Metode analisis genetik baru telah mengungkap 40 virus yang sebelumnya tidak diketahui, menunjukkan bagaimana pertukaran genetik di antara virus-virus tersebut dapat menyebabkan perubahan signifikan dalam perilaku virus dan meningkatkan ancamannya terhadap kesehatan manusia. Terobosan ini menawarkan potensi untuk memprediksi dan mencegah wabah virus di masa depan.
Tiba-tiba mereka muncul dan — seperti SARS-CoV-2 virus corona — dapat memicu epidemi besar: Virus yang tidak ada yang menyadarinya. Mereka sebenarnya bukan hal baru, tetapi sudah berubah secara genetik. Analisis genetik baru yang dilakukan oleh tim peneliti internasional menunjukkan bahwa terjadi pertukaran materi genetik yang berbeda-beda virus jenis dapat menciptakan patogen baru dengan karakteristik yang berubah secara signifikan dan berpotensi lebih mengancam. Penelitian skala besar ini dipimpin oleh ahli virologi dari Pusat Penelitian Kanker Jerman (DKFZ).
“Dengan menggunakan metode analisis baru dengan bantuan komputer, kami menemukan 40 nidovirus yang sebelumnya tidak dikenal di berbagai negara vertebrata dari ikan hingga hewan pengerat, termasuk 13 virus corona,” lapor ketua kelompok DKFZ Stefan Seitz. Dengan bantuan komputer berperforma tinggi, tim peneliti, yang juga mencakup kelompok kerja Chris Lauber dari Pusat Penelitian Infeksi Helmholtz di Hanover, telah menyaring hampir 300.000 kumpulan data. Menurut ahli virologi Seitz, fakta bahwa kita sekarang dapat menganalisis data dalam jumlah besar sekaligus membuka perspektif baru.
Penelitian tentang virus masih dalam tahap awal. Hanya sebagian kecil dari seluruh virus yang terdapat di alam yang diketahui, terutama virus yang menyebabkan penyakit pada manusia, hewan peliharaan, dan tanaman. Oleh karena itu, metode baru ini menjanjikan lompatan besar dalam pengetahuan mengenai reservoir virus alami. Stefan Seitz dan rekan-rekannya mengirimkan data genetik dari vertebrata yang disimpan dalam database ilmiah melalui komputer berkinerja tinggi dengan pertanyaan-pertanyaan baru. Mereka mencari hewan yang terinfeksi virus untuk memperoleh dan mempelajari materi genetik virus dalam skala besar. Fokus utamanya adalah pada apa yang disebut nidovirus, yang termasuk dalam keluarga virus corona.
Penemuan dan Analisis Nidovirus
Nidovirus, yang materi genetiknya terdiri dari RNA (ribonukleat asam), tersebar luas di vertebrata. Kelompok virus yang kaya spesies ini memiliki beberapa karakteristik umum yang membedakannya dari semua virus RNA lainnya dan mendokumentasikan hubungannya. Namun selain itu, nidovirus sangat berbeda satu sama lain, yaitu dalam hal ukuran genomnya.
Salah satu penemuan yang sangat menarik berkaitan dengan munculnya virus baru: Pada hewan inang yang terinfeksi virus berbeda secara bersamaan, rekombinasi gen virus dapat terjadi selama replikasi virus. “Rupanya, nidovirus yang kami temukan pada ikan sering kali bertukar materi genetik antar spesies virus yang berbeda, bahkan melintasi batas keluarga,” kata Stefan Seitz. Dan ketika kerabat jauh “berkawin silang”, hal ini dapat menyebabkan munculnya virus dengan sifat yang benar-benar baru. Menurut Seitz, lompatan evolusioner tersebut tidak hanya berdampak pada agresivitas dan bahaya virus, tetapi juga keterikatannya pada hewan inang tertentu.
“Pertukaran genetik, seperti yang kami temukan pada virus ikan, mungkin juga terjadi pada virus mamalia,” jelas Stefan Seitz. Kelelawar, yang — seperti tikus — sering kali terinfeksi sejumlah besar virus yang berbeda, dianggap sebagai tempat peleburan yang sesungguhnya. Virus corona SARS-CoV-2 mungkin juga berkembang pada kelelawar dan berpindah dari sana ke manusia.
Setelah pertukaran gen antar nidovirus, protein lonjakan yang digunakan virus untuk menempel pada sel inangnya sering kali berubah. Chris Lauber, penulis pertama studi tersebut, mampu menunjukkan hal ini melalui analisis silsilah keluarga. Memodifikasi molekul jangkar ini dapat secara signifikan mengubah sifat virus demi keuntungannya – dengan meningkatkan daya menularnya atau memungkinkannya berpindah inang. Pergantian inang, terutama dari hewan ke manusia, dapat mempermudah penyebaran virus, seperti yang telah ditunjukkan dengan jelas oleh pandemi corona. Virus “pengubah permainan” dapat tiba-tiba muncul kapan saja, menjadi ancaman besar dan – jika ada tekanan – dapat memicu pandemi. Titik awalnya bisa berupa satu hewan inang yang terinfeksi ganda.
Proses komputer baru yang berkinerja tinggi dapat membantu mencegah penyebaran virus baru. Hal ini memungkinkan pencarian sistematis untuk varian virus yang berpotensi berbahaya bagi manusia, jelas Stefan Seitz. Dan peneliti DKFZ melihat kemungkinan penerapan penting lainnya sehubungan dengan bidang penelitian khususnya, karsinogenesis terkait virus: “Saya dapat membayangkan bahwa kita dapat menggunakan High Performance Computing (HPC) yang baru untuk memeriksa virus secara sistematis pada pasien kanker atau orang dengan gangguan sistem imun. Kita tahu bahwa kanker dapat dipicu oleh virus, contoh paling terkenal adalah human papillomavirus. Namun sejauh ini kita mungkin hanya melihat puncak gunung es saja. Metode HPC menawarkan peluang untuk melacak virus yang sebelumnya tidak terdeteksi, bersarang di tubuh manusia dan meningkatkan risiko tumor ganas.”
Referensi: “Penambangan mendalam pada Sequence Read Archive mengungkap inovasi genetik utama pada virus corona dan nidovirus vertebrata akuatik lainnya” oleh Chris Lauber, Xiaoyu Zhang, Josef Vaas, Franziska Klingler, Pascal Mutz, Arseny Dubin, Thomas Pietschmann, Olivia Roth, Benjamin W .Neuman, Alexander E. Gorbalenya, Ralf Bartenschlager dan Stefan Seitz, 22 April 2024, PLOS Patogen.
DOI: 10.1371/journal.ppat.1012163
