TUGAS BIOTEKNOLOGI FARMASI IDENTIFIKASI PENYAKIT GENETIK
Oleh : KELOMPOK 5 Nama
NIM
Stephani Rehulina
J1E110027
Marisa Juliani
J1E111004
Aulia Rizali
J1E111020
Farah Diba Hasanah
J1E111069
Sofhia Rinayah Dinnanni
J1E111071
Irvan Ipandi
J1E111202
Rismaya Amini
J1E111215
Reza Taupik Makhlupi
J1E111217
Nurul Huda Ika Praditya
J1E112016
A. Hadi Azhari
J1E112029
Amalia Ananda Sari
J1E112042
Hj. Annisa
J1E112068
Nasrullah
J1E112205
PROGRAM STUDI FARMASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT BANJARBARU 2014 1
IDENTIFIKASI PENYAKIT GENETIKA
A. Penyakit Genetika Penyakit genetika adalah sebuah kondisi yang disebabkan oleh kelainan oleh satu atau lebih gen yang menyebabkan sebuah kondisi yang mencakup berbagai tingkat dalam rangkaian proses penerjemahan informasi (ekspresi gen) genetik dari suatu organisme (Ishak, 2010). Kelainan dan Penyakit genetik merupakan penyimpangan dari sifat umum atau sifat rata – rata manusia, serta merupakan penyakit yang muncul karena tidak berfungsinya faktor – faktor genetik yang mengatur struktur dan fungsi fisiologi tubuh manusia (Elvita et al., 2008). Berdasarkan sifat alelnya maka kelainan dan penyakit genetik dapat digolongkan sebagai berikut : 1. Kelainan dan penyakit genetik yang disebabkan faktor alel dominan autosomal 2. Kelainan dan penyakit genetik yang disebabkan faktor alel resesif autosomal 3. Kelainan dan penyakit genetik yang disebabkan alel tertaut dengan kromosom seks / kelamin 4. Kelainan dan penyakit geetik yang disebabkan oleh pengaruh aberasi kromosom (Elvita et al., 2008). B. Macam-macam Penyakit Genetik Penyakit von Willebrand (vWD) Penyakit von Willebrand (vWD) adalah kelainan yang diwariskan secara otosomal dengan gejala perdarahan, disebabkan mutasi gen faktor von Willebrand (vWF) sehingga terjadi defisiensi atau disfungsi vWF. vWD merupakan penyakit yang diwariskan melalui mekanisme genetik multipel. (Sindunata & Probohoesodo, 2006).
Pewarisan Alel Resesif Autosomal
1. Anemia sel sabit Penyakit anemia sel sabit disebabkan oleh substitusi suatu asam amino tunggal dalam protein hemoglobin berisi sel sel darah merah. Ketika kandungan oksigen darah individu yang diserang, dalam keadaan rendah (misalnya pada saat berada ditempat yang tinggi atau pada wktu mengalami ketegangan fisik), hemoglobin sel sabit akan mengubah bentuk sel-sel darah merah menjadi bentuk sabit. Individu yang menderita
2
anemia sel sabit disimbolkan dengan ss. Sedangkan individu normal memiliki genotipe SS dan karier anemia sel sabit disimbolkan dengan Ss. 2. Fibrosis sistik Fibrosis sistik disebabkan oleh tidak adanya protein yang membantu transpor ion klorida melalui membran plasma. Oleh karenanya dihasilkan
banyak
lendir
yang
mempengaruhi
pankreas,
saluran
pernapasan, kelenjar keringat, dll. Fibrosis sistik disebabkan oleh alel homozigot resesif (cc). Individu heterozigot (Cc) tidak menderita gejala penyakit ini, namun merupakan karier.Sedangkan individu normal bergenotipe (CC). 3. Galaktosemia Galaktosemia disebabkan tidak dapat menggunakan galaktosa (laktosa dari ASI ibu) karena tidak dihasilkan enzim pemecah laktosa. Pada keadaan normal seharusnya laktosa dirombak menjadi glukosa dan galaktosa, kemudian menjadi glukosa-1-fosfat yang kemudian dirombak melalui proses glikolisis atau diubah menjadi glikogen). Tingkat galaktosa yang tinggi pada darah dapat menyebabkan kerusakan mata, hati dan otak. Gejala galaktosemia adalah malnutrisi, diare dan muntah – muntah. Gejala ini dapat dideteksi dengan pemeriksaan sampel urin. Gejala galaktosemia dapat dihindari dengan diet bebas laktosa. Alel homozigot resesif yang menyebabkan galaktosemia (gg). Individu yang normal mempunyai alel (GG), sedangkan individu karier dengan alel (Gg). 4. Albino Kelainan terjadi karena tubuh tidak mampu membentuk enzim yang diperlukan untuk merubah asam amino tirosin menjadi beta-3,4dihidroksipheylalanin untuk selanjutnya diubah menjadi pigmen melanin. Pembentukan enzim yang mengubah tirosin menjadi melanin, ditentukan oleh gen dominan A, sehingga orang normal mempunyai genotipe AA atau Aa, dan albino aa 5. Phenylketonuria Phenylketonuria
merupakan
suatu
penyakit
keturunan
yang
disebabkan oleh ketidakberesan metabolisme,dimana penderita tidak
3
mampu melakukan metabolisme fenilalanin dengan normal. 6. Thalassemia Thalassemia merupakan kelainan genetik yang ditandai dengan berkurangnya atau tidak sama sekali sintesa rantai hemoglobin, sehingga hanya mempunyai kemampuan sedikit untuk mengikat oksigen. Pada thalassemia dimana eritrosit mempunyai gambaran : microcytic (kecil), leptocytic
(lonjong)
dan
polycythemic
(banyak),
bercampur
baur
membentuk apa yang disebut “target cell ”. (Elvita et al., 2008).
Pewarisan Alel Dominan Autosomal
1. Akondroplasia Akondroplasia disebabkan oleh tidak terbentuknya komponen tulang rawan pada kerangka tubuh secara benar. Individu akondroplasia dewasa mempunyai kaki dan lengan yang tidak normal (pendek) dengan tinggi tubuh kurang dari 1,2 meter. Namun intelejensi, ukuran kepala, dan ukuran tubuh normal. Individu penderita akondroplasia mempunyai genotipe KK atau Kk. Sedangkan individu normal bergenotipe homozigot resesif (kk). 2. Brakidaktili Brakidaktili adalah suatu kelainan yang dicirikan dengan jari tangan atau kaki yanng memendek karena memendeknya ruas-ruas tulang jari. Penderita brakidaktili memiliki gen dalam keadaan heterozigot (Bb). Individu yang memiliki gen dalam keadaan homozigot dominan (BB) menyebabkan kematian pada masa embrio, sedangkan dalam keadaan heterozigot hanya mempunyai dua ruas jari , karena ruas jari yang tengah sangat pendek dan tumbuh menyatu dengan ruas jari lain. Individu dengan gen homozigot resesif (bb) merupakan individu normal. 3. Huntington Huntington merupakan suatu penyakit karena terjadi degenerasi sistem saraf yang cepat dan tidak dapat balik. Penderita menggelengkan kepala pada satu arah. Huntington disebabkan oleh alel dominan (H). Oleh karena itu, dengan satu alel H saja semua individu yang heterozigot 4
akan mendapatkan Huntington. Individu normal mempunyai alel resesif (hh). 4. Polidaktili Polydactyly ialah terdapatnya jari tambahan pada satu atau kedua tangan / kaki. Tempat jari tambahan itu berbeda - beda , ada yang terdapat dekat ibu jari dan ada pula yang terdapat dari jari kelingking. (Elvita et al., 2008).
Kelainan Dan Penyakit Karena Alel Resesif Tertaut Kromosom Sex “X”
1. Hemofilia Hemofilia merupakan gangguan koagulasi herediter yang paling sering dijumpai. Hemofilia disebabkan oleh mutasi gen faktor VIII atau faktor IX sehingga dapat dikelompokkan menjadi hemofilia A dan hemofilia B. Perempuan yang homozigot resesif untuk gen ini merupakan penderita (XhXh), sedangkan perempuan yang heterozigot (XhXH) pembekuan darahnya normal namun ia hanya berperan sebagai pembawa / carier. Seorang laki – laki penderita hanya mempunyai satu genotip yaitu (XhY). 2. Buta Warna Penderita tidak dapat membedakan warna hijau dan merah , atau semua warna. Individu yang buta terhadap warna hijau (tipe deutan) dan merah (tipe protan) dikarenakan individu tersebut tidak mempunyai reseptor yang dapat mendeteksi cahaya pada panjang gelombang hijau atau merah. Buta warna merupakan penyakit yang disebabkan oleh gen resesif c (color blind) yang terdapat pada kromosom X. Perempuan normal mempunyai genotip homozigotik dominan CC dan heterozigotik Cc, sedangkan yang buta warna adalah homozigotik resesif cc. Laki – laki hanya mempunyai sebuah kromosom-X, sehingga hanya dapat normal XY atau buta warna XcY. 3. Distrofi Otot Kelainan tersebut ditandai dengan makin melemahnya otot – otot dan hilangnya koordinasi. Kelainan ini terjadi karena tidak adanya satu protein otot penting yang disebut distrofin, yang terletak pada lokus yang 5
spesifik pada kromosom X 4. Sindrom Fragile X Bagian kromosom X yang mengalami konstriksi (pelekukan) dibagian ujung lengan kromosom yang panjang. Dari semua bentuk keterbelakangan mental yang disebabkan oleh faktor genetik, bentuk yang paling umum adalah fragile. 5. Sindrom Lesch-Nyhan Penyakit ini timbul karena adanya pembentukan purin yang berlebihan. Penderita memperlihatkan kelakuan yang abnormal, yakni kejang otak yang tidak disadari serta menggeliatkan anggota kaki dan jari – kari tangan. (Elvita et al., 2008).
Kelainan Genetik Karena Tertaut
Kromosom “Y”
1. Hypertrichosis Hypertrichosis, tumbuh rambut pada bagian bagian tertentu ditepi dan telinga. Pada laki laki normal, akan memiliki gen dominan H. Gen resesif h menyebabkan hypertrichosis. 2. Weebed Toes Disebabkan oleh gen resesif wt sehingga tumbuh kulit diantara tangan atau kaki mirip dengan kaki katak atau burung air. Alel dominan Wt menentukan keadaan normal. 3. Hystrixgravier Gen resesif hg menyebabkan pertumbuhan rambut panjang dan kaku dipermukaan tubuh, sehingga terlihat menyerupai hewan landak yang tubuhnya berduri. Alel dominan Hg menentukan pertumbuhan rambut normal.
Kelainan Genetik Karena Aberasi Kromosom
1. Sindrom Jacobs (47, XYY atau 44A + XYY) Penderita mempunyai 44 Autosom dan 3 kromosom kelamin (XYY).Kelainan ini ditemukan oleh P.A. Jacobs pada tahun 1965 dengan ciri – ciri pria bertubuh normal, berperawakan tinggi, bersifat antisosial, 6
perilaku kasar dan agresif, wajah menakutkan, memperlihatkan watak kriminal, IQ dibawah normal. 2. Sindrom Down (47,XY + 21 dan 47,XX + 21 ) Penderita mengalami kelebihan satu autosom pada kromosom nomor 21 dan dapat terjadi pada laki-laki dan perempuan. Ciri-ciri tinggi badan sekitar 120 cm, kepala lebar dan pendek, bibir tebal, lidah besar dan menjulur, liur selalu menetes, jari pendek dan gemuk terutama kelingking, telapak tangan tebal, mata sempit miring kesamping, gigi kecil – kecil dan jarang, IQ rendah, umumnya steril. 3. Sindrom Klinefelter (47, XXY atau 44A + XXY) Penderita mempunyai 44 Autosom dan 3 kromosom kelamin (XXY).Kelainan ini ditemukan oleh H.F. Klinefelter tahun 1942. Penderita berjenis kelamin laki-laki tetapi cenderung bersifat kewanitaan, testis mengecil dan mandul, payudara membesar, dada sempit, pinggul lebar, rambut badan tidak tumbuh, tubuhnya cenderung tinggi (lengan dan kakinya panjang), mental terbelakang. 4. Sindrom Turner (45,XO atau 44A + X) Penderita mempunyai 44 Autosom dan hanya 1 kromosom kelamin yaitu X. Penderita sindrom Turner berkelamin wanita, namun tidak memiliki ovarium, alat kelamin bagian dalam terlambat perkembangannya (infatil) dan tidak sempurna, steril, kedua puting susu berjarak melebar, payudara tidak berkembang, badan cenderung pendek (kurang lebih 120 cm), dada lebar , leher pendek, mempunyai gelambir pada leher, dan mengalami keterbelakangan mental. 5. Sindrom Edward (47,XY + 18 dan 47, XX + 18) Penderita mengalami trisomi atau kelebihan satu Autosom nomor 18. Ciri ciri penderita adalah memiliki kelainan pada alat tubuh telinga dan rahang bawah kedudukannya rendah, mulut kecil, mental terbelakang, tulang dada pendek, umumnya hanya mencapai umur 6 bulan saja.
6. Sindrom Patau (47,XY + 13 dan 47, XX + 13) Penderita mempunyai 45 Autosom, sehingga disebut trisomi.
7
Trisomi dapat terjadi pada kromosom nomor 13, 14 atau 15. Ciri-ciri penderita kepala kecil, mata kecil, sumbing celah langit-langit, tuli, polidaktili, mempunyai kelainan otak, jantung, ginjal dan usus serta pertumbuhan mentalnya terbelakang. Biasanya penderita meninggal pada usia kurang dari 1 tahun. 7. Sindrom Cri du chat Anak yan dilahirkan dengan delesi pada kromosom nomor 5 ini mempunyai mental terbelakang, memiliki kepala yang kecil dengan penampakan wajah yang tidak biasa, dan memiliki tangisan yang suaranya seperti suara kucing. Penderita biasanya meninggal ketika masih bayi atau anak-anak. (Elvita et al., 2008). C. Cara mengidentifikasi penyakit genetik Berbagai pengamatan bersifat konsisten dengan gagasan bahwa suatu penyakit disebabkan oleh, setidaknya sebagian, oleh pewarisan gen mutan. Ketika peristiwa dari suatu penyakit berhubungan berbagai pengamatan tersebut, para ahli genetika akan menjadi sangat yakin bahwa penyakit tersebut memiliki basis genetik. Beberapa bentuk pengamatan yang dapat mengarahkan bahwa suatu penyakit berasal dari faktor genetik adalah diantaranya sebagai berikut. Ketika seseorang menunjukkan suatu penyakit, gangguan ini lebih mungkin terjadi karena berhubungan dengan genetik daripada dengan yang ditemui dalam populasi umum. Misalnya, seseorang dengan cystic fibrosis lebih mungkin memiliki hubungan genetik dengan penyakit ini daripada terpilih secara acak dari populasi umum (Brooker, 2009). Suatu penyakit tidak menyebar pada individu yang berada pada situasi lingkungan yang sama. Gangguan yang diturunkan tidak menyebar dari orang ke orang. Penyakit yang menggunakan jalur genetik hanya dapat dipindahkan dari orang tua pada keturunannya selama reproduksi seksual. Populasi-populasi yang berbeda memiliki frekuensi yang berbeda dari suatu penyakit. Dengan adanya faktor-faktor evolusioner, frekuensi dari penurunan sifat basanya beragam pada populasi yang berbeda. Misalnya, frekuensi penyakit anemia sel bulan sabit pada or ang Afrika dan Asia tertentu adalah yang tertinggi dan relatif rendah pada belahan dunia lain (Brooker, 2009). Suatu penyakit hanya berkembang pada kelompok umur tertentu. Banyak gangguan genetik menunjukkan waktu onset yang khas saat penyakit tersebut nampak. Efek dari beberapa gen mutan bermula selama 8
perkembangan embrionik pada janin, sehingga efeknya akan baru terlihat saat individu lahir. Gangguan-gangguan genetik lainnya juga hanya berkembang pada waktu tertentu selama masa hidup. Gangguan pada manusia yang menyerupai suatu gangguan yang sudah diketahui memiliki basis genetik pada suatu spesies hewan. Pada hewan, yang dapat dilakukan eksperimen terhadapnya, berbagai penurunan sifat diketahui diatur oleh gen-gen. Misalnya, fenotip albino ditemukan pada manusia sebagaimanya pada banyak hewan lainnya (Brooker, 2009). Suatu korelasi yang teramati antara suatu penyakit dan suatu gen mutan manusia atau perubahan kromosom. Bagian dari bukti yang meyakinkan bahwa suatu penyakit memiliki basis penyakit adalah identifikasi dari gen atau kromosom yang berubah terjadi hanya pada orang-orang yang menunjukkan gangguan terkait. Ketika membandingkan dua individu, satu yang mengalami penyakit dan satu yang tidak, kita mengharapkan akan tampak perbedaan dalam hal materi genetik mereka jika gangguan yang terjadi memang memiliki komponen genetik. Perubahan dalam urutan gen dapat ditentukan dengan kloning gen dan teknik sekuensi DNA. Perubahan dalam struktur dan jumlah kromosom juga dapatg diteteksi dengan pemeriksaan mikroskopik dari kromosom (Brooker, 2009). Ada beberapa cara yang dapat digunakan dalam mengidentifikasi penyakit genetik pada janin. Pemeriksaan dilakukan sejak dalam kandungan agar penyakit sudah dapat dihindari saat sudah lahir. Caracara tersebut diantaranya amniocentesis, PGD, dan chorionic villus sampling. a. Amniocentesis Dokter akan memasukkan jarum yang sangat kecil ke bagian dinding perut sampai masuk ke bagian rahim untuk mengambil contoh cairan ketuban dari kantong yang menyelimuti janin. Cairan ini kemudian daianlisa di laboratorium untuk mengetahui ada tidaknya kelainan genetik atau perubahan kromosom. Hasil tes amniocentesis bisa diketahui dua minggu kemudian. b. Preimplantetion Genetic Diagnosis (PGD) Pendekatan ini, melibatkan pengecekan genetik terhadap embrio yang dihasilkan dari fertilisasi in vitro (di luar tubuh). Fertilisasi ini dalam prosesnya melibatkan kombinasi sperma dan sel telur di luar tubuh si ibu. Tes ini khususnya dilakukan untuk memeriksa abnormalitas genetik tertentu, seperti alel-alel yang menyebabkan penyakit Huntington. PGD dapat juga menentukan apakah embrio mengandung jumlah kromosom yang pas atau tidak (disebut juga aneuploidy screening). c. Chorionic Villus Sampling (CVS)
9
Sejumlah kecil dari chorion (bagian dalam plasenta janin) diambil, dan karyotipe diolah secara langsung dari sel-sel yang dikumpulkan. CVS dapat dilakukan lebih awal selama kehamilan daripada amniocentesis, biasanya sekitar delapan hingga sepuluh minggu, hasilnya pun dapat diketahui lebih cepat. Namun, perlu dipertimbangkan resiko keguguran yang dapat terjadi pada CVS sedikit lebih besar dibandingkan cara lainnya (Brooker, 2009). Indentifiksi penyakit genetik dapat dilakukan dengan pendekatan melalui teknologi DNA rekombinan. a. Diagnosis gen langsung yang meliputi deteksi gen yang mutan Diagnosis ini didasarkan pada pada indetifikasi perbedaan kualititatif antara rangkaian DNA dalam gen yang normal versus dalam gen yang abnormal. Ada 3 metode yang digunakan: Sebagian mutasi mengubah atau menghancurkan tempat retriksi DNA yang normal. Analisis pelajak oligonukleotida digunakan ketika mutasi titik menghasilkan gen abnormal yang tidak mengubah setiap tempat restriksi yang diketahui. Mutasi yang mengenai panjang DNA (misalnya penghapusan atau pemanjangan DNA) dapat pula dideteksi dengan PCR b. Diagnosis gen tak lansung atau anlisis kolerasi Diagnosis ini digunakan apabila penyaki genetic belum biasa dilakukan indetifikasi sehingga digunakan analisis korelasi yaitu yang menentukan apakah anggota keluaga atau janin mewarisi region kromosom releva yang sama dengan keluarga terdahulu yang terkena penyakit genetic tersebut (Robbin & Cotran, 2008).
D. Metode yang dapat digunakan untuk identifikasi penyakit genetik beserta prosedurnya Metode untuk identifikasi penyakit von Willebrand yaitu dengan Tes Fungsi FVIII (FVIII:C) yaitu kadar FVIII:C plasma sangat rendah (1 –5%) pada penderita vWD tipe 3. Pada penderita vWD tipe 1 atau tipe 2, FVIII dapat menurun hingga normal. FVIII:C dapat membantu membedakan VWD tipe 2N dan hemofilia A. Kadar FVIII:C dapat diperiksa dengan metode FVIII:C satu tahap (one-stage FVIII activity assay). Pemeriksaan ini menilai kemampuan plasma penderita mengkoreksi APTT yang memanjang pada plasma yang kurang FVIII. Derajat koreksi plasma penderita dibandingkan dengan plasma standar yang telah diketahui kadar FVIII sehingga kadar FVIII plasma penderita dapat dihitung. Rentang normal FVIII:C adalah 0,5 –2,0 IU/ml (Sindunata & Probohoesodo, 2006).
10
Pada penyakit thalasemia, metode yang dapat digunakan untuk identifikasi penyakit genetik thalassemia yaitu : Metode polymerase chain reaction- restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) dan Amplification Refractory Mutation System-polymerase chain reaction (ARMS PCR). Metode PCR-RFLP digunakan untuk mencari mutasi thalassemia yang umum. Metode ARMS PCR digunakan untuk mendeteksi adanya delesi besar gen globin (Tamam et al., 2010). Prosedur Polymerase Chain Reaction (PCR) dan Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP) yaitu : Seluruh sampel darah yang diperoleh dilakukan isolasi DNA dan dilanjutkan dengan PCR. Pemeriksaan PCR menggunakan primers TLR dan TLF untuk memperoleh basa target polimorfisme C-509T gen TGF B1. Gambaran elektroforesis produk PCR berupa pita DNA sebesar 418 pb. Produk PCR tersebut selanjutnya didigesti dengan enzim restriksi Eco8II, apabila terpotong, gambaran elektroforesis memperlihatkan pita DNA sebesar 230 pb dan 188 pb, keadaan tersebut menandakan terdapatnya alel 509T, sedangkan apabila tidak terpotong maka hanya terlihat produk PCR sebesar 418 pb. Hal itu menandakan adanya alel 509C ( normal). Metode RFLP merupakan metode analisis polimorfisme dengan menggunakan enzim spesifik. Primers yang digunakan untuk C-509T adalah: Forward 5’CAGACTCTAGAGACTGCTAG3’ Reverse 3’GCTACCAGAGAAAGAGGAC5’ Tabung berisi campuran PCR dimasukkan ke dalam mesin PCR (Corbette) dengan kondisi PCR sebagai berikut: denaturasi awal pada suhu 950C selama 4 menit, dilanjutkan ke siklus suhu yang terdiri dari: Denaturasi pada suhu 950C selama 1 menit Annealing pada suhu 570C selama 1 menit Ekstensi pada suhu 720C selama 1 menit. Tahapan tersebut dilakukan selama 35 siklus dan dilanjutkan ekstensi akhir pada suhu 72 0C selama 10 menit. Pemeriksaan RFLP untuk polimorfisme C-509T gen TGF B1 dengan menggunakan enzim Eco8II yang mempunyai daerah pengenalan CCTANGG. Alel T akan terpotong menghasilkan fragmen 230 pb dan 188 pb, sedangkan alel C tidak terpotong dengan menggunakan enzim tersebut (418 pb). Campuran enzim restriksi untuk polimorfisme C-509T gen TGF B1 (volume 10 μL) adalah 1 μL 10x Buffer tango, 0,3 μL enzim Eco8II konsentrasi 10 μ/ μL, serta sebanyak 8,7 μL hasil PCR. Seluruh campuran ini disentrifus selama 20 detik dengan kecepatan 13.000 rpm, dan kemudian diinkubasi pada suhu 370C selama 24 jam. Hasil inkubasi dilakukan elektroforesis selama 60 menit dengan voltase tetap 100 volt.
11
Tahap berikutnya adalah elektroforesis pada gen agarosa (Riyanti et al ., 2013). Anemia sel sabit adalah anemia hemolitika berat akibat adanya defek pada molekul hemoglobin dan disertai dengan serangan nyeri. Anemia sel sabit merupakan sejenis anemia kongenital dimana sel darah merah berbentuk menyerupai sabit, karena adanya hemoglobin abnormal (Noer, 1999). Hal-hal yang dapat menjadi penyebab anemia sel sabit antara lain infeksi, disfungsi jantung, disfungsi paru, anastesi umum, dataran tinggi, dan menyelam (Price & Wilson, 1995). Berikut ini adalah contoh metode untuk identifikasi adanya penyakit genetik anemia sel sabit yaitu: a. Perancangan Sistem Sistem yang akan dibuat ini menggunakan dua metode, yaitu metode Freeman Chain Code dan metode Region Properties. Secara garis besar, tahap yang digunakan untuk mengidentifikasi sel darah berbentuk sabit dapat digambarkan pada blok diagram berikut:
12
Gambar 1. Blok diagram system menggunakan metode Freeman Chain Code Berdasarkan gambar 1, tahap yang pertama dilakukan adalah tahap preprocessing. Tahap preprocessing diawali dengan proses konversi citra asli menjadi citra grayscale, kemudian diubah menjadi citra biner. Kemudian dilakukan noise removal untuk menghilangkan objekobjek kecil yang dianggap noise pada citra biner. Kemudian dilakukan erosi, untuk mempertajam objek yang bebentuk sabit. Seteleh tahap preprocessing
selesai,
kemudian
dilakukan
menggunakan metode Freeman Chain Code.
processing
dengan
Tahap ini dilakukan
sebanyak 2 kali, hal ini bertujuan untuk mengurangi kesalahan dalam proses pengenalan objek sel darah. Kesalahan dalam mengenali objek disebabkan oleh bentuk objek yang tidak jelas. Untuk mengatasi permasalahan ini, dilakukan dilasi dan erosi setelah proses pengenalan yang pertama. Hal ini dilakukan untuk memperbaiki struktur objek sel darah.
Hasil
dari
proses
dilasi
dan
erosi
diidentifikasi
kembali
menggunakan metode Freeman Chain Code. Proses yang dilakukan untuk mengenali objek adalah menghitung selisih nilai antar piksel pada tepi setiap objek sel darah. Proses pengenalan dilakukan satu persatu pada semua objek sel darah. Jika selisih nilai piksel pada tepian objek sel darah memiliki nilai lebih besar dari 2 maka, objek tersebut akan dikenali sebagai sel sabit. Sedangkan jika selisih nilai pikselnya lebih kecil dari 3 maka akan dikenali sebagai sel darah normal. b. P r e p r o c e s s i n g Sebelum dilakukan processing menggunakan metode Freeman Chain Code dan Region Properties perlu dilakukan preprocessing , pada tahap preprocessing ini ada beberapa tahapan proses yang harus dilakukan, antara lain: 1) Konversi citra RGB ke Grayscale Proses konversi citra RGB ke citra grayscale adalah dengan mengubah bobot atau kekuatan intensitas dari setiap komponen warna
13
dasar pada citra ke nilai yang sudah ditentukan dan kemudian dikombinasikan sehingga didapatkan citra gray scale. Citra RGB yang dikonversi ke citra grayscale dapat dilihat pada gambar 2. dimana citra yang ditandai dengan huruf (a) merupakan citra asli sedangkan citra yang ditandai dengan (b) merupakan citra grayscale.
Gambar 2. Konversi citra RGB menjadi grayscale. 2) Thresholding Thresholding adalah proses mengubah citra berderajat keabuan menjadi citra biner atau hitam putih sehingga dapat diketahui daerah mana yang termasuk obyek dan background dari citra. Setelah dilakukan proses Thresholding maka citra sel darah berwarna hitam dan citra latar berwarna putih, kemudian citra biner tersebut diinvers untuk menghasilkan citra sel darah berwarna putih dan citra latar berwarna hitam. Pada gambar 3. merupakan citra sel darah yang sudah diubah menjadi bentuk biner menggunakan thresholding, dan dilakukan invers pada citra sel darah tersebut.
Gambar 3. Citra biner yang sudah diinvers 3) Noise Removal Untuk menghilangkan objek kecil pada matriks citra yang dihasilkan pada
tahap
sebelumnya,
dilakukan
noise
removal
dengan
cara
14
menghilangkan area yang memiliki luasan lebih kecil dari piksel yang diinginkan. 4) Erosi Untuk mempertajam citra sel darah yang berbentuk sabit maka perlu dilakukan erosi , yaitu pengurangan jumlah piksel di area terluar suatu citra sel darah. Pada gambar 4. merupakan hasil citra sel darah yang sudah dilakukan proses noise removal dan erosi .
c. P r o c e s s i n g Pada tahap ini citra sel darah yang telah melalui tahap preprocessing akan diolah kembali. Pada tahapan ini digunakan 2 jenis metode, yaitu metode Freeman Chain Code dan Region Properties. 1) Metode Freeman Chain Code Algoritma Kode Freeman Chain Code pertama kali diperkenalkan oleh Freeman pada tahun 1974. Tujuan dari algoritma ini adalah untuk merepresentasikan kontur suatu objek [4]. Algoritma Freeman Chain Code digunakan untuk merepresentasikan piksel-piksel tepi suatu objek yang saling terhubung dengan ukuran dan arah tertentu. Freeman Chain Code direpresentasikan dengan 4 arah atau 8 arah mata angin, pada setiap arah mata angin tersebut memiliki nilai yang berbeda-beda. Arah dari suatu mata angin dikodekan dengan menggunakan skema penomoran
15
seperti terlihat di gambar 5, merupakan skema kode rantai dengan 8 arah mata angin (a), dan skema dengan 4 arah mata angin (b). Gambar 5. Skema 8 arah mata angin (a) dan Skema 4-arah mata angin kode rantai Freeman (b) Proses yang dilakukan untuk mengenali objek adalah menghitung selisih nilai antar piksel pada tepi setiap objek sel darah. Proses pengenalan dilakukan satu persatu pada semua objek sel darah. Jika selisih nilai piksel pada tepian citra sel darah memiliki nilai lebih besar dari 2 maka, objek tersebut akan dikenali sebagai sel sabit. Sedangkan jika selisih nilai pikselnya lebih kecil dari 3 maka akan dikenali sebagai sel darah normal. Objek dikenali sebagai sel sabit, akan langsung disimpan ke dalam suatu variabel, kemudian objek yang disimpan pada variabel akan ditampilkan sebagai citra hasil. Pada gambar 6. Merupakan hasil identifikasi sel darah berbentuk sabit menggunakan metode Freeman Chain Code
Gambar 6. Citra hasil identifikasi menggunakan metode Freeman Chain Code 2) Metode Region Properties Region Properties merupakan representasi suatu objek dengan pendekatan bentuk elips. Dalam fungsi ini suatu objek diasumsikan memiliki bentuk elips, sehingga setiap objek memiliki major axis length dan minor axis length. Untuk mendapatkan nilai Major Axis Length adalah dengan cara menghitung jarak terjauh antara centroid dengan koordinat piksel terluar. Sedangkan untuk mencari nilai Minor Axis Length dengan
16
cara menghitung jarak terdekat antara centroid dengan koordinat piksel terluar. Gambar 7 merupakan objek yang direpresentasikan dengan pendekatan bentuk elips, sedangkan garis biru merupakan major axes length dan minor axes length dari objek tersebut.
Proses pengenalan objek sel darah dilakukan dengan cara mencari nilai hasil pembagian antara Major Axes Length dengan Minor Axes Length dari suatu objek. Jika nilai hasil pembagian atara Major Axes Length dan Minor Axes Length pada objek sel darah tersebut lebih besar dari 1,25, maka dianggap sel sabit. Sedangkan jika nilai hasil pembagian antara Major Axes Length dan Minor Axes Length dibawah 1,25 (nilai minimal = 1) maka dianggap normal. Nilai sebesar 1,25 digunakan sebagai patokan untuk membedakan antara objek yang berbentuk sabit dan normal. Citra sel darah yang dianggap sabit kemudian ditampilkan satu-persatu berupa citra yang dicrop. Gambar 8 adalah salah satu hasil identifikasi menggunakan metode regionprops.
Gambar 8. Citra sel hasil identifikasi menggunakan metode Region Properties
17
DAFTAR PUSTAKA Brooker, R.J. 2009. Genetic Analysis and Principles. McGraw-Hill Companies, Inc. New York. Elvita, A., F. Widianto, H. Widiawati, Maimanah, M. Pradini, R.P. Sari, S. Sumarlin, U. Saura, W. Yurisa & Y. Susantri. 2008. Genetika Dasar. Faculty of Medicine, University of Riau, Riau. Ishak. 2010. Gene Mutations, Genetic Disease and Pharmacogenetic Genes Disorder. International Journal of Research in Ayurveda & Pharmacy. 1 : 273-286. Noer S. H. M. 1999. Ilmu Penyakit Dalam jilid II. FKUI. Jakarta. Riyanti, E., R. R. Oewen, E. R. Haroen, A. M. Maskoen, & M. H. Satari. 2013. Metoda Pemeriksaan Polymerase Chain Reaction Restriction Fragment Length Polymorphism pada Deteksi Genotip Polimorfisme C-509T Gen Transforming Growth Factor Beta 1 Penderita Thalassemia Beta Mayor. Bagian Kedokteran Gigi Anak Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Padjadjaran.. Robbins dan Cotran. 2008. Dasar patologis penyakit . Buku kedokteran EGC, Jakarta. Sindunata, R. & M.Y.Probohoesodo. 2006. Faktor Patogenesis dan Diagnosis Penyakit von Willebrand. Indonesian Journal of Clinical Pathology and Medical Laboratory. 13 : 23-30. Tamam, M., S. Hadisaputro, Sutaryo, I. Setianingsih, R. Astuti, & A. Soemantri. 2010. Hubungan antara Tipe Mutasi Gen Globin dan Manifestasi Klinis Penderita Talasemia. Jurnal Kedokteran Brawijaya. 26 .
18
