Virus corona: Deteksi Covid-19 berbasis SPR, ‘inovasi pertama di Indonesia’

Virus corona: Deteksi Covid-19 berbasis SPR, 'inovasi pertama di Indonesia'

Sebuah tim gabungan sedang berupaya menciptakan alat pendeteksi Covid-19 berbasis mesin SPR (Surface Plasmon Resonance) yang diklaim mampu mengatasi kelemahan-kelemahan teknik Polymerase Chain Reaction (PCR).

Melibatkan peneliti universitas, lembaga negara, dan perusahaan, tim tersebut menyebut hal ini merupakan inovasi pertama di Indonesia.

Isa Anshori, Ketua subtim Task Force Deteksi Antigen Covid 19 nonPCR/mikrochip SPR, mengatakan pengujian sampel dengan teknik PCR memiliki tingkat akurasi yang tinggi dibanding tes pengujian dengan teknik lain.

Namun, menurutnya, tes PCR memiliki sejumlah kelemahan, antara lain; lamanya waktu pengujian, minimnya tenaga penguji terlatih, peralatan yang mahal dan rumit, serta terbatasnya laboratorium BSL3 (Biosafety level 3) atau laboratorium dengan level keamanan tinggi.

Kendala tersebut dia klaim bisa diatasi dengan pengujian berbasis mesin SPR (Surface Plasmon Resonance) —perangkat yang dapat digunakan untuk mendeteksi biomolekul dengan prinsip sensor berbasis optik.

Melalui kerja sama para peneliti dari Institut Teknologi Bandung (ITB), Universitas Padjajaran (Unpad), Badan Pengkajian dan Penerarapan Teknologi (BPPT), PT Tekad Mandiri Citra, dan PT Pakar Biomedika Indonesia, mesin ini dikembangkan sebagai alat deteksi virus SAR CoV2.

Cara kerja

Sebagai alat deteksi Covid 19, mesin ini akan bekerja membaca mikrochip yang telah ditanami bioreseptor yang terbuat dari protein rekombinan atau antibodi yang spesifik dan dapat mengenali atau menangkap virus SAR- CoV2.

Perangkat SPR ini merekam perubahan indeks bias medium sampel sebagai respon dari jumlah virus yang tertangkap pada chip sensor.

“Di sini, kami dengan tim bioinformatika mendesain, memodifikasi molekul bioreseptor. Bioreseptor didesain efektif untuk menangkap spike dari Covid 19.

“Kemudian kita sedikit modifikasi secara biomolekuler, dia punya gugus kimia tertentu, namanya gugus thiol, atau gugus kimia yang terdiri dari unsur sulfur dan hydrogen.

“Kita tinggal inkubasi saja, dalam sekian waktu terjadi ikatan kimia secara kovalen terhadap chip sensornya. Ikatan ini cukup kuat,” kata Isa Anshori, Ketua subtim Task Force Deteksi Antigen Covid 19 nonPCR/mikrochip SPR.

Mikrochip yang telah ditanami bioreseptor kemudian dipasang pada perangkat SPR, lalu dialiri sampel swab.

Apabila sampel itu mengandung SAR CoV2, maka bioreseptor akan mengikatnya. Sebaliknya, apabila tidak mengandungnya, sampel akan mengalir.

“Di sini, bioreseptor penangkap antigen (Covid 19) setelah ditanam di atas chip sensor, lalu dialiri oleh sampel yang tidak ada Covid-nya, dia tidak akan terjadi ikatan.

“Karena ikatan di sini spesifik, jadi dia hanya lewat saja. Itu nanti di sinyal SPR-nya akan flat. Namun, kalau sampel di sini ada virus Covid-nya, nanti dia akan tertangkap.

“Berarti dia akan berhenti, berarti ada penambahan atau penempelan virus di atas chip sensornya. Ini yang akan kita deteksi. Jadi sinyal akan mengalami perubahan, bisa kenaikan atau penurunan, tergantung dari setting mode pengukuran di alat SPR,” papar Isa.

Hasil uji sampel melalui SPR akan ditunjukkan dalam bentuk kurva. Flat untuk hasil negatif, sedangkan kurva naik atau turun untuk hasil positif.

Secara umum, cara kerja deteksi Covid 19 berbasis mikrochip SPR ini sederhana. Diawali dengan persiapan, yakni menanam bioreseptor pada mikrochip atau chip sensor, kemudian memasang chip sensor pada perangkat SPR, chip sensor dialiri sampel swab, SPR memroses sampel untuk deteksi Covid 19, lalu keluar hasilnya.

Proses pengujian sampel hanya berlangsung kurang dari satu jam, jauh lebih singkat dibanding tes PCR.

“Seperti kita ketahui (dalam) teknik PCR, sampel swab perlu ada proses tambahan karena yang ingin kita cek itu komponen di dalam virus, material genetiknya. Jadi harus dipecah dulu, kemudian materi genetiknya diamplifikasi.”

“Kalau prinsip SPR, tidak perlu melakukan proses tambahan seperti PCR tadi. Jadi tidak perlu memecah struktur virusnya, tapi bisa langsung menangkap virusnya karena virusnya punya reseptor yang ada di luarnya,” ujar Isa kepada wartawan di Bandung, Yuli Saputra, yang melaporkan untuk BBC News Indonesia.

Mendeteksi lebih banyak sampel

Keunggulan lainnya, mesin SPR bisa mendeteksi empat hingga delapan sampel sekaligus dalam satu kali proses, sehingga menghemat waktu banyak.

Lebih jauh, proses preparasi chip sensor tidak seluruhnya dilakukan di laboratorium BSL3, yang akan memudahkan tenaga kesehatan dalam melakukan pengujian dan tidak perlu berlama-lama mengenakan APD lengkap.

“Sejam untuk empat sampel. Hitungan preparasi chip sensor untuk menanam bioreseptor ini tidak kita masukan karena itu bisa preparasi di luar ruangan BSL. Jadi kita menghitungnya untuk eksperimen yang dilakukan di BSL, karena itu lebih berat untuk tim tenaga kesehatan,” kata Doktor Teknik Biomedikal ITB ini.

Deteksi Covid 19 SPR saat ini masih dalam proses pengembangan, melibatkan tim dari ITB, Unpad, BPPT, PT Tekad Mandiri Citra, dan PT Pakar Biomedika Indonesia. Sejauh ini, inovasi tersebut menunjukkan hasil yang menggembirakan, terutama terkait akurasi.

“Untuk akurasi, sebenarnya kita belum menguji real sample. Mudah-mudahan akhir bulan ini, kita bisa melakukan pengujian untuk real sample. Kita di sini sebatas menguji bagian dari virus di laboratorium non BSL.”

Seperti kita tahu, virus ada bagian spike-nya. (Ketika) kita melakukan pengujian, sejauh ini, responnya sudah bagus, selalu menunjukkan interaksinya sudah ada. Untuk akurasinya kita belum bisa memberikan secara eksak. Cuma dari segi sensitifitas, kami yakin teknik SPR ini sensivitasnya tinggi,” papar Isa.

Belum 100% buatan lokal

Dalam riset deteksi Covid 19 nonPCR ini, Isa menyebutkan, tim berhasil menciptakan reagen bioreseptor sendiri. Hasil ini diklaim sebagai inovasi pertama di Indonesia, bahkan di dunia masih terbilang sedikit, karena secara umum masih terfokus di PCR.

“Dari bioreseptor tadi yang kita desain, tiga ini kita bisa produksi sendiri, dari antibodi, protein rekombinan yang hasil desain Unpad ini, kita bisa buat sendiri. Memang dalam hal ini, untuk kondisi saat ini, dari kami masih sebatas mengejar proof of concept bahwa teknik SPR ini bisa mendeteksi keberadaan virus.”

“Jadi di sini, kami masih fokus ke pembuatan reagennya saja. Kalau misalkan kita bayangkan seperti PCR, peralatannya sudah banyak, jadi misal dari Biofarma hanya mengembangkan reagennya saja, kami menawarkan hal yang sama. Mesin SPR itu produksinya sudah banyak.,” jelas Isa.

“Jadi kita bisa produksi sendiri untuk reagennya saja, bahkan ini pun suatu hal yang menarik apabila performa dari reagennya kita itu baik. Kita bisa tawarkan jadi paket yang berbeda, paket deteksi antigen yang nonPCR. Ini juga salah satu harapan kami dalam hal ini,” lanjutnya.

Sayangnya, kata Isa, deteksi Covid 19 SPR ini memiliki kekurangan, yakni perangkat dan chip sensornya masih impor. Menurutnya, Indonesia belum memiliki teknologi yang mumpuni untuk memproduksi perangkat SPR, apalagi chip sensor. Padahal banyak anak bangsa yang mampu membuatnya.

“Dari kami ingin membuat sendiri, tapi memang keterbatasan waktu, butuh waktu yang cepat, sedangkan untuk pembuatan mesin SPR dan chip sensornya ini memang butuh teknologi tinggi. Yang pertama, kita perlu lihat chip sensornya itu ada lapisan emas itu sangat tipis sekali itu hanya setebal 50 nanometer.”

“Tapi kita perlu melihat secara keseluruhan, untuk industri elektronik di Indonesia kita tahu semuanya impor. Jadi kembali lagi ada bottleneck di sana. Namun, untuk pembelian komponen elektronik, mostly tidak terlalu susah.”

“Yang jadi concern kita di chipnya ini tadi, karena di sini kita perlu membuat chip dalam ukuran skala nanometer, sedangkan kita tahu di Indonesia ini teknologi nano masih belum established. Ya kita bisa (membuatnya), tapi memang perlu perangkat untuk membuat ini tadi. Jadi butuh beberapa perangkat khusus untuk dapat membuat lapisan setipis itu, sama untuk mengukur kualitas lapisannya. Kalau kita punya perangkat ini, kita bisa buatkan,” ungkap Isa.

Meski masih impor, namun menurut Isa, harga pembelian SPR dan chip sensornya masih lebih murah dibanding mesin PCR.

Adanya kendala teknologi juga diungkapkan Irvan Faizal, Kepala Program Biofarmasi, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT). Irvan menyebutkan, Indonesia belum mampu memproduksi komponen dalam mesin SPR.

“Karena hambatan ini terutama di dalam pengembangan komponen-komponen di dalam mesin itu. Contoh, bagaimana komponen di dalam yang melakukan analisis induksi ada cahaya atau foton yang datang resonasi dari elektron bebas di permukaan logam. Nah, itu sama sekali belum ada di Indonesia. Ini perlu teknologi yang cukup tinggi di dalam hal ini ke arah elektronik dan ini menjadi hambatan yang utama karena memang teknologinya sangat baru dibanding PCR,” kata Irvan.

Sementara minimnya dana, menjadi alasan klasik berikutnya. Irvan menyebutkan, pembelian perangkat SPR memakan dana yang cukup besar, mencapai Rp5 miliar per unit. Indonesia saat ini baru memiliki satu unit yang disimpan di Balitbangkes. Sedangkan, dukungan dana pemerintah hanya dari anggaran BPPT yang jumlahnya sekitar Rp 2 miliar.

“Dukungan pemerintah hanya dari BPPT. Dalam hal ini, dari DIPA-nya BPPT, bahkan tidak sampai Rp2 miliar untuk menghasilkan SPR dan biosensornya ini. Jadi sangat kecil memang. Ya saya sangat paham itu. Mungkin kita harus berkolaborasi dengan industri. Jadi prototype yang dihasilkan dari SPR ini atau bioreseptor dan reagennya ini tentu harus dijadikan suatu produk industri, sehingga industri inilah yang menghasilkan pendanaan untuk mengembangkan produk-produk inovasi yang lain,” ungkap Irvan.

Solusi lainnya, menurut Irvan, adalah dengan penggalangan dana atau crowdfunding yang sempat ramai dilakukan sejumlah kelompok masyarakat di awal pandemi Covid 19.

Target produksi

Proyek deteksi Covid 19 berbasis SPR ini telah mencapai 70%. Menurut Irvan, target awal adalah menghasilkan reagennya, sementara produksi mesin SPR harus melewati jalan panjang.

“Target mesin agak susah dalam tahun ini bisa dihasilkan. Saya gak yakin dalam tahun ini. Tapi, target awal sekarang yaitu dihasilkan reagennya, protein bioreseptornya, dan ini mungkin akhir September bisa dihasilkan minimal sebagai contoh di rumah sakit di daerah Bandung.”

“Sebanyak 100 reagen akan kita uji coba dan ini menjadi tahapan awal dari produksi. Nanti akan diproduksi lebih lanjut, kalau uji coba nilai sensitivitas dan spesifitasnya, bagus,” ujar Irvan yang juga menjabat sebagai Sekretaris 1 dan Koordinator diagnostic non-PCR, wakil dari BPPT.

Sementara target pengguna deteksi Covid 19 berbasis SPR ini, menurut Isa, adalah rumah sakit atau laboratorium pemerintah maupun swasta yang memiliki laboratorium BSL yang memenuhi syarat.

“Tapi harapan kita, bisa membantu deteksi relatif lebih cepat daripada PCR. Dan metode ke depannya dari SPR ini akan menarik untuk dipakai pada diagnosis penyakit-penyakit berbahaya lain di Indonesia,” kata Isa.

Pemerintah Provinsi Jawa Barat termasuk calon pengguna deteksi Covid 19 berbasis SPR ini. Sejak awal, Pemprov Jabar berkomitmen memberikan dukungan bagi inovasi alat kesehatan asal Jawa Barat yang berkontribusi dalam penanggulangan virus Corona ini.

“Ini akan menambah tools kita atau senjata untuk benar-benar mendeteksi secara akurat,” ujar Siska Gerfianti, Ketua Divisi Pelacakan Kontak, Pengujian Massal, dan Manajemen Laboratorium Gugus Tugas Percepatan Penanggulangan Covid-19 Jawa Barat.

Apalagi, deteksi Covid 19 berbasis SPR memiliki berbagai keunggulan, antara lain relatif cepat, akurat, dan mudah. Selain itu, dengan mendeteksi antigen, alat ini bisa berfungsi untuk deteksi dini kasus positif Covid 19.

“Untuk deteksi dini ini akan lebih bagus karena memang nanti pemeriksaannya ini bisa kita setarakan dengan PCR dan relatif lebih mudah,” sebut Siska yang juga menjabat sebagai Sekretaris Dinas Kesehatan Jawa Barat ini.