Bioinformatika merupakan perpaduan antara biologi, ilmu komputer, matematika, dan disiplin ilmu terkait lainnya yang telah berkembang menjadi bidang ilmu tersendiri. Bioinformatika mengintegrasikan biologi dan teknologi komputer untuk menyimpan, mengambil, memproses, dan mendistribusikan informasi yang berkaitan dengan makromolekul biologis seperti DNA, RNA, dan protein. Informasi dalam bioinformatika diperoleh melalui analisis data biologis menggunakan komputer. Informasi ini dapat berupa data dalam kode genetik, hasil-hasil eksperimen dari berbagai sumber, data statistik pasien, serta literatur ilmiah.
Bioinformatika memiliki peran penting dalam berbagai aspek penemuan obat, metabolisme obat, dan farmakologi. Dalam proses penemuan obat, bioinformatika memungkinkan analisis dan interpretasi data biologis dalam skala besar secara efisien, sehingga memudahkan identifikasi target, pengoptimalan senyawa utama, serta prediksi interaksi antara obat dan target. Selain itu, bioinformatika berkontribusi dalam menemukan dan mengkarakterisasi target obat yang berpotensi melalui analisis genomik dan proteomik. Bioinformatika juga berperan dalam memprediksi metabolisme obat dan sifat farmakokinetik, memberikan wawasan tentang keamanan dan efektivitas kandidat obat yang mungkin.
Proses metabolisme obat sangat penting dalam penelitian dan pengembangan farmasi, karena proses ini menentukan bagaimana obat didistribusikan dan diproses dalam tubuh manusia. Bioinformatika juga berkontribusi pada kemajuan penelitian metabolisme obat melalui berbagai jalur yang penting.
(Gambar 1 Penerapan bioinformatika dalam metabolisme obat)
Penggabungan antara farmakologi dan bioinformatika menunjukkan sinergi yang kuat antara metode farmakologi tradisional dan teknologi komputasi modern. Penerapan bioinformatika dalam proses pengembangan obat telah secara signifikan meningkatkan kemampuan kita dalam mengidentifikasi, merancang, dan mengoptimalkan obat dengan presisi dan efisiensi yang lebih tinggi.
(Gambar 2 Penerapan bioinformatika dalam farmakologi)
Alat-alat bioinformatika mempermudah analisis sistematis data biologis seperti genom, proteomik, dan transkriptomik untuk mengidentifikasi dan memvalidasi target-target terapi baru. Dengan menelaah kumpulan data yang besar, para peneliti dapat mengenali gen, protein, atau jalur tertentu yang berperan penting dalam munculnya dan berkembangnya penyakit. Target-target ini kemudian menjalani proses validasi farmakologis yang menyeluruh guna memastikan relevansi dan kelayakannya sebagai sasaran intervensi terapeutik.
Metode komputasi berbasis bioinformatika, seperti simulasi dinamika molekul dan pemodelan molekul, digunakan untuk penyaringan virtual dan pengembangan kandidat obat potensial. Metode ini memungkinkan peneliti untuk mengevaluasi berbagai senyawa kimia dengan cepat, sehingga menghemat waktu dan sumber daya selama tahap awal penemuan obat.
Penggunaan bioinformatika memiliki peran penting dalam rediscovery obat, yaitu upaya mengeksplorasi penggunaan baru dari obat-obatan yang sudah ada untuk tujuan terapeutik lain. Dengan menganalisis data dari berbagai sumber, seperti catatan medis dan basis data molekuler, bioinformatika dapat mengidentifikasi potensi aplikasi baru bagi obat-obatan yang telah disetujui. Kemampuan ini mempercepat integrasi obat-obatan tersebut ke dalam strategi pengobatan modern.
Di bidang toksikologi dan penilaian keamanan, bioinformatika juga memainkan peran yang sangat krusial. Bioinformatika telah menjadi alat esensial dalam evaluasi risiko yang terkait dengan zat kimia, obat-obatan, dan faktor lingkungan, memfasilitasi proses penilaian potensi bahaya dengan lebih efektif.
(Gambar 3 Penerapan bioinformatika dalam toksikologi dan penilaian keselamatan)
Penggunaan teknik bioinformatika mendukung kemoinformatika, yang melibatkan analisis struktur kimia dan hubungannya dengan toksisitas. Model pembelajaran mesin yang dilatih menggunakan basis data kimia yang ekstensif dapat memprediksi toksisitas senyawa baru dengan mengacu pada kemiripan strukturalnya dengan zat-zat berbahaya yang sudah dikenal. Model prediktif ini memiliki peran penting dalam mendeteksi senyawa berpotensi berbahaya secara cepat, sehingga meningkatkan efisiensi dan menghemat sumber daya dalam pengujian toksikologi.
Toksikogenomik merupakan bidang interdisipliner yang menggabungkan genomik dan toksikologi untuk mempelajari dampak bahan kimia beracun terhadap gen dan ekspresi gen. Bioinformatika berperan penting dalam analisis data ekspresi gen berskala tinggi yang diperoleh melalui penelitian mikroarray dan sekuensing RNA. Dengan mengidentifikasi gen dan jalur yang dipengaruhi oleh zat beracun, para ahli toksikologi dapat memperoleh wawasan berharga tentang mekanisme dasar toksisitas serta menemukan biomarker potensial untuk deteksi dini efek berbahaya tersebut. Teknik bioinformatika juga digunakan untuk mengevaluasi laporan efek samping dari uji klinis dan basis data pengawasan pasca-pemasaran, dengan tujuan mendeteksi pola toksisitas yang terkait dengan penggunaan obat dan produk lain. Analisis semacam ini dapat membantu mengungkap risiko keamanan yang sebelumnya tidak terdeteksi, mendorong intervensi regulasi atau perubahan pelabelan produk.
Teknologi bioinformatika dimanfaatkan untuk menganalisis data tersebut dan menghubungkan perubahan dalam jalur metabolisme dengan berbagai dampak berbahaya. Toksikologi in silico mencakup penggunaan simulasi komputer untuk memprediksi karakteristik toksikologi suatu bahan kimia. Model bioinformatika dapat meramalkan toksisitas zat dengan mensimulasikan interaksinya dengan molekul biologis, seperti protein dan enzim.
REFERENSI
Somda, Dogfounianalo et al., (2023). The Role of Bioinformatics in Drug Discovery: A Comprehensive Overview. Drug Metabolism and Pharmacokinetics. https://www.intechopen.com/chapters/88596
Herman, Sunardi, Tri Stiyo Famuji. (2023). Proses Implementasi Bioinformatika Pada Digitalisasi Data Genetika Manusia. Jurnal SIMETRIS, Vol 14 No 1. April 2023. https://jurnal.umk.ac.id/index.php/simet/article/view/9064/4204
(Sumber gambar : https://www.quipper.com/id/blog/quipper-campus/campus-info/p-pengertian-peran-manfaat-bioinformatika/ )
Hesa Lulu Madina Putri Sutopo – 22416248201122 – FM22B – Fakultas Farmasi
