CRISPR-cas9 เทคโนโลยีขั้นสูงสำหรับพันธุวิศวกรรม

เมื่อปลายเดือนพฤศจิกายน 2018 ทั่วโลกต่างตกตะลึงกับคำกล่าวอ้างของ He Jianku นักวิทยาศาสตร์ชาวจีน เขาระบุว่าทารกแรกเกิดที่แก้ไขยีนโดยใช้ CRISPR-cas9

โดยไม่คำนึงถึงหลักจรรยาบรรณในโลกทางการแพทย์เกี่ยวกับการทดลองแก้ไขยีนในมนุษย์การทดลองนี้ถือเป็นยุคใหม่สำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่จะทำการวิจัยเพิ่มเติม

ในความเป็นจริงเทคโนโลยีพันธุวิศวกรรมถูกค้นพบมานานแล้ว แต่สำหรับการทดลองในมนุษย์มันชวนให้ถกเถียง

ก่อนที่จะพูดถึงพันธุวิศวกรรมควรรู้เกี่ยวกับยีน

มนุษย์สัตว์พืชและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ประกอบด้วยเซลล์เล็ก ๆ หลายพันล้านเซลล์ ในแต่ละเซลล์มีนิวเคลียสซึ่งประกอบด้วยดีเอ็นเอ

ดีเอ็นเอนี้ถูกส่งต่อจากรุ่นหนึ่งไปสู่รุ่นต่อไปและมีข้อมูลทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาสิ่งมีชีวิต

ในขณะที่ยีนเป็นหน่วยของการถ่ายทอดลักษณะเหล่านี้ ยีนถูกส่งต่อจากบุคคลหนึ่งไปยังลูกหลานโดยผ่านกระบวนการสืบพันธุ์ร่วมกับดีเอ็นเอที่เป็นพาหะ

ถ้าเปรียบ DNA เหมือนกับห้องสมุดที่มีข้อมูลยีนก็คือหนังสือซึ่งเป็นแหล่งที่มาของข้อมูล

ดังนั้นการปรับเปลี่ยนยีนจึงหมายถึงความพยายามในการจัดการยีนของสิ่งมีชีวิตโดยใช้เทคโนโลยีชีวภาพ ยีนได้รับการออกแบบโดยการเปลี่ยนแปลงการสร้างเซลล์ทางพันธุกรรมโดยการซ่อมแซมเพิ่มหรือใส่ดีเอ็นเอใหม่เข้าไปในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต

หนึ่งในเทคโนโลยีพันธุวิศวกรรมที่กล่าวถึงเมื่อเร็ว ๆ นี้คือ CRISPR-cas9

CRISPR-cas9 เป็นความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีชีวภาพที่ช่วยให้นักพันธุศาสตร์และนักวิจัยทางการแพทย์สามารถแก้ไขส่วนต่างๆของลำดับยีนได้โดยการลบเพิ่มหรือเปลี่ยนชิ้นส่วนของดีเอ็นเอ

ปัจจุบัน CRISPR-cas9 เป็นวิธีการทางพันธุวิศวกรรมที่ง่ายที่สุดและหลากหลายที่สุด

ระบบ CRISPR-cas9 ประกอบด้วยโมเลกุลหลักสองโมเลกุลเพื่อทำงานวิศวกรรมยีน

อ่านเพิ่มเติม: เพลงที่ยังคงหมุนอยู่ในใจเรียกว่า INMI

ครั้งแรกเรียกว่า Cas9 Cas9 เป็นเอนไซม์ที่ทำหน้าที่เป็น "กรรไกรโมเลกุล" คู่หนึ่งที่สามารถตัดดีเอ็นเอสองเส้นที่ตำแหน่งเฉพาะในอาร์เรย์ของยีนซึ่งสามารถเพิ่มหรือลบชิ้นส่วนของดีเอ็นเอได้

อย่างที่สองคือชิ้นส่วนของ RNA ที่เรียกว่าGuide RNA (gRNA) gRNA ประกอบด้วยเกลียว RNA สั้น ๆ (ยาวประมาณ 20 ฐาน) gRNA นี้จะนำทาง cas9 ไปยัง RNA เป้าหมาย เพื่อให้แน่ใจว่าเอนไซม์ cas9 ตัดตรงจุดที่เหมาะสมในจีโนม

gRNA ถูกออกแบบมาเพื่อค้นหาและเชื่อมโยงกับลำดับเฉพาะใน DNA ซึ่งหมายความว่าในทางทฤษฎีอย่างน้อย gRNA จะผูกกับเป้าหมายเท่านั้นและไม่เชื่อมโยงกับภูมิภาคอื่น ๆ ของจีโนม

หลังจากระบุชิ้นส่วนดีเอ็นเอที่ต้องแก้ไขแล้ว cas9 จะตัดตรงตำแหน่งเป้าหมาย

หลังจากตัดดีเอ็นเอแล้วนักวิจัยใช้แบบจำลองการซ่อมแซมดีเอ็นเอของเซลล์เพื่อเพิ่มหรือลบชิ้นส่วนของสารพันธุกรรมหรือทำการเปลี่ยนแปลงดีเอ็นเอโดยแทนที่ส่วนที่มีอยู่ด้วยลำดับดีเอ็นเอที่ปรับแต่ง

พันธุวิศวกรรมมีความสนใจอย่างมากในการป้องกันและรักษาโรคของมนุษย์ ปัจจุบันงานวิจัยเกี่ยวกับการแก้ไขจีโนมส่วนใหญ่ทำเพื่อทำความเข้าใจโรคโดยใช้เซลล์สัตว์และแบบจำลอง

นักวิทยาศาสตร์ยังคงทำการทดลองเพื่อตรวจสอบว่าแนวทางนี้ปลอดภัยและใช้ได้ผลกับมนุษย์หรือไม่ กำลังมีการสำรวจในการวิจัยเกี่ยวกับโรคที่หลากหลายรวมถึงความผิดปกติของยีนเดี่ยวเช่นโรคซิสติกไฟโบรซิสโรคฮีโมฟีเลียเป็นต้น

นอกจากนี้พันธุวิศวกรรมยังให้คำมั่นว่าจะรักษาและป้องกันโรคที่ซับซ้อนมากขึ้นเช่นมะเร็งโรคหัวใจความเจ็บป่วยทางจิตและการติดเชื้อไวรัสเอชไอวี (HIV) ของมนุษย์

สำหรับการวิจัยด้วย CRISPR เอง Jennifer Doudna หนึ่งในนักวิทยาศาสตร์จากอเมริกาเคยทำการทดลองโดยการเปลี่ยน DNA ของหนูดำและหนูที่เกิดมาจะเป็นสีขาว

อ่านเพิ่มเติม: เหตุใดท้องฟ้าจึงมืดในเวลากลางคืน

นักวิทยาศาสตร์ชาวจีนที่โดดเด่นกว่ามากกำลังทำการทดลองทางพันธุวิศวกรรมด้วยเทคโนโลยี CRISPR-cas9 กับตัวอ่อนของมนุษย์

พวกเขาอ้างว่าพวกเขาได้เปลี่ยน DNA ในตัวอ่อนและผลลัพธ์ก็คือทารกเกิดมาเพื่อให้รอดจากการโจมตีของไวรัสเอชไอวี

He Jianku หนึ่งในนักวิทยาศาสตร์ชาวจีนอ้างว่าใช้ CRISPR-cas9 ซึ่งสามารถแทรกและปิดการใช้งานยีนบางชนิดได้ และสิ่งที่พวกเขากำลังทำคือการปิดทางเข้าสู่ไวรัสเอชไอวีแม้ว่าข้อเรียกร้องเหล่านี้จะยังไม่ได้รับการตรวจสอบและทบทวนเพิ่มเติม

ยังไม่แน่ใจว่าพันธุวิศวกรรมในมนุษย์ปลอดภัยหรือไม่ หากทำกับตัวอ่อนจะส่งผลเสียต่อทารกในอนาคตได้หรือไม่?

การใช้ CRISPR-cas9 ในมนุษย์แน่นอนจะเชิญข้อดีข้อเสียจากหลายฝ่าย

เป็นไปไม่ได้เลยที่เทคโนโลยีพันธุวิศวกรรมในอนาคตอาจเป็นทางเลือกที่ดีที่สุดในการรักษาโรคต่างๆเช่นเอชไอวีเอดส์มะเร็งและอื่น ๆ

หรือแม้แต่พ่อแม่ในอนาคตก็สามารถสั่งให้นักวิจัยออกแบบลูกตามความปรารถนาได้

นี่คือสิ่งที่ Stephen Hawking ได้ทำนายการเกิดขึ้นของเผ่าพันธุ์เหนือมนุษย์ด้วยเทคโนโลยีพันธุวิศวกรรม ด้วยเทคโนโลยีนี้พวกเขาสามารถปรับเปลี่ยน DNA เพื่อเพิ่มความฉลาดหรือความสามารถ

อ้างอิง:

  • เทคโนโลยี CRISPR-cas9 เขา Jianku
  • พันธุวิศวกรรมโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวจีน
  • พันธุวิศวกรรมทำงานอย่างไร
  • CRISPR-cas9 คืออะไร
  • CRISPR สร้าง DNA ของเราอย่างไร