Upaya membangun kemandirian teknologi kesehatan membutuhkan kolaborasi dari berbagai disiplin ilmu, mulai dari biologi molekuler, farmasi, fisika, hingga teknik biomedika. Semangat tersebut menjadi landasan tim peneliti Institut Teknologi Bandung (ITB) dalam mengembangkan instrumen real-time polymerase chain reaction (PCR) beserta reagen lokal untuk mendukung deteksi tuberkulosis (TB).

Pengembangan teknologi tersebut dipaparkan dalam kegiatan Site Visit Tematik yang dilaksanakan pada Jumat, 2 Oktober 2026, pukul 09.00–11.00 WIB, bertempat di Ruang Sidang, Lantai 2, Labtek XI, Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati (SITH) ITB. Dalam kunjungan tersebut, tim pewawancara mendokumentasikan perkembangan penelitian sekaligus berdiskusi dengan para peneliti mengenai pengembangan perangkat PCR, reagen diagnostik, dan komponen enzim yang diproduksi secara lokal.

Penelitian ini melibatkan sejumlah kelompok keahlian dan sekolah/fakultas di ITB. Tim tersebut antara lain terdiri atas Azzania Fibriani, S.Si., M.Si., Ph.D., dari Kelompok Keahlian Genetika dan Bioteknologi Molekular SITH ITB; Dr. Beni Rio Hermanto, S.T., M.M., dari Kelompok Keahlian Teknik Biomedika, Sekolah Teknik Elektro dan Informatika (STEI) ITB; Prof. Dr. Eng. R. Bagus Endar Bachtiar Nurhandoko, dari Kelompok Keahlian Fisika Bumi dan Sistem Kompleks, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) ITB; Dr. rer. nat. apt. Catur Riani, S.Si., M.Si., dari Kelompok Keahlian Farmasetika, Sekolah Farmasi ITB; Husna Nugrahapraja, S.Si., M.Si., Ph.D., dari Kelompok Keahlian Genetika dan Bioteknologi Molekular SITH ITB; serta Fenryco Pratama, S.Si., M.Si., Ph.D., dari Kelompok Keahlian Bioteknologi Mikroba SITH ITB.

Berangkat dari Tantangan Diagnosis Tuberkulosis

Azzania Fibriani, Ph.D. menjelaskan bahwa penelitian tersebut berfokus pada pengembangan instrumen PCR dan reagen lokal untuk mendeteksi tuberkulosis. Gagasan pengembangannya semakin menguat setelah pengalaman Indonesia menghadapi pandemi COVID-19.

Tuberkulosis telah lama menjadi persoalan kesehatan di Indonesia. Salah satu tantangannya adalah kebutuhan terhadap diagnosis yang cepat dan tepat. Menurut Azzania, teknologi diagnostik TB sebenarnya telah tersedia di fasilitas pelayanan kesehatan, tetapi sejumlah komponen dan reagennya masih bergantung pada produk dari luar negeri.

Ketergantungan tersebut menjadi semakin terasa pada masa pandemi COVID-19. Berbagai reagen dan sumber daya diagnostik berbasis molekuler mengalami peningkatan kebutuhan secara global untuk pemeriksaan COVID-19. Kondisi itu turut memengaruhi ketersediaan bahan untuk pemeriksaan penyakit lain, termasuk tuberkulosis.

Pengalaman tersebut mendorong tim ITB untuk mengembangkan alternatif berbasis teknologi dan sumber daya lokal.

“Berkaca dari pandemi COVID-19, kami bersama-sama berusaha mengembangkan reagen lokal yang mudah-mudahan dapat menjadi alternatif untuk pemeriksaan TB,” jelas Azzania, Ph.D.

Penelitian tidak hanya diarahkan untuk mendeteksi keberadaan Mycobacterium tuberculosis, tetapi juga untuk mengidentifikasi TB yang memiliki resistansi terhadap obat. Salah satu target yang dikembangkan adalah deteksi resistansi terhadap rifampisin, salah satu obat utama dalam pengobatan tuberkulosis.

Dengan demikian, sistem diagnostik yang dikembangkan diharapkan mampu memberikan informasi mengenai keberadaan bakteri penyebab TB sekaligus membantu mendeteksi karakteristik resistansinya.

Merancang Kit Diagnostik dari Hulu

Dalam pengembangan kit diagnostik, Azzania, Ph.D. bertanggung jawab antara lain pada desain sistem diagnostik, termasuk perancangan primer dan pembuatan kontrol positif.

Kontrol positif yang dikembangkan memungkinkan proses pengujian dilakukan tanpa harus menjadikan bakteri Mycobacterium tuberculosis secara langsung sebagai kontrol positif. Berbagai komponen tersebut kemudian digabungkan bersama reagen lainnya menjadi sebuah sistem yang dapat digunakan dalam pemeriksaan berbasis PCR.

Salah satu komponen pentingnya adalah DNA polimerase, yaitu enzim yang berperan dalam proses amplifikasi DNA. Pengembangan enzim tersebut dilakukan melalui kolaborasi dengan tim peneliti dari Sekolah Farmasi dan SITH ITB.

Menurut Azzania, Ph.D., keberhasilan pengembangan kit tidak dapat dilepaskan dari karakter penelitian yang bersifat multidisiplin.

“Kita tidak bisa maju sendiri. Kita harus berkolaborasi dengan teman-teman, khususnya yang ada di ITB,” ujarnya.

Kolaborasi itu tidak berhenti pada pengembangan reagen. Pada sisi instrumentasi, tim juga mengembangkan dua prototipe perangkat real-time PCR melalui pendekatan yang berbeda.

Mengembangkan Instrumentasi qPCR secara Lokal

Salah satu perangkat dikembangkan oleh tim Dr. Beni Rio Hermanto dari Kelompok Keahlian Teknik Biomedika STEI ITB. Dr. Beni menjelaskan bahwa kontribusinya berada pada pengembangan instrumentasi quantitative PCR (qPCR).

Perangkat tersebut mengintegrasikan proses amplifikasi DNA dengan sistem pendeteksian fluoresensi. Pada prototipe yang dikembangkan, perangkat memiliki 16 well sehingga dapat menampung hingga 16 tabung sampel dalam satu proses.

Sistem pengaturan temperatur dirancang untuk menjalankan tahapan utama PCR, yaitu denaturasi, annealing, dan ekstensi. Pengguna dapat mengatur temperatur dan durasi pada masing-masing tahapan sesuai protokol pengujian.

Selama siklus berlangsung, DNA target mengalami proses amplifikasi. Perangkat kemudian membaca sinyal fluoresensi untuk mengetahui perkembangan amplifikasi tersebut. Prototipe awal yang dikembangkan tim Dr. Beni menggunakan kanal fluoresensi SYBR Green, dengan peluang pengembangan lebih lanjut menuju kanal fluoresensi lainnya.

Menurut Dr. Beni, kemampuan tersebut penting agar perangkat pada masa mendatang dapat digunakan untuk cakupan pengujian yang lebih luas.

“Harapan kami, alat ini dapat membantu kemandirian instrumentasi. Lebih lanjut, alat ini dapat dikembangkan untuk mendeteksi kanal-kanal warna lainnya sehingga dapat dimanfaatkan untuk berbagai jenis pengujian,” tutur Dr. Beni.

Prototipe PCR dengan Sistem Deteksi Fluoresensi

Prototipe lainnya dikembangkan oleh Prof. Dr. Eng. R. Bagus Endar Bachtiar Nurhandoko dari FMIPA ITB. Prof. Bagus menjelaskan bahwa timnya berfokus pada pembuatan prototipe perangkat PCR yang dapat melakukan proses amplifikasi sekaligus membaca sinyal fluoresensi.

Sistem tersebut bekerja berdasarkan skenario temperatur yang telah ditentukan. Sampel mengalami rangkaian pemanasan dan pendinginan berulang dengan temperatur serta durasi tertentu untuk menghasilkan amplifikasi DNA.

Seiring berlangsungnya amplifikasi, sinyal fluoresensi yang dihasilkan sampel dipantau. Sistem optik dan sensor pada perangkat digunakan untuk membaca intensitas cahaya pada panjang gelombang tertentu. Perubahan intensitas tersebut selanjutnya dapat digunakan untuk mengamati berlangsungnya proses amplifikasi.

Dalam demonstrasi perangkat, Prof. Bagus memperlihatkan bagaimana sistem membandingkan temperatur target dengan kondisi temperatur aktual selama proses berlangsung. Pembacaan fluoresensi dilakukan berulang pada setiap siklus sehingga perubahan intensitas sinyal dapat diamati selama proses amplifikasi.

Prototipe tersebut mampu mengakomodasi 16 sampel. Sistem juga dilengkapi perangkat optik dan sensor serta pengolahan data untuk menganalisis sinyal yang diperoleh.

Menurut Prof. Bagus, penguasaan teknologi tersebut membuka peluang pemanfaatan yang lebih luas. PCR tidak hanya dapat digunakan untuk mendukung diagnosis penyakit infeksi, tetapi secara umum teknologi berbasis identifikasi DNA juga dapat dikembangkan untuk berbagai kebutuhan lain, termasuk analisis molekuler dalam pengujian produk.

Ia berharap prototipe yang saat ini dikembangkan dapat dilanjutkan menuju tahap industrialisasi sehingga tidak berhenti sebagai produk penelitian.

“Karena kalau semuanya impor, biayanya sangat mahal dan juga memboroskan devisa. Harapannya, dari prototipe ini nantinya dapat berkembang menjadi produk yang dapat memenuhi kebutuhan masyarakat,” ujar Prof. Bagus.

Mengembangkan DNA Polimerase Produksi Dalam Negeri

Selain instrumen, kemandirian reagen menjadi bagian penting dari keseluruhan penelitian. Dr. rer. nat. apt. Catur Riani, S.Si., M.Si., bersama tim Husna Nugrahapraja, Ph.D. dan Fenryco Pratama, Ph.D., berkontribusi pada pengembangan enzim DNA polimerase.

Dr. Catur menjelaskan bahwa DNA polimerase merupakan salah satu reagen utama yang dibutuhkan dalam PCR. Selama ini, enzim tersebut masih banyak diperoleh melalui produk impor.

Tim peneliti kemudian mengembangkan DNA polimerase dari sumber yang berbeda-beda untuk memperoleh kandidat enzim yang sesuai dengan kebutuhan sistem diagnostik TB.

“Kami bercita-cita meningkatkan kemandirian nasional agar dapat menghasilkan enzim DNA polimerase produksi sendiri. Kami menggunakan sumber DNA polimerase yang berbeda-beda dan ingin menghasilkan enzim yang cocok untuk keperluan deteksi tuberkulosis,” jelas Dr. Catur.

Meskipun dikembangkan dalam konteks diagnosis TB, DNA polimerase tersebut pada prinsipnya tidak terbatas untuk satu jenis pemeriksaan. Enzim yang berhasil dikembangkan berpotensi digunakan untuk berbagai kebutuhan PCR lainnya.

Husna Nugrahapraja, Ph.D. menambahkan bahwa kebutuhan karakteristik enzim dapat berbeda sesuai dengan sistem PCR yang digunakan, baik PCR konvensional maupun real-time PCR. Karena itu, pengembangan produksi lokal juga diarahkan agar enzim memiliki performa yang andal untuk berbagai kebutuhan.

Targetnya tidak hanya penggunaan di lingkungan internal ITB. Dalam jangka panjang, teknologi tersebut diharapkan dapat dikembangkan hingga memiliki peluang pemanfaatan secara lebih luas di luar kampus.

Fenryco Pratama, Ph.D. menambahkan bahwa perkembangan teknologi saat ini membuka peluang bagi peneliti untuk mengembangkan sejumlah sumber enzim secara lokal. Hal tersebut dapat meningkatkan aksesibilitas DNA polimerase bagi kegiatan penelitian maupun aplikasi di bidang klinis di Indonesia.

Tim juga mengeksplorasi teknologi produksi alternatif agar proses produksi enzim dapat berlangsung lebih efektif dan ekonomis.

Dari Prototipe Menuju Produk yang Dapat Dimanfaatkan Masyarakat

Pengembangan instrumen PCR, kit diagnostik, primer, kontrol positif, hingga DNA polimerase menunjukkan bahwa kemandirian teknologi diagnostik tidak dapat dibangun melalui satu bidang keilmuan saja. Sistem tersebut merupakan hasil integrasi berbagai kompetensi yang saling melengkapi.

Di satu sisi, peneliti biologi molekuler mengembangkan target dan sistem deteksi. Di sisi lain, peneliti farmasi dan bioteknologi mengembangkan komponen enzim. Sementara itu, tim fisika dan teknik biomedika membangun perangkat yang mampu menjalankan siklus PCR dan mendeteksi sinyal fluoresensi.

Menurut Azzania, Ph.D., sejumlah prototipe dan reagen yang dihasilkan telah mencapai tahap perkembangan yang cukup tinggi. Tantangan berikutnya adalah membawa hasil penelitian tersebut menuju skala produksi yang lebih besar.

Saat ini, tim masih menghadapi keterbatasan untuk memproduksi teknologi tersebut pada skala industri. Karena itu, dukungan dari berbagai pihak menjadi penting agar prototipe tidak berhenti di laboratorium.

“Harapannya, dengan prototipe dan reagen yang tingkat kesiapterapan teknologinya sudah cukup tinggi, kita dapat bersama-sama mengembangkannya sampai ke tangan konsumen. Kami berharap ini tidak hanya berhenti di ITB, tetapi dapat dikembangkan hingga menjangkau pasien TB yang membutuhkan diagnostik,” tutur Azzania, Ph.D.

Untuk mencapai tahap tersebut, kolaborasi lanjutan diperlukan tidak hanya di lingkungan akademik, tetapi juga dengan pemerintah, pihak swasta, dan industri.

Pada akhirnya, penelitian ini tidak semata-mata berbicara tentang pembuatan sebuah mesin PCR atau satu jenis reagen. Pengembangan yang dilakukan tim lintas disiplin ITB menunjukkan upaya membangun ekosistem teknologi diagnostik secara lebih menyeluruh—mulai dari instrumen, komponen biologis, hingga sistem deteksi—dengan tujuan meningkatkan kemandirian teknologi kesehatan di Indonesia.

Oleh: Nada Raudah Mumtazah