip kerja PCR untuk COVID-19 yaitu dengan memperbanyak materi genetik RNA virus SARS-Cov2 yang diambil melalui lendir pada area nasofaring dan orofaring, kemudian diamplifikasi menggunakan mesin real-time PCR melalui tahapan metode Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction (RT-PCR). Akan tetapi tidak semua penyakit menggunakan metode yang sama untuk mendiagnosa, sebagai contoh walaupun sama-sama menggunakan aplikasi PCR akan tetapi terdapat Perbedaan dan Prosedur pada Swab Test & Rapid Test.
Berdasarkan fenomena ini dapat disimpulkan bahwa salah satu manfaat penggunaan PCR adalah mendeteksi adanya virus dalam tubuh. Tidak hanya virus, PCR juga dapat diaplikasikan untuk mendiagnosis penyakit menular lainnya, seperti human immunodeficiency virus (HIV), bakteri tuberculosis, Human Papillomavirus (HPV) dan lain-lain.
Selain mendeteksi penyakit menular, PCR juga diaplikasikan untuk mendiagnosa penyakit genetik bawaan, seperti haemophilia, thalassemia, cystic fibrosis dan sebagainya. Penyakit ini umumnya disebabkan adanya mutasi gen yang terletak pada kromosom dan ditransmisikan ke keturunannya. Sehingga mutasi yang terjadi pada suatu gen dapat diwariskan ke generasi berikutnya yang mengakibatkan kelainan genetik. Dengan teknik PCR, tiap individu pembawa penyakit (carrier) ataupun yang terkena penyakit dapat ditentukan dengan mendeteksi keberadaan gen spesifik penyakit tersebut. Selain itu penyakit kanker dan tumor juga diakibatkan oleh mutasi genetik. Saat ini sudah banyak diterapkan pemanfaatan teknik PCR untuk mendiagnosis kanker maupun tumor secara dini, dengan pendekatan deteksi gen spesifik penyebab penyakit tersebut.
Identifikasi Patogen
PCR juga berguna untuk mengidentifikasi patogen (bakteri, virus, mikroorganisme) yang belum diketahui. Metode tradisional mikrobiologi membutuhkan waktu yang lama untuk dapat mengidentifikasi dan mengkarakterisasi mikroorganisme. Selain itu posibilitas kontaminasi dan infeksi juga sangat tinggi, sehingga amplifikasi PCR adalah alternatif terbaik untuk kinerja yang efektif dan efisien. Saat ini PCR atau Polymerase Chain Reaction bahkan digunakan untuk identifikasi perbedaan strain dari beberapa mikroorganisme, contohnya perbedaan strain Human Papilloma Virus (HPV) yang terdapat pada kanker serviks. Alur kerja identifikasi patogen dengan teknik PCR diilustrasikan pada gambar berikut:
Aplikasi PCR untuk DNA fingerprinting
Tahu kah kamu setiap individu manusia memiliki DNA fingerprinting yang berbeda-beda? Bukan hanya sidik jari saja yang tiap orang berbeda, tetapi tiap DNA manusia juga memiliki karakteristik masing-masing.
Tiap DNA manusia unik disebabkan pada DNA terdapat gen penanda (genetic marker) yang bernama STR (short tandem repeats) dan VNTR (variable numbers of tandem repeats). STR dan VNTR merupakan sekuen DNA berulang yang memiliki panjang 6-10 nukleotida (STR) dan 5-50 nukleotida (VNTR). Dipastikan di dunia tidak ada dua individu yang memiliki pola STR dan VNTR yang sama, maka amplifikasi daerah STR dan VNTR dapat menciptakan pola DNA yang unik pada tiap individu. Biasanya aplikasi ini diterapkan pada verifikasi kasus kriminal. Identifikasi tersangka menggunakan metode PCR sudah umum dilakukan untuk investigasi kasus kriminal setiap negara. Yuk baca juga mengenai Sejarah Mesin PCR yang Berevolusi.
Estimasi Ekspresi Gen
PCR dapat mendeteksi perbedaan ekspresi gen antar sel, jaringan dan organisme. Ekspresi gen terjadi ketika protein dibentuk dari sebuah gen melalui transkripsi mRNA. Melalui real-time PCR, ekspresi suatu gen dapat terukur dengan menghitung jumlah mRNA yang teramplifikasi. PCR ekspresi gen kini merupakan metode unggul di dalam mikrobiologi klinis dan onkologi, seperti mengukur jumlah ekspresi gen sitokin dan kemokin didalam sistem imun yang berperan penting selama proses transplantasi organ.
Penelitian Genetic Modified Organism (GMO)
Dalam bidang agrikultur tanaman, sering kali kita jumpai istilah Genetic Modified Organism (GMO). GMO merupakan tanaman yang telah dimodifikasi secara genetika dimana komposisi genetiknya berubah dengan tujuan menciptakan sifat-sifat baru yang unggul secara ekonomi. Dalam pembuatan tanaman GM, teknik PCR diperlukan untuk memverifikasi ekspresi gen tertentu. Berikut digambarkan alur kerja penelitian GMO:
Selain itu masih banyak lagi aplikasi PCR di berbagai penelitian, seperti:
- Deteksi patogen dalam makanan
- Melacak migrasi hewan
- Menentukan jenis kelamin (sex determination)
- Perkembangan gen penanda (marker gene)
- Di berbagai penelitian hewan dan tumbuhan
- Pembuatan DNA libraries dan sequencing
- Penelitian terapi gen dan terapi antiviral
Kesimpulannya, karena akurasi dan kapasitas amplifikasi yang tinggi, real-time PCR kini merupakan alat penting dalam penelitian genetika dan genomik. Bahkan, PCR dapat diterapkan di hampir semua bidang ilmu pengetahuan saat ini.
