พันธุวิศวกรรม

พันธุวิศวะกรรม

    

 พันธุวิศวกรรม (genetic engineering)  หมายถึง กระบวนการทางชีววิทยาที่เกี่ยวข้องกับการตัดต่อยีนจากสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งเข้ากับยีนของสิ่งมีชีวิตอีกชนิดหนึ่ง เพื่อให้ได้ยีนที่มีสมบัติตามที่ต้องการ และขยายยีนให้มีปริมาณมากพอที่จะนำไปทำให้ผลผลิตมีคุณภาพดีขึ้น และได้ปริมาณการผลิตสูงขึ้น ตามต้องการ สิ่งมีชีวิตที่ได้จากกระบวนการทางพันธุวิศวกรรมเรียกว่า สิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม หรือ GMOs(genetically modified organisms)

ซึ่งเทคนิคทางพันธุวิศวกรรม มีขั้นตอนหลัก คือ

การเตรียม Gene หรือ DNA ที่เราสนใจ ด้วย restriction enzyme หรือเอนไซม์ตัดจำเพาะ คือเอนไซม์ที่ได้จากแบคทีเรีย ทำหน้าที่ตัดสาย DNA ซึ่ง DNA ที่สนใจ และ DNA พาหะ จะต้องใช้เอนไซม์ตัดจำเพาะตัวเดียวกัน เพื่อให้คู่เบสเข้าคู่กันได้ จากนั้นก็เชื่อมต่อชิ้นส่วนของ DNA  ที่เราสนใจเข้ากับ DNA พาหะ จะเกิดเป็น DNA สายผสม แล้วจึงนำ DNA สายผสมที่ได้นั้น ใส่เข้าไปในเซลล์ผู้รับ หลังจากนั้นเลี้ยงเซลล์ผู้รับให้แบ่งเซลล์หลายๆ ครั้ง จะเรียกกระบวนการนี้ว่า การโคลนยีน ซึ่งการโคลนยีนจะมี 2 แบบคือ การโคลนโดยอาศัยพลาสมิดและการโคลนโดยเทคนิค PCR ขั้นตอนสุดท้ายคือการสกัดสารที่ต้องการจากเซลล์ผู้รับ หรือทำให้เปลี่ยนแปลงลักษณะของสิงมีชีวิต

การวิเคราะห์ DNA

                ในการวิเคราะห์ DNA (DNA analysis) นั้นจะมีการแยก DNA ขนาดต่างๆ ออกจากกันโดยอาศัยเทคนิคที่เรียกว่า “อิเล็กโทรโฟริซิส (gel electrophoresis)” โดยให้ DNA ที่ต้องการแยก (DNA ที่ขนาดต่างกัน) ออกจากกันวิ่งผ่านตัวกลางที่เป็นแผ่นวุ้น  ที่อยู่ภายในสนามไฟฟ้า ตามปกติ DNA จะมีประจุเป็นลบ ดังนั้น DNA จะเคลื่อนเข้าหาขั้วบวกของสนามไฟฟ้า และ DNA ที่มีขนาดโมเลกุลใหญ่จะเคลื่อนที่ได้ช้ากว่า DNA ที่มีโมเลกุลขนาดเล็ก ทำให้DNA ที่มีโมเลกุลขนาดเล็ก เคลื่อนที่ได้มากและอยู่ใกล้ขั้วบวก ส่วน DNA ที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่นั้นจะเคลื่อนที่ไปได้น้อย จึงอยู่ใกล้ๆกับจุดเริ่มต้น ทำให้แยก DNA ขนาดต่างๆกันออกจากกันได้

การศึกษาจีโนม 

 เนื่องจาก จีโนมของสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน มีความแตกต่างกัน ซึ่งสามารถตรวจสอบความแตกต่างนั้นโดยอาศัยการตัดด้วยเอนไซม์ตัดจำเพาะ  แล้วนำชิ้น DNA ไปแยกขนาดโดยวิธีการเจลอิเล็กโทรโฟริซิส และตรวจสอบ จะได้รูปแบบของแถบ DNA ที่แตกต่างกัน ดังนั้นรูปแบบของแถบ DNA ที่ปรากฏขึ้นหลังจากตัดด้วยเอนไซม์ตัดจำเพาะก็จะสามารถเชื่อมโยงถึงจีโนม ของสิ่งมีชีวิตนั้น  เรียกความแตกต่างของรูปแบบของแถบ DNA ที่เกิดจากการตัดของเอนไซม์ตัดจำเพาะเหล่านี้ว่า เรสทริกชัน แฟรกเมนท์ เลจท์ พอลิมอร์ฟิซึม (restriction fragment length polymorphism:RELP) ซึ่งสามารถใช้เป็นเครื่องหมายทางพันุกรรม (genetic marker)ได้

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี DNA

               

เทคโนโลยี DNA สามารถจำมาประยุกต์ใช้ได้ในหลายๆด้าน ได้แก่ ด้านด้านการแพทย์และเภสัชกรรม ใช้ในการการวินิจฉัยโรค การพัฒนายารักษาโรคและวัคซีน ยารักษาโรค และวัคซีน ใหม่ๆ ด้านการเกษตรและอาหาร ใช้การปรับปรุงพันธุ์พืชให้ต้านทานโรคหรือแมลง  ปรับปรุงพันธุ์สัตว์ให้มีลักษณะที่ดีขึ้น ด้านนิติวิทยาศาสตร์   ใช้ในการตรวจสอบหาผู้ต้องสงสัยในคดีต่างๆ โดยใช้แถบของ DNA  ใช้ในการพัฒนาสิ่งแวดล้อม  เป็นต้น