วิธีการตัดต่อยีน และการตรวจหา GMOs
วิธีการทำอย่างไร ?
การตัดต่อยีนนั้น ทำโดยใช้เทคโนโลยีที่เรียกว่า "พันธุวิศวกรรม (genetic engineering)" ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเทคโนโลยีชีวภาพ (biotechnology) กล่าวได้ว่าวิธีการนี้เป็นการคัดเลือกสายพันธุ์ โดยเจาะจงไปยังยีนที่ต้องการโดยตรง แทนที่วิธีการผสมพันธุ์แล้วคัดเลือกลูกผสมที่มีลักษณะตามความต้องการ ซึ่งต้องใช้เวลานาน การเจาะจงไปยังยีนโดยตรงที่ว่านี้ เริ่มโดยการค้นหายีนตัวใหม่ หรือใช้ยีนที่ทราบอยู่แล้วว่ามีคุณลักษณะ (traits) ตามอย่างที่เราต้องการ ยีนตัวนี้อาจมาจากพืช สัตว์ หรือจุลินทรีย์ก็ได้ เมื่อได้ยีนมาแล้วก็นำยีนดังกล่าวใส่เข้าไปให้อยู่ในโครโมโซม (ที่รวมของยีน) ภายในเซลล์ของพืช
วิธีการถ่ายทอดยีนให้เข้าไปอยู่ในโครโมโซมภายในเซลล์ใหม่นั้นทำได้หลายทาง วิธีหลักๆ ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน คือการใช้จุลินทรีย์ที่เรียกว่าagrobacterium เป็นพาหะช่วยพายีนเข้าไป (คล้ายกับการใช้รถลำเลียงสัมภาระเข้าไปไว้ที่ที่ต้องการ) อีกวิธีหนึ่งคือการใช้ปืนยิง (gene gun) ยิงยีนที่เกาะอยู่บนผิวของอนุภาคของทอง ให้เข้าไปในโครโมโซมเซลล์พืช เมื่อยีนนั้นเข้าไปในเซลล์พืชแล้ว ไม่ว่าจะโดยวิธีการดังกล่าวข้างต้นวิธีใดก็ตาม ยีนที่เข้าไปใหม่จะแทรกตัวรวมอยู่ในโครโมโซมของพืช จนกลายเป็นส่วนหนึ่งของโครโมโซมพืช อย่างไรก็ตามการถ่ายทอดยีนเข้าสู่พืชนั้น มิได้เป็นการถ่ายทอดแต่เฉพาะตัวยีนที่ต้องการเท่านั้น หากแต่เป็นการถ่ายทอด "ชุดของยีน (gene cassette)" นั้นคือนักวิทยาศาสตร์จะนำเอายีนที่ต้องการนั้นไปผ่านขบวนการเสริมแต่ง เพื่อเพิ่มตัวช่วย ได้แก่ ตัวควบคุมการทำงานของยีนให้เริ่มต้นและยุติ และ ตัวบ่งชี้การปรากฎของยีน (ซึ่งตัวช่วยทั้ง 2 ชนิดก็เป็นสารพันธุกรรมหรือ "ยีน" เช่นเดียวกัน) และทั้งหมดก็จะถูกนำมาเชื่อมต่อเข้าด้วยกันเป็นชุดของยีน ก่อนที่จะนำชุดของยีนนั้นไปฝากไว้กับเชื้อ agrobacterium หรือนำไปเคลือบลงบนผิวอนุภาคทองอีกทีหนึ่ง
การที่นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องพ่วงตัวช่วยเหล่านั้นให้กับยีนที่ต้องการ ก็ด้วยเหตุผลคือ ยีนที่เราใส่เข้าไปในเซลล์พืชนั้น จะสามารถทำงานได้ (สามารถควบคุมให้มีการสร้างโปรตีนได้) ก็ต่อเมื่อมีตัวควบคุมการทำงานของยีนให้เริ่มต้นและยุติ (เปรียบเสมือนกับมีสวิทช์เปิดและปิด) และนอกจากนี้เพื่อให้สามารถควบคุมการทำงานของยีนที่ต้องการได้ นักวิทยาศาสตร์จึงมีวิธีการสำหรับติดตาม หรือสะกดรอยชุดของยีนที่ใส่เข้าไป นั่นคือโดยการตรวจหาสัญญาณจากตัวบ่งชี้การปรากฎของยีน ตัวบ่งชี้นี้ช่วยให้สามารถคัดแยกเซลล์พืชหรือต้นพืชที่ได้รับชุดของยีนออกจากพวกที่ไม่ได้รับชุดของยีนได้ด้วย ชื่อที่ใช้ในทางวิทยาศาสตร์สำหรับเรียกตัวควบคุมการทำงานของยีนส่วนทำหน้าที่เป็นสวิทช์เปิดคือ โปรโมเตอร์ (promoter) และส่วนที่เป็นสวิทช์ปิดคือ เทอร์มิเนเตอร์ (terminator) และเรียกตัวบ่งชี้การปรากฎของยีนว่า ยีนบ่งชี้ หรือ ยีนตัวเลือก (marker gene or selectable marker gene) ปัจจุบันนี้มีโปรโมเตอร์และเทอร์มิเนเตอร์ ให้เลือกใช้หลายตัว แต่ที่นิยมคือ CaMV 35S promotor และ NOS terminator ส่วนยีนบ่งชี้มักเลือกใช้ให้เหมาะสมเป็นกรณีไป ตัวอย่างของยีนบ่งชี้ ได้แก่ ยีนที่สามารถต้านสารปฏิชีวนะ (antibiotic resistant) เป็นต้น
วิธีการตรวจหา GMOs ในพืชหรืออาหาร
โดยทั่วๆ ไปถ้ามองด้วยตาเปล่าแล้ว เราไม่อาจจะบอกได้เลยว่า พืช สัตว์ อาหาร หรือผลิตภัณฑ์ชนิดใดที่วางจำหน่ายกันอยุ่นั้นเป็น GMOs หรือไม่ (ยกเว้นในกรณีที่สิ่งมีชีวิตนั้นได้รับการดัดแหลงให้ลักษณะภายนอกที่แสดงออก เช่น รูปร่าง สี กลิ่น ผิดประหลาดจากพันธุ์ธรรมชาติ ซึ่งโดยทั่วไปก็ไม่ค่อยมีผู้ทำกันมากนัก เพราะมักนิยมเปลี่ยนคุณสมบัติภายในของสิ่งมีชีวิตมากกว่า) ดังนั้นจึงจำเป็นที่จะต้องใช้วิธีการทางห้องปฏิบัติการเพื่อการตรวจสอบ ทั้งนี้โดยอาศัยหลักการที่ว่า GMOs ทุกชนิดจะประกอบด้วยสารพันธุกรรม 2 ตัว คือ 35S-promotor และ NOS-terminator เพราะฉะนั้นจึงใช้วิธีการตรวจหาสารพันธุกรรมทั้งสองตัวนี้เป็นตัวหลัก โดยวิธีการที่เรียกว่า พีซีอาร์ (PCR: Polymerase Chain Reaction) ซึ่งวิธีนี้จะเป็นวิธีการที่ใช้ตรวจสอบหา GMOs ที่อยู่ในผลิตภัณฑ์ได้สำหรับขึ้นตอนคร่าวๆ ของการทำพีซีอาร์นี้ คือ เราต้องทำการสกัดแยกสารพันธุกรรม หรือดีเอ็นเอจากตัวอย่างที่สงสัยว่าจะเป็น GMOs จากนั้นจึงทำการเพิ่มจำนวนดีเอ็นเอ โดยใช้สารเคมีที่จำเป็นต่อการจำลองตัวเองของดีเอ็นเอนั้นๆ ซึ่งหากมีดีเอ็นเอ ที่เราต้องการตรวจสอบอยู่ใน ตัวอย่างก็จะมีการเพิ่มจำนวนของดีเอ็นเอขึ้นมาให้เราตรวจสอบได้
นอกจากการตรวจสอบด้วยวิธีพีซีอาร์แล้ว ยังมีวิธีตรวจหาอื่นๆ อีก เช่น การตรวจหาความต้านทานต่อสารปฏิชีวนะในตัวอย่าง ซึ่งวิธีนี้จะใช้กับตัวอย่างที่สามารถเลี้ยงในอาหารเพื่อทดสอบความต้านทานต่อสารปฏิชีวนะได้ หรือการตรวจหา GMOs โดยใช้วิธีไฮบริไดเซชั่น (Hybridization) ซึ่งอาศัยหลักการที่เบสทั้ง 4 ตัว (A, T, C, G) ที่เป็นองค์ประกอบของดีเอ็นเอจะจับคู่กัน (A จับกับ T, C จับกับ G) แต่โดยทั่วไปมักนิยมใช้วิธีพีซีอาร์ในการตรวจหา GMOs มากกว่า เนื่องจากให้ผลที่ค่อนข้างรวดเร็วและแม่นยำ
โดย มธุรา สิริจันทรัตน์
วิธีการทำอย่างไร ?
การตัดต่อยีนนั้น ทำโดยใช้เทคโนโลยีที่เรียกว่า "พันธุวิศวกรรม (genetic engineering)" ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเทคโนโลยีชีวภาพ (biotechnology) กล่าวได้ว่าวิธีการนี้เป็นการคัดเลือกสายพันธุ์ โดยเจาะจงไปยังยีนที่ต้องการโดยตรง แทนที่วิธีการผสมพันธุ์แล้วคัดเลือกลูกผสมที่มีลักษณะตามความต้องการ ซึ่งต้องใช้เวลานาน การเจาะจงไปยังยีนโดยตรงที่ว่านี้ เริ่มโดยการค้นหายีนตัวใหม่ หรือใช้ยีนที่ทราบอยู่แล้วว่ามีคุณลักษณะ (traits) ตามอย่างที่เราต้องการ ยีนตัวนี้อาจมาจากพืช สัตว์ หรือจุลินทรีย์ก็ได้ เมื่อได้ยีนมาแล้วก็นำยีนดังกล่าวใส่เข้าไปให้อยู่ในโครโมโซม (ที่รวมของยีน) ภายในเซลล์ของพืช
วิธีการถ่ายทอดยีนให้เข้าไปอยู่ในโครโมโซมภายในเซลล์ใหม่นั้นทำได้หลายทาง วิธีหลักๆ ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน คือการใช้จุลินทรีย์ที่เรียกว่าagrobacterium เป็นพาหะช่วยพายีนเข้าไป (คล้ายกับการใช้รถลำเลียงสัมภาระเข้าไปไว้ที่ที่ต้องการ) อีกวิธีหนึ่งคือการใช้ปืนยิง (gene gun) ยิงยีนที่เกาะอยู่บนผิวของอนุภาคของทอง ให้เข้าไปในโครโมโซมเซลล์พืช เมื่อยีนนั้นเข้าไปในเซลล์พืชแล้ว ไม่ว่าจะโดยวิธีการดังกล่าวข้างต้นวิธีใดก็ตาม ยีนที่เข้าไปใหม่จะแทรกตัวรวมอยู่ในโครโมโซมของพืช จนกลายเป็นส่วนหนึ่งของโครโมโซมพืช อย่างไรก็ตามการถ่ายทอดยีนเข้าสู่พืชนั้น มิได้เป็นการถ่ายทอดแต่เฉพาะตัวยีนที่ต้องการเท่านั้น หากแต่เป็นการถ่ายทอด "ชุดของยีน (gene cassette)" นั้นคือนักวิทยาศาสตร์จะนำเอายีนที่ต้องการนั้นไปผ่านขบวนการเสริมแต่ง เพื่อเพิ่มตัวช่วย ได้แก่ ตัวควบคุมการทำงานของยีนให้เริ่มต้นและยุติ และ ตัวบ่งชี้การปรากฎของยีน (ซึ่งตัวช่วยทั้ง 2 ชนิดก็เป็นสารพันธุกรรมหรือ "ยีน" เช่นเดียวกัน) และทั้งหมดก็จะถูกนำมาเชื่อมต่อเข้าด้วยกันเป็นชุดของยีน ก่อนที่จะนำชุดของยีนนั้นไปฝากไว้กับเชื้อ agrobacterium หรือนำไปเคลือบลงบนผิวอนุภาคทองอีกทีหนึ่ง
การที่นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องพ่วงตัวช่วยเหล่านั้นให้กับยีนที่ต้องการ ก็ด้วยเหตุผลคือ ยีนที่เราใส่เข้าไปในเซลล์พืชนั้น จะสามารถทำงานได้ (สามารถควบคุมให้มีการสร้างโปรตีนได้) ก็ต่อเมื่อมีตัวควบคุมการทำงานของยีนให้เริ่มต้นและยุติ (เปรียบเสมือนกับมีสวิทช์เปิดและปิด) และนอกจากนี้เพื่อให้สามารถควบคุมการทำงานของยีนที่ต้องการได้ นักวิทยาศาสตร์จึงมีวิธีการสำหรับติดตาม หรือสะกดรอยชุดของยีนที่ใส่เข้าไป นั่นคือโดยการตรวจหาสัญญาณจากตัวบ่งชี้การปรากฎของยีน ตัวบ่งชี้นี้ช่วยให้สามารถคัดแยกเซลล์พืชหรือต้นพืชที่ได้รับชุดของยีนออกจากพวกที่ไม่ได้รับชุดของยีนได้ด้วย ชื่อที่ใช้ในทางวิทยาศาสตร์สำหรับเรียกตัวควบคุมการทำงานของยีนส่วนทำหน้าที่เป็นสวิทช์เปิดคือ โปรโมเตอร์ (promoter) และส่วนที่เป็นสวิทช์ปิดคือ เทอร์มิเนเตอร์ (terminator) และเรียกตัวบ่งชี้การปรากฎของยีนว่า ยีนบ่งชี้ หรือ ยีนตัวเลือก (marker gene or selectable marker gene) ปัจจุบันนี้มีโปรโมเตอร์และเทอร์มิเนเตอร์ ให้เลือกใช้หลายตัว แต่ที่นิยมคือ CaMV 35S promotor และ NOS terminator ส่วนยีนบ่งชี้มักเลือกใช้ให้เหมาะสมเป็นกรณีไป ตัวอย่างของยีนบ่งชี้ ได้แก่ ยีนที่สามารถต้านสารปฏิชีวนะ (antibiotic resistant) เป็นต้น
วิธีการตรวจหา GMOs ในพืชหรืออาหาร
โดยทั่วๆ ไปถ้ามองด้วยตาเปล่าแล้ว เราไม่อาจจะบอกได้เลยว่า พืช สัตว์ อาหาร หรือผลิตภัณฑ์ชนิดใดที่วางจำหน่ายกันอยุ่นั้นเป็น GMOs หรือไม่ (ยกเว้นในกรณีที่สิ่งมีชีวิตนั้นได้รับการดัดแหลงให้ลักษณะภายนอกที่แสดงออก เช่น รูปร่าง สี กลิ่น ผิดประหลาดจากพันธุ์ธรรมชาติ ซึ่งโดยทั่วไปก็ไม่ค่อยมีผู้ทำกันมากนัก เพราะมักนิยมเปลี่ยนคุณสมบัติภายในของสิ่งมีชีวิตมากกว่า) ดังนั้นจึงจำเป็นที่จะต้องใช้วิธีการทางห้องปฏิบัติการเพื่อการตรวจสอบ ทั้งนี้โดยอาศัยหลักการที่ว่า GMOs ทุกชนิดจะประกอบด้วยสารพันธุกรรม 2 ตัว คือ 35S-promotor และ NOS-terminator เพราะฉะนั้นจึงใช้วิธีการตรวจหาสารพันธุกรรมทั้งสองตัวนี้เป็นตัวหลัก โดยวิธีการที่เรียกว่า พีซีอาร์ (PCR: Polymerase Chain Reaction) ซึ่งวิธีนี้จะเป็นวิธีการที่ใช้ตรวจสอบหา GMOs ที่อยู่ในผลิตภัณฑ์ได้สำหรับขึ้นตอนคร่าวๆ ของการทำพีซีอาร์นี้ คือ เราต้องทำการสกัดแยกสารพันธุกรรม หรือดีเอ็นเอจากตัวอย่างที่สงสัยว่าจะเป็น GMOs จากนั้นจึงทำการเพิ่มจำนวนดีเอ็นเอ โดยใช้สารเคมีที่จำเป็นต่อการจำลองตัวเองของดีเอ็นเอนั้นๆ ซึ่งหากมีดีเอ็นเอ ที่เราต้องการตรวจสอบอยู่ใน ตัวอย่างก็จะมีการเพิ่มจำนวนของดีเอ็นเอขึ้นมาให้เราตรวจสอบได้
นอกจากการตรวจสอบด้วยวิธีพีซีอาร์แล้ว ยังมีวิธีตรวจหาอื่นๆ อีก เช่น การตรวจหาความต้านทานต่อสารปฏิชีวนะในตัวอย่าง ซึ่งวิธีนี้จะใช้กับตัวอย่างที่สามารถเลี้ยงในอาหารเพื่อทดสอบความต้านทานต่อสารปฏิชีวนะได้ หรือการตรวจหา GMOs โดยใช้วิธีไฮบริไดเซชั่น (Hybridization) ซึ่งอาศัยหลักการที่เบสทั้ง 4 ตัว (A, T, C, G) ที่เป็นองค์ประกอบของดีเอ็นเอจะจับคู่กัน (A จับกับ T, C จับกับ G) แต่โดยทั่วไปมักนิยมใช้วิธีพีซีอาร์ในการตรวจหา GMOs มากกว่า เนื่องจากให้ผลที่ค่อนข้างรวดเร็วและแม่นยำ
โดย มธุรา สิริจันทรัตน์
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น