การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีของ DNA
ภาพการเปรียบเทียบลายพิมพ์ DNA
ของผู้ต้องสงสัยกับคราบเลือดฆาตกร
จากภาพด้านบนที่มีการเปรียบเทียบลายพิมพ์
DNA ของผู้ต้องสงสัยทั้ง 7 คน จะเห็นได้ว่า
ผู้ต้องสงสัยหมายเลข 4 มีลายพิมพ์ DNA
ใกล้เคียงกับหลักฐานคราบเลือดในที่เกิดเหตุมากที่สุด
จึงอาจสรุปได้ว่าเป็นฆาตกร ปัจจุบันการตรวจลายพิมพ์
DNA จะใช้เทคนิค PCR เนื่องจากเป็นวิธีที่ง่าย รวดเร็ว
ประหยัดค่าใช้จ่ายและใช้ตัวอย่างเลือดในปริมาณที่น้อยในประเทศไทย การตรวจลายพิมพ์ การตรวจลายพิมพ์
การตรวจลายพิมพ์ DNA เริ่มโดยกลุ่มนักวิจัยจากหลาย
สถาบันร่วมกันทำงานอย่างต่อเนื่อง โดยการตรวจพิสูจน์
ความสัมพันธ์ทางสายเลือด
การหาตัวคนร้ายในคดีฆาตกรรม
การสืบหาทายาทที่แท้จริงในกองมรดก
นอกจากนี้ยังนำมาใช้ในการตรวจคนเข้าเมืองให้ถูกต้อง
กรณีการให้สัญชาติไทยแก่ชาวเขาและชนกลุ่มน้อย
เพื่อสืบสาวว่า
บรรพบุรุษเป็นชาวเขาที่ตั้งรกรากอยู่ในประเทศไทยหรือ
เป็นชนต่างด้าวที่อพยพเข้ามา ซึ่งมีผลต่อการพิสูจน์ชาติ
พันธุ์และการให้สิทธิ
ในการอาศัยอยู่บนแผ่นดินไทยด้วย
นอกจากนี้ยังมีแนวโน้มว่าในอนาคตอาจ
มีการนำลายพิมพ์ DNA มาประยุกต์ใช้แทน การใช้ลายนิ้วมือ
เพื่อทำบัตรประชาชน ทำให้สืบหาตัวบุคคลได้ถูกต้องรวดเร็ว
โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีสืบหาตัวบุคคลที่เสียชีวิตในสภาพที่บอก
ไม่ได้ว่าเป็นใคร เช่น กรณีเครื่องบินตก หรือ ไฟไหม้
ปัจจุบันในประเทศไทยมีหน่วยงานที่มีห้องปฏิบัติการที่ตรวจลายพิมพ์
DNA เช่น สถาบันนิติเวช กองพิสูจน์หลักฐาน สังกัดสำนักงานตำรวจแห่งชาติ
โรงพยาบาลต่างๆ เช่น โรงพยาบาลรามาธิบดี โรงพยาบาลศิริราช
โรงพยาบาลเชียงใหม่ และสถาบันนิติวิทยาศาสตร์ กระทรวงยุติธรรม เป็นต้น
การประยุกต์ใช้ในเชิงการเกษตร
1. การทำฟาร์มสัตว์เพื่อสุขภาพของมนุษย์
ในการใช้เทคโนโลยี DNA เพื่อปรับปรุงพันธุ์สัตว์ในมีลักษณะที่ดีขึ้น
เช่นเดียวกับเป้าหมายหนึ่งคือการในการปรับปรุงพันธุ์สัตว์ที่อาศัยการผสมพันธุ์
และคัดเลือกพันธุ์ดั้งเดิม แต่ด้วยเทคโนโลยี DNA ทำให้นักวิทยาศาสตร์
สามารถหาได้ว่ายีนที่จะทำให้สัตว์มีลักษณะตามต้องการ เช่น หมูมีไขมันต่ำ
วัวให้นมเร็วขึ้นและมากขึ้น เมื่อทราบว่ายีนควบคุมลักษณะนั้นคือยีนใด
แล้วจึงย้ายยีนดังกล่าวเข้าสู่สัตว์ที่ต้องกา อีกรูปแบบหนึ่งของการ
ทำฟาร์มในอนาคต คือ การสร้างฟาร์มสัตว์ที่เสมือนเป็น
โรงงานผลิตยาเพื่อสกัดนำไปใช้ในการแพทย์ ตัวอย่างเช่น
การสร้างแกะที่ได้รับการถ่ายยีนเพื่อให้สร้างโปรตีนที่มีอยู่ในเลือดของคน
และให้แกะผลิตน้ำนมที่มีโปรตีนนี้ โปรตีนชนิดนี้จะยับยั้งเอนไซม์ที่
ก่อให้เกิดการทำลายเซลล์ปอดในผู้ป่วยที่เป็นโรคซิสติกไฟโปรซิส
(cystic fibrosis) และโรคระบบทางเดินหายใจที่เรื้อรังชนิดอื่นๆ
ในการสร้างสัตว์ดัดแปลงพันธุกรรม (transgenic animal) จะเริ่มจากการแยก
เซลล์ไข่ออกจากเพศเมียและฉีดยีนที่ต้องการเข้าไปในนิวเคลียสของเซลล์ไข่
(microinjection) ซึ่งจะมีเซลล์ไข่บางเซลล์ยอมให้ยีนดังกล่าวแทรกเข้า
ในจีโนมของนิวเคลียสและแสดงออกได้ จากนั้นทำการผสมพันธุ์
ในหลอดทดลอง (in vitro fertilization) และถ่ายฝากเข้าในตัวแม่ผู้รับ
เพื่อให้เจริญเป็นตัวใหม่ซึ่งจะมียีนที่ต้องการอยู่โดยไม่จำเป็นต้องมาจากสปีชีส์เดียวกัน
ภาพแอนดี (ANDi) ลิงดัดแปลงพันธุกรรมเรืองแสงตัวแรกของโลก 2. การสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรม(trensgenic plant)
การสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อให้มียีนของลักษณะ
ตามที่ต้องการ เช่น การชะลอการสุกของผลไม้ หรือเพื่อยืด
เวลาการเก็บรักษาผลผลิต มีความต้านทานโรคและแมลง
มีความต้านทานต่อสารฆ่าแมลงมีคุณค่าด้านอาหารมากขึ้น
เป็นต้น ในพืชสามารถทำได้ง่ายกว่าในสัตว์ เนื่องจากมีการศึกษา
เทคโนโลยีในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อในหลอดทดลอง
ซึ่งสามารถสร้างต้นพืชขึ้นใหม่จากเซลล์เนื้อเยื่อ หรือส่วนต่างๆ
ของพืชได้เป็นเวลาหลายสิบปีมาแล้ว ดังนั้นถ้าสามารถ
ถ่ายยีนเข้าสู่เซลล์พืชได้ และพืชนั้นมีเทคโนโลยีการเพาะ
เลี้ยงเนื้อเยื่อพืชรองรับอยู่แล้ว ก็สามารถสร้างพืชดัดแปลงทางพันธุกรรมได้ ตัวอย่างการสร้างพืชดัดแปลงทางพันธุกรรม ได้แก่ พืชดัดแปลงทางพันธุกรรมที่มีความสามารถในการต้านทานแมลง
โดยการถ่ายยีนบีทีที่สร้างสารพิษจากแบคทีเรีย(Bacillua Thuringiensis;BT)
สารพิษนี้สามารถทำลายตัวอ่อนของแมลงบางประเภทอย่างเฉพาะเจาะจง
โดยไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น เมื่อนำยีนที่สร้างสารพิษ
ไปใส่ในเซลล์ของพืช เช่น ฝ้าย ข้าวโพด มันฝรั่ง ยาสูบ มะเขือเทศ
พืชเหล่านี้สามารถผลิตสารทำลายตัวหนอนที่มากัดกิน
ทำให้ผลผลิตของพืชเหล่านี้เพิ่มขึ้น ลดการใช้สารเคมีหรือ
ไม่ต้องใช้เลยพืชต้านทานต่อโรค นักวิจัยไทยสามารถดัดแปลงพันธุกรรม
ของมะละกอให้ต้านทานต่อโรคใบด่างจุดวงแหวน ซึ่งเกิดจากไวรัสชนิดหนึ่ง
โดยนำยีนที่สร้างโปรตีนเปลือกไวรัส (coat protein gene) ถ่ายฝากเข้า
ไปในเซลล์มะละกอ แล้วชักนำให้เป็นมะละกอสร้างโปรตีนดังกล่าว
ทำให้สามารถต้านทานต่อเชื้อไวรัสได้ นอกจากนี้ยังมีการ
ดัดแปลงพันธุกรรมของมันฝรั่ง ยาสูบ ให้มีความต้านทานต่อ
ไวรัสที่มาทำลายได้พืชดัดแปลงทางพันธุกรรมที่สามารถต้านสารปราบวัชพืช
เช่น นำเอายีนที่ต้านทานสารปราบวัชพืชใส่เข้าไปในพืช
เช่น ถั่วเหลือง ข้าวโพด ฝ้าย ทำให้สามารถต้านทานสารปราบวัชพืช
ทำให้สารเคมีที่ปราบวัชพืชไม่มีผลต่อพืชดังกล่าวและสามารถ
ใช้ประโยชน์จากดินและปุ๋ยอย่างมีประสิทธิภาพ การปลูกพืชหมุนเวียนยังทำ
ได้ง่ายขึ้น ผลผลิตก็เพิ่มมากขึ้นด้วย
พืชดัดแปลงทางพันธุกรรมที่มีคุณค่าทางอาหารเพิ่มขึ้น เช่น
ในกรณีของข้าวที่เป็นธัญพืชที่เป็นอาหารหลักของโลก
ได้มีนักวิทยาศาสตร์ นำยีนจากแดฟโฟดิลและยีนจากแบคทีเรีย
Erwinia bretaria ถ่ายฝากให้ข้าว ทำให้ข้าวสร้างวิตามินเอในเมล็ดได้
เรียกว่า ข้าวสีทอง(golden rice)โดยหวังว่าการสร้างข้าวสีทอง
จะมีส่วนช่วยในการลดภาวะการขาดวิตามินในประเทศที่ขาดแคลนอาหาร
ในโลกได้ พืชดัดแปลงทางพันธุกรรมเพื่อให้ยืดอายุของผลผลิตได้ยาวนานขึ้น
โดยนำยีนที่มีผลต่อเอนไซม์ที่สังเคราะห์เอทิลีนใส่เข้าไปในผลไม้ เช่น
มะเขือเทศ ทำให้มะเขือเทศสุกช้าลงเนื่องจากไม่มีการสร้างเอทิลีนลด
ความเน่าเสียของมะเขือเทศ สามารถเก็บรักษาได้นานขึ้นและขนส่ง
ได้เป็นระยะทางไกลขึ้น พืชดัดแปลงพันธุกรรมอื่นๆเช่น
ทำให้พืชต้านทานความแห้งแล้ง ต้านทานดินเค็ม
ดัดแปลงพืชให้แปลกและแตกต่างไปจากเดิมเพื่อให้เหมาะสมกับ
ตลาดและความต้องการของมนุษย์มากขึ้น แต่อย่างไรก็ตามพืชดัดแปลงพันธุกรรม
(Genetically Modified Organism : GMOs) ถึงจะมีประโยชน์มากมาย
แต่ก็ยังมีข้อโต้แย้งทางสังคมเป็นอย่างมากว่าอาจจะไม่ปลอดภัยกับ
ผู้บริโภคและอาจก่อให้เกิดปัญหาทางด้านพันธุ์พืช พันธุ์สัตว์
ความหลากหลายทางชีวภาพ การมิวเทชันและอาจเป็นอันตราย
ต่อสิ่งแวดล้อมในอนาคตได้ 3. การปรับปรุงพันธุ์โดยอาศัยวิธีการของ
molecolar breeding ด้วยเทคโนโลยี DNAนำมาสู่การสร้างแบคทีเรีย
และแผนที่เครื่องหมายทางพันธุกรรมต่างๆ ทำให้นักปรับปรุงพันธุ์
สามารถนำองค์ความรู้ดังกล่าวมาใช้ในการปรับปรุงพันธุ์
โดยอาศัยการคัดเลือกจากการตรวจหาจากเครื่องหมายทาง
พันธุกรรมระดับโมเลกุลทดแทนการคัดเลือกจากลักษณะฟีโนไทป์เพียงอย่างเดียว
ซึ่งทำให้การปรับปรุงพันธุ์ต่างๆทำได้รวดเร็วขึ้นและมีความเป็นไปได้ที่
จะได้พืชหรือสัตว์พันธุ์ใหม่ที่มีลักษณะต่างๆร่วมกันในเวลาที่เร็วขึ้น
ตัวอย่างการคัดเลือกสายพันธุ์ โดยอาศัยเครื่องหมายทาง
พันธุกรรมระดับโมเลกุลที่สามารถเห็นได้ชัดเจน เช่น การปรับปรุง
พันธุ์ข้าวได้มีการศึกษาว่ายีนที่ควบคุมความทนเค็มนั้น ถูกควบคุม
ด้วยยีนหลายตำแหน่งและพบว่ายีนเหล่านั้นอยู่บนโครโมโซมแท่งต่างๆ
ซึ่งมีลิงค์เกจกับเครื่องหมายทางพันธุกรรมในระดับโมเลกุล
เมื่อทำการผสมพันธุ์เพื่อถ่ายทอดลักษณะความทนเค็ม
ก็สามารถใช้เครื่องหมายทางพันธุกรรมเป็นตัวคัดเลือกต้นข้าวในรุ่นลูก การใช้พันธุศาสตร์เพื่อศึกษาค้นคว้าหายีนและหน้าที่ของยีน
เนื่องจากเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทุกเซลล์มีโปรตีน เป็นตัวดำเนินกิจกรรมต่างๆของชีวิต
ดังนั้นหากมีการยับยั้งการทำงานของโปรตีนหรือทำให้เกิดการทำงาน
ผิดปกติของยีนดังกล่าว จะมีผลต่อลักษณะของสิ่งมีชีวิตนั้นๆได้
การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นที่สามารถสังเกตได้ คือการเปลี่ยนแปลง
ของฟีโนไทป์นั้น ด้วยการศึกษาย้อนกลับไปว่าการเปลี่ยนแปลง
ดังกล่าวเกิดขึ้นที่โปรตีนใด ยีนใด ก็จะทราบถึงหน้าที่ของยีนอื่นๆนั้นได้
ซึ่งนั่นคือการชักนำให้เกิดมิวเทชันในสิ่งมีชีวิตหรือการสร้างมิวแทนท์
(mutant) ที่มีการเปลี่ยนแปลงของฟีโนไทป์บาง
ประการแล้วอาศัยเทคนิคต่างๆทางชีววิทยาระดับโมเลกุล
เพื่อศึกษาว่าเกิดการเปลี่ยนแปลงขึ้นที่ยีนใด รศ.ดร.อภิชาติ วรรณะวิจิตรและคณะ
จากมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ศึกษาลักษณะความหอมของข้าว
พบว่ายีนที่ควบคุมลักษณะดังกล่าวเป็นยีนด้อย
จากการศึกษาแผนที่ยีนร่วมกับเครื่องหมายทางพันธุกรรมรวมทั้งการผสมพันธุ์
การใช้ข้อมูลชีวสารสนเทศ (bioinformation) ของจีโนมข้าว
ทำให้สามารถระบุได้ว่ายีนความหอมในข้าวอยู่บนโครโมโซมแท่งที่
8 และสามารถโคลนยีน Os 2AP ซึ่งควบคุมลักษณะความหอมของ
ข้าวได้สำเร็จ โดยพบว่าโปรตีนที่สร้างจากยีน Os 2 AP จะช่วยยับยั้งสาร
ที่ให้ความหอม ซึ่งถ้ายับยั้งการแสดงออกของยีนนี้ก็จะได้ข้าวที่มีความหอม
การศึกษาทางพันธุศาสตร์นั้นสามารถนำไปสู่การค้นพบยีนที่ทำหน้าที่ต่างๆ
และหากค้นคว้าอย่างลึกซึ้งถึงกลไกลการทำงานต่างๆของยีนนั้นได้
ก็จะสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในด้านต่างๆได้อย่างมีประสิทธิภาพและยั่งยืนในอนาคต
การประยุกต์ใช้เพื่อสิ่งแวดล้อม นักเทคโนโลยีชีวภาพมีความพยายามที่จะใช้วิธีการทำพันธุวิศวกรรม
เพื่อสร้างสายพันธุ์จุลินทรีย์ หรือพืชที่มีความสามารถในการย่อยสลาย
สารที่ไม่พึงประสงค์ที่ ปนเปื้อนในดิน น้ำหรือของเสียในโรงงานอุตสาหกรรมหรือ
เหมืองแร่ก่อนปล่อยลงสู่ธรรมชาติ อย่างไรก็ดีการใช้สิ่งมีชีวิตดัดแปลงทางพันธุกรรม
สอดคล้องกับกฎหมายการควบคุมการใช้ GMOs ในแต่ละประเทศ การประยุกต์ใช้ในเชิงการเกษตร1. การทำฟาร์มสัตว์เพื่อสุขภาพของมนุษย์
ในการใช้เทคโนโลยี DNA เพื่อปรับปรุงพันธุ์สัตว์ในมีลักษณะที่ดีขึ้น
เช่นเดียวกับเป้าหมายหนึ่งคือการในการปรับปรุงพันธุ์สัตว์ที่อาศัยการผสมพันธุ์
และคัดเลือกพันธุ์ดั้งเดิม แต่ด้วยเทคโนโลยี DNA ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถหา
ได้ว่ายีนที่จะทำให้สัตว์มีลักษณะตามต้องการ เช่น หมูมีไขมันต่ำ
วัวให้นมเร็วขึ้นและมากขึ้น เมื่อทราบว่ายีนควบคุมลักษณะ
นั้นคือยีนใดแล้วจึงย้ายยีนดังกล่าวเข้าสู่สัตว์ที่ต้องการ
อีกรูปแบบหนึ่งของการทำฟาร์มในอนาคต คือ การสร้างฟาร์มสัตว์ที่เสมือนเป็น
โรงงานผลิตยาเพื่อสกัดนำไปใช้ในการแพทย์ ตัวอย่างเช่น การสร้างแกะ
ที่ได้รับการถ่ายยีนเพื่อให้สร้างโปรตีนที่มีอยู่ในเลือดของคน และให้
แกะผลิตน้ำนมที่มีโปรตีนนี้ โปรตีนชนิดนี้จะยับยั้งเอนไซม์ที่ก่อ
ให้เกิดการทำลายเซลล์ปอดในผู้ป่วยที่เป็นโรคซิสติกไฟโปรซิส
|
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น