เทคโนโลยี

พันธุวิศวกรรมการตัดต่อ DNA และผลผลิตที่ได้จากพันธุวิศวกรรม

พันธุวิศวกรรม หมายถึง การพัฒนาสิ่งมีชีวิตโดยการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของยีนด้วยวิธีทางเคมี ที่เรียกว่าเทคนิคการทำรีคอมบิแนนท์ดีเอ็นเอ (recombinant DNA technology) โดยการใช้พลาสมิดและแบคทีริโอเฟจบางชนิดเป็นพาหะ (vector) ซึ่งประกอบด้วยขั้นตอนการแยกยีนและทำให้ยีนส์บริสุทธิ์จากแหล่งหนึ่งแล้วสอดใส่ในโฮสต์ชนิดใหม่ และเลือกโคโลนีของเซลล์ที่มียีนใหม่ตามต้องการ

ขั้นตอนการสร้างรีคอมบิแนนท์ดีเอ็นเอให้มากๆ ประกอบด้วย

  1. การแยกยีนจากเซลล์ผู้ให้
  2. สอดใส่ยีนเข้าไปในดีเอ็นเอพาหะ (carrier DNA) ให้เป็นดีเอ็นเอลูกผสม (recombinant DNA)
  3. ดีเอ็นเอพาหะถูกนำเข้าสู่เซลล์
  4. เซลล์นั้นเพิ่มจำนวนของรีคอมบิแนนท์ดีเอ็นเอมากๆเป็นกลุ่ม (clone)

จากการค้นพบเอนไซม์เรสทริคชันเอนโดนิวคลีเอส (restriction endonuclease) ช่วยทำให้ตัด DNA ออกเป็นท่อนๆได้ เอนไซม์นี้มีความจำเพาะกับลำดับของเบสใน DNA และจะตัด DNA ที่ตำแหน่งเฉพาะเจาะจงด้วย เช่น เอนไซม์ EcoR I ของ E. coli จะจำลำดับเบส GAATTC การตัดจะเกิดระหว่างเบส G และ A เมื่อตัดแล้วจะทำให้สาย DNA ยื่นเป็นเส้นตรงที่เป็นสายประกอบด้วยเบส AATT ในแบคทีเรียชนิดอื่นก็มีเอนไซม์เรสทริคชันเอนโดนิวคลี-เอส ที่มีความจำเพาะกับลำดับเบสแตกต่างกัน

โมเลกุลของตัวพาหะต้องมีขนาดเล็ก และมีเพียวตำแหน่งเดียวที่เอนไซม์เรสทริคชันเอนโดนิวคลีเอสจะเข้าไปตัด เมื่อตัดแล้วปลายที่ถูกตัดจะยื่นออกเป็นเส้นตรงที่เหลื่อมกันด้วย เรียกว่า sticky ends หรือ cohesive ends (ยกเว้นบางเอนไซม์ เช่น Alu 1 ที่ตัดแล้วให้ปลายตัดตรงที่เรียกว่า blunt ends) เอนไซม์เรสทริคชันเอนโดนิวคลีเอสจึงคล้ายกรรไกรที่ใช้ตัด DNA ที่ตำแหน่งจำเพาะ ถ้า DNA ของตัวพาหะ และ DNA ที่ต้องการสอดใส่ถูกตัดด้วยเอนไซม์เรสทริคชันเอนโดนิวคลีเอสชนิดเดียวกัน ก็จะได้ปลายสายของโมเลกุล DNA ที่ถูกตัดเป็นแบบเดียวกัน ทำให้ปลายสายที่เปิดของ DNA มาเข้าคู่กันได้ พาหะได้แก่ พลาสมิด แบคทีริโอเฟจ ดังนั้นการสอดใส่ยีนที่ต้องการเข้าไปในโมเลกุลของพาหะ ทั้งพาหะและ DNA ที่มียีนที่ต้องการจะถูกตัดด้วยเอนไซม์เรสทริคชันเอนโดนิวคลีเอสที่เฉพาะ ทำให้เกิดปลายที่ยื่นออกมาทั้งคู่ ซึ่งจะเข้าคู่กันได้ และเมื่อใส่เอนไซม์ไลเกส (ligase) เข้าไปจะเชื่อมให้โมเลกุลของรีคอมบอแนนท์ดีเอ็นเอเป็นวงกลมปิดได้

ต่อไปเป็นการนำรีคอมบิแนนท์ดีเอ็นเอพลาสมิดเข้าสู่เซลล์แบคทีเรีย ซึ่งพลาสมิดทำหน้าที่เป็นพาหะนำยีนที่ต้องการเข้าไป ในการนี้ต้องการสารละลายแคลเซียมคลอไรด์ (CaCl2) ด้วย เพื่อทำให้เยื่อหุ้มเซลล์ของแบคทีเรียยอมให้พลาสมิดเข้าสู่เซลล์ เมื่อพลาสมิดเข้าอยู่ในเซลล์ จะแยกกับยีโนมของแบคทีเรีย แต่จะจำลองตัวเองได้เป็นอิสระ และเกิดการแสดงออกของยีนได้ ดังนั้นยีนในพลาสมิดซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของแบคทีเรียจะเพิ่มจำนวนได้มากมาย

ผลผลิตที่ได้จากพันธุวิศวกรรม ได้แก่ อินซูลินของคน ซึ่งผลิตเป็นการค้าได้แล้ว ยังมีฮอร์โมนการเจริญของคน วัคซีนสำหรับโรคปากเปื่อยเท้าเปื่อย อัลบูมินของคน และ อินเตอร์เฟียรอน เป็นต้น ซึ่งสามารถผลิตได้ปริมาณมาก และราคาไม่แพงเหมือนเดิม

Leave a Reply