BIO-INFORMATIKA

Bioinformatika (bioinformatics) adalah ilmu yang mempelajari penerapan teknik komputasional untuk mengelola dan menganalisis informasi biologis.

• Bidang ini mencakup penerapan metode-metode matematika, statistika, informatika, fisika, biologi, dan ilmu kedokteran untuk memecahkan masalah-masalah biologis, terutama dengan menggunakan sekuens DNA dan asam amino serta informasi yang berkaitan dengannya.
• Contoh topik utama bidang ini meliputi basis data untuk
• mengelola informasi biologis,
• penyejajaran sekuens (sequence alignment),
• prediksi struktur untuk meramalkan bentuk struktur protein maupun struktur sekunderRNA,
• analisis filogenetik, dan
• analisis ekspresi gen.

Latar Belakang Bioinformatika 

• Kemajuan bioteknologi dan teknologi informasi
• Dilatarbelakangi oleh ledakan data (data explosion) observasi biologi sebagai hasil yang dicapai dari kemajuan bioteknologi. Contohnya adalah pertumbuhan pesat database DNA pada GenBank. Genbank adalah database utama dalam biologi molekuler, yang dikelola oleh NCBI (National Center for Biotechnology Information) di AS.

• Kemampuan untuk memahami dan memanipulasi kode genetik DNA ini sangat didukung oleh teknologi informasi melalui perkembangan hardware dan software.
• Baik pihak pabrikan sofware dan harware maupun pihak ketiga dalam produksi perangkat lunak.
• Salah satu contohnya dapat dilihat pada upaya Celera Genomics, perusahaan bioteknologi Amerika Serikat yang melakukan pembacaan sekuen genom manusia yang secara maksimal memanfaatkan teknologi informasi sehingga bisa melakukan pekerjaannya dalam waktu yang singkat (hanya beberapa tahun).

Peluang Bioinformatika 

• Ilmu bioinformatika lahir atas insiatif para ahli ilmu komputer berdasarkan artificial intelligence.
• Mereka berpikir bahwa semua gejala yang ada di alam ini bisa dibuat secara artificial melalui simulasi dari gejala-gejala tersebut.
• Untuk mewujudkan hal ini diperlukan data-data yang yang menjadi kunci penentu tindak-tanduk gejala alam tersebut, yaitu gen yang meliputi DNA atau RNA.
• Bioinformatika ini penting untuk manajemen data-data dari dunia biologi dan kedokteran modern.
• Perangkat utama Bioinformatika adalah program software dan didukung oleh kesediaan internet

Beberapa Contoh Jenis Data Biologi di dalam Bioinformatika

Di bawah ini ada beberapa contoh pemrosesan data biologi di dalam bioinformatika :

• Manajemen data, termasuk pemeliharaan database dan pemrosesan data, merupakan tugas paling dasar dan yang paling utama. Sejumlah besar data yang bisa digunakan bersama dibuat oleh berbagai lembaga penelitian yang dibiayai publik, dan diletakkan di dalam bank data publik. Anotasi data mentah, yang artinya menambahkan berbagai deskripsi dan fungsi, merupakan bagian yang sangat penting dari pekerjaan ini, dan sebagian besar didanai oleh lembaga penelitian pemerintah.
• Struktur dan sekuens protein dan gen. Sekuens digunakan untuk merepresentasikan molekul makro. Struktur gen yang mengkodifikasi sekuens asam amino di dalam protein dibuat menggunakan proyek sekuensial genom. Data genomik akan diterjemahkan menggunakan komputer menjadi sekuens protein
• Struktur Molekular 3D. Pemodelan komputer bisa menggambarkan struktur ini menggunakan pengukuran fisik menggunakan sinar X atau resonansi magnetik nuklir
• Fungsi dan Struktur Genom. Genom dari suatu organisme (mahluk hidup) terdiri dari materi genetik keseluruhan. Informasi fungsi dan struktur genom adalah informasi detail dasar yang selalu diperbaharui dengan berbagai informasi baru termasuk tautan ke berbagai database yang lain
• Data Bibliografik, seperti abstrak dari suatu artikel sains. Jumlah data yang meningkat secara eksponensial, terutama yang berhubungan dengan proyek genom, seperti proyek sekuensial genom manusia. Data yang saat ini bisa diakses publik melalui internet merupakan susunan data dalam bentuk kecil

Teknologi di dalam Bioinformatika

Bioinformatika menggabungkan berbagai bidang ilmu komputer, matematika, dan engineering untuk memproses data biologi. Supercomputer digunakan untuk membaca dan memproses data biologi supaya hasilnya semakin cepat didapatkan. Berbagai sistem informasi dan database digunakan untuk menyimpan dan menyusun data biologi. Dalam menganalisa data biologi, juga diperlukan berbagai algoritma Artificial Intelligence, Machine Learning, Soft Computing, Data Mining, Image Processing, dan Simulation.

Teknologi dan Inovasi Microsoft di bidang Bioinformatika

Microsoft Bioinformatics Initiative

Program “Microsoft Bioinformatics Initiative” yang terdiri dari dua komponen utama :

• .NET BIO : .NET Bio merupakan suatu tool yang bisa ditambahkan ke framework pemrograman netral bahasa .NET yang awalnya ditujukan untuk mendukung penelitian di bidang genomik. Sekarang ini .NET Bio mendukung berbagai formal file bioinformatika; berbagai algoritma untuk manipulasi sekuens protein, RNA, dan DNA; dan pasangan konektor untuk terhubung ke layanan web biologi seperti NCBI BLAST. .NET Bio menggunakan lisensi sumber terbuka, dan semua dokumentasi, aplikasi demo, kode sumber, dan executable file bisa didownload dari situs Codeplex
• Microsoft Biology Tools (MBT) : The Microsoft Biology Tools (MBT) merupakan kumpulan tool yang bisa digunakan para peneliti bioinformatika dan biologi supaya lebih produktif dalam menemukan berbagai penemuan sains. Tool di dalam katalog MBT bebas digunakan, dan juga termasuk didalamnya kode sumber terbuka dan berbagai proyek kolaborasi sumber terbuka. Contoh tool-tool di dalam katalog MBT bisa dilihat di sini : http://research.microsoft.com/en-us/projects/bio/mbt.aspx

BioHPC

BioHPC merupakan implementasi HPC untuk para peneliti biologi. HPC adalah High Performance Computing, yang memanfaatkan sebanyak mungkin sumber daya komputer yang ada untuk menyelesaikan satu tugas berat dengan lebih singkat. HPC merevolusi ilmu biologi dengan cara memberi para ahli biologi kemampuan proses dan analisa data yang sangat besar yang tidak terbayangkan beberapa dekade lalu. Namun sayangnya kebanyakan ahli biologi tidak memiliki keahlian komputer ataupun sarana komputer yang memadai. Microsoft bekerjasama dengan Unit Layanan Biologi Komputasi Universitas Cornell untuk menyediakan kekuatan HPC bagi ribuan peneliti di seluruh dunia.

BioHPC khusus ditujukan pada peneliti bioinformatika, sehingga bersifat sangat powerful tetapi mudah sekali digunakan dan tidak perlu ahli komputer dengan keahlian khusus untuk mengoperasikannya.

Masalah Etika

Proyek pemetaan genetik manusia (Human Genome Project) sudah selesai, dimana seluruh informasi genetik manusia sudah berhasil dipetakan. Dan dengan kemajuan teknologi informasi yang luar biasa, maka sekarang terbuka kemungkinan bagi para peneliti untuk memanipulasi informasi genetik manusia dengan mudah dan cepat.

Hal ini menimbulkan berbagai masalah etika bioinformatika seperti :

• Privasi – memastikan bahwa data genetik tidak bocor ke tangan pihak yang tidak berhak
• Diskriminasi – membeda-bedakan orang berdasarkan informasi genetiknya
• Profile Genetik – menentukan apakah suatu masyarakat bersifat rasial atau seksis dari informasi genetiknya
• Pengembangan Obat yang khusus dibuat untuk orang tertentu – bisa menyebabkan masyarakat terpecah belah berdasarkan keadaan sosio-ekonomiknya
• Aborsi – bioinformatika bisa memberikan informasi apakah kualitas janin nantinya bisa menjelma menjadi bayi yang sehat, berumur panjang, dsb., atau sebaliknya, sehingga orang tua bisa memutuskan apakah janin layak untuk dilahirkan atau sebaiknya digugurkan
• Seleksi berdasarkan genetik – Informasi genetik bisa didapatkan dengan mudah. Bolehkan suatu perusahaan memilih karyawannya menggunakan seleksi genetik ?
• Mendapatkan keturunan yang lebih baik melalui manipulasi genetik pada janin

Hukum dan Undang-Undang Bioinformatika

Bioinformatika bisa menggunakan informasi genetik dan kesehatan yang bisa menunjuk ke seseorang. Oleh karenanya banyak regulasi pemerintah yang baru dikeluarkan untuk membatasi penggunaan dan pembocoran beberapa jenis data. Meski pada saat yang sama berbagai kemudahan juga didorong untuk pengumpulan informasi kesehatan dan genetik secara elektronik.

Negara Indonesia belum sampai pada tahap ini, tapi sekedar contoh, di bawah ini ada beberapa regulasi pemerintah di Amerika sehubungan dengan bioinformatika :

• Beberapa negara bagian melarang diskriminasi penggunaan informasi genetik di dalam asuransi kesehatan dan di perusahaan
• Georgia dan Oregon bahkan memiliki undang-undang yang menyatakan bahwa informasi DNA adalah unik dan milik pribadi
• HIPAA (Health Insurance Portability and Accountability Act) merupakan undang-undang yang mewajibkan sistem perekaman informasi kesehatan elektronik yang standar untuk kesehatan, rumah sakit, dan pegawai. HIPAA juga mengatur penggunaan dan perlindungan privasi informasi kesehatan. Namun ternyata penerapannya cukup sulit, karena sistem komputer yang ada harus ditingkatkan
• Standar Privasi Kesehatan memastikan bahwa hanya pasien yang bisa mengakses data penyakitnya, dan penggunaan diluar itu membutuhkan ijin pasien

Bioinformatika di Indonesia

Saat ini mata ajaran bioinformatika maupun mata ajaran dengan muatan bioinformatika sudah diajarkan di beberapa perguruan tinggi di Indonesia, seperti di ITB, Atmajaya, UI, UGM, IPB. Beberapa lembaga penelitian seperti LIPI dan Lembaga Biologi Molekul Eijkman juga melakukan melakukan penelitian bioinformatika di bidang rekayasa protein.