DNA ควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมได้อย่างไร?

     จากการศึกษาโครงสร้างของ DNA ที่ผ่านมาพบว่าโครงสร้างของ DNA ประกอบด้วย
พอ ลินิวคลีโอไทด์สองสายที่มีความยาวนับเป็นพันเป็นหมื่นคู่เบส การเรียงลำดับคู่เบสมีความแตกต่างกันหลายแบบ ทำให้ DNA แต่ละโมเลกุลแตกต่างกันที่ลำดับและจำนวนของคู่เบสทั้งที่มีเบสเพียง 4 ชนิด คือ เบสA เบส T เบส C และ เบส G จึงเป็นไปได้ว่าความแตกต่างกันทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตอยู่ที่ลำดับและ จำนวนของเบสใน DNA หลักฐานที่ DNA เกี่ยวข้องกับการแสดงลักษณะทางพันธุกรรม

ใน พ.ศ.2500 วี เอ็ม อินแกรม (V.M.Ingram) ได้ทำการทดลองเปรียบเทียบฮีโมโกลบินของคนปกติกับคนที่เป็นโรคโลหิตจางชนิด ซิกเคิลเซลล์ ซึ่งเป็นโรคที่ถ่ายทอดโดยยีนด้อยตามกฎของเมนเดล เขาพบว่า ฮีโมโกลบินของคนที่มีเซลล์เม็ดเลือดแดงปกติจะแตกต่าง จากฮีโมโกลบินของคนที่เป็นโรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์ โดยการเรียงตัวของกรดอะมีโนต่างกัน 1 ตัว กล่าวคือกรดอะมีโนลำดับที่6 ของสายพอลิเพปไทด์สายบีตาของคนปกติเป็นกรดกลูตามิก(Glutamic acid) แต่คนที่เป็นโรคโลหิตจางชนิซิกเคิลเซลล์เป็นกรดอะมิโนชนิดวาลีน(Valine) โดยที่กรดอะมีโนตัวอื่นๆเหมือนกันหมด ดังนี้

      1. กรดอะมีโน 1 คนปกติจะเป็น วาลีน คนที่เป็นโรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์จะเป็น วาลีน
      2. กรดอะมีโน 2 คนปกติจะเป็น ฮีสทีดีน คนที่เป็นโรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์จะเป็น ฮีสทีดีน
      3. กรดอะมีโน 3 คนปกติจะเป็น ลิวซีน คนที่เป็นดรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์จะเป็น ลิวซีน
      4. กรดอะมีโน 4 คนปกติจะเป็น ทรีโอนีน คนที่เป็นโรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์จะเป็นทรีโอนีน
      5. กรดอะมีโน 5 คนปกติจะเป็น โพรลีน คนที่เป็นโรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์จะเป็น โพรลีน
      6. กรดอะมีโน 6 คนปกติจะเป็น กรดกลูตามิก คนที่เป็นโรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์จะเป็นวาลีน

       แม้จะมีความผิดพลาดเพียงเล็กน้อยในการเรียงลำดับกรดอะมีโน ในสายพอลิเพปไทด์ก็สามารถทำให้เกิดโรคทางพันธุกรรมได้   ความผิดที่เกิดจากการเรียงลำดับกรดอะมิโน เป็นหลักฐานว่า DNA ควบคุมลักษณะทางพันธุกรรม




ที่มา : http://www.thaigoodview.com/library/contest2552/type2/science04/27/contents/genetics-258b.html

การค้นพบโครงสร้างของ DNA

      ปี พ.ศ. 2412 นายแพทย์ชาวสวิส ชื่อ ฟรีคริช มีเซอร์ (Friendrech Mieseher) ได้ค้นพบในนิวเคลียสซึ่งไม่ใช่โปรตีน ไขมัน หรือคาร์โบไฮเดรต เขาตั้งชื่อสารนี้ว่ากรดนิวคลีอิก ซึ่งหมายถึงสารอินทรีย์พวกหนึ่งที่มีฤทธิ์เป็นกรดอยู่ในนิวเคลียส
     ปี พ.ศ. 2453 Albrecht Rossel นักเคมีชาวเยอรมันได้รับรางวัลโนเบล สาขาวิทยาศาสตร์การแพทย์ และสารวิทยา เนื่องจากเขาได้วิเคราะห์กรดนิวคลีอิก และพบว่าประกอบด้วย ไนโตรจีนัสเบส 2 ประการ คือ

      1. ไพริมิดีน (pyrimidine) มีวงของคาร์บอนและไนโตรเจน 1 วง คือ ไทมีน (thymine) ไซโทซีน (cytosine) ยูราซิล (uracil)
      2. พิวรีน (purine) มีวงของคาร์บอนและไนโตรเจน 1 วง มีขนาดโมเลกุลใหญ่กว่า คือ อะดีนีน (adenine) กวานีน (guanine)

       เลวีนเสนอว่านิวคลีโอไทด์จะมีการเชื่อมต่อกันโดย สร้างพันธะระหว่างหมู่ ฟอสเฟตของนิวคลีโอไทด์หนึ่งกับน้ำตาลอีกนิวคลีโอไทด์หนึ่ง ที่มีคาร์บอนตำแหน่งที่ 3 ทำให้สาย polynucleotide มีปลายด้านหนึ่งเป็น 3 อีกด้านเป็น 5
       ปี พ.ศ. 2492 ชาร์กาฟฟ์ (Erwin Chargaff) ได้วิเคราะห์ปริมาณนิวคลีโอไทด์ใน DNA ของสิ่งมีชีวิตต่างๆ พบว่าปริมาณเบส A = T , C = G เสมอ เรียกกฎของชาร์กาฟฟ์
      ปี พ.ศ. 2493 – 2495 วิลคินส์ (M.H.F. Wilkins) และแฟรงคลิน นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษได้ถ่ายภาพซึ่งแสดงการหักเหของรังสีเอกซ์ที่ฉายผ่าน โมเลกุลของ DNA ซึ่งนักฟิสิกส์สามารถแปลผลได้ว่า DNA มีลักษณะเป็นเกลียว (helix) ประกอบด้วย polynucleotide มากกว่า 1 สาย และเกลียวแต่ละรอบจะมีระยะทางเท่ากัน

ภาพที่เกิดจากการหักเหของรังสี เอกซ์ผ่านผลึก DNA

         D. Watson นักชีววิทยาอเมริกัน & F.H.C. Crick นักฟิสิกส์อังกฤษ เสนอโครงสร้างของ DNA ได้รับ Nobel Prize ตีพิมพ์ผลงานใน Nature  ฉบับวันที่ 25 เดือนเมษายน ค.ศ. 1953

   1. ประกอบด้วย 2 polynucleotides ยึดกันโดยการจับคู่กันของเบส โดย H-bond
   2. ทั้ง 2 สายขนานกันและมีทิศทางตรงข้าม (antiparallel)
   3. การจับคู่กันของเบสระหว่าง A – T (2 H-bonds), C – G (3 H-bonds) = complementary basepairs (เบสที่เป็นเบสคู่สมกัน คือ A จับคู่กับ T ด้วยพันธะไฮโดรเจน 2 พันธะ และGจับคู่กับ C ด้วยพันธะไฮโดรเจน 3 พันธะ)
   4. ทั้ง 2 สายจะพันกันเป็นเกลียวเวียนขวา (right handed double strand helix)
   5. แต่ละคู่เบสห่างกัน 3.4 อังสตรอม (.34 nm) เอียงทำมุม 36 องศา    1 รอบ = 10 คู่เบส = 34 อังสตรอมเส้นผ่าศูนย์กลาง 20 อังสตรอม

      โครงสร้างของ DNA ประกอบด้วยพอลีนิวคลิโอไทด์ 2 สาย พอลีนิวคลีโอไทด์แต่ละสายประกอบด้วยหน่วยย่อยที่เรียกว่านิวคลีโอไทด์ มาเชื่อมต่อกันเป็นสายยาว พอลีนิวคลีโอไทด์ทั้ง 2 สาย จะยึดติดกันด้วยพันธะไฮโดรเจนระหว่างเบส นิวคลีโอไทด์แต่ละหน่วยเชื่อมต่อกัน โดยพันธะที่เกิดระหว่างกลุ่มฟอสเฟตของนิวคลีโอไทด์หนึ่งกับคาร์บอนตำแหน่ง ที่ 3 ของน้ำตาลอีกนิวคลีโอไทด์หนึ่งดังนั้นโครงสร้างสายพอลินิวคลีโอไทด์เป็นการ ต่อสลับระหว่างกลุ่มฟอสเฟตกับกลุ่มน้ำตาลโดยสายหนึ่ง มีทิศทางจากปลาย5′ไปยังปลาย 3′  อีกสายหนึ่งจะจับอยู่กับปลาย5′  ของสายแรก ดังนั้นเมื่อเกิดการแยกตัวของ DNA ทั้งสองสายส่วนที่แยกออกมาจึงมีทิศทางต่างกัน

ที่มา : http://www.thaigoodview.com/library/contest2552/type2/science04/27/contents/genetics-8e01.html

องค์ประกอบทางเคมีของ DNA

         กรดนิวคลีอิก ( nucleic acid ) เป็นสารชีวโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่ทำหน้าที่เก็บและถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุ์กรรมของสิ่งมีชีวิต จากรุ่นหนึ่งไปยังรุ่นต่อไปให้แสดงลักษณะต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต นอกจากนี้ ยังทำหน้าที่ควบคุมการเจริญเติบโตและกระบวนการต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต กรดนิวคลีอิกมี 2 ชนิด คือ DNA ( deoxyribonucleic acid ) และRNA ( ribonucleic acid )  โมเลกุลของกรดนิวคลีอิก ประกอบด้วยหน่วยย่อยที่เรียกว่านิวคลีโอไทด์( nucleotide )  นอกจากนี้ นิวคลีโอไทด์ยังเป็นสารให้พลังงาน เช่น ATP
( acenosine triphosphate )  นิวคลีโอไทด์จะเรียงตัวต่อกันเป็นสายยาว เรียกว่า พอลินิวคลีโอไทด์ ( polynucleotide )  โมเลกุล DNA ประกอบด้วยพอลินิวคลีโอไทด์ 2 สายเรียงตัวสลับทิศทางกันและมีส่วนของ เบสเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจน โมเลกุลบิดเป็นเกลียวคล้ายบันไดเวียน ส่วนRNA เป็นพอลินิวคลีอิกเพียงสายเดียว
       
DNA ประกอบด้วย หน่วยย่อยของนิวคลีโอไทด์   Nucleotides นี้ประกอบด้วย

    1. น้ำตาลดีออกซีไรโบส ( Deoxyribose Sugar) มีสูตรโมเลกุล C5H10O4

    2. ไนโตรจีนัสเบส (Nitrogenous Base) แบ่งเป็น 2 กลุ่ม คือ
           ก. เบสพิวรีน ( Purine base ) มีวงแหวน 2 วง แบ่งเป็น 2 ชนิดได้แก่ Guanine (G) , Adenine (A)

            ข. เบสไพริมีดีน ( Pyrimidine base) มีวงแหวน 1 วง มี 2 ชนิดได้แก่ Cytosin (C) , Thymine (T)

    3. หมู่ฟอสเฟต (phophate group )
         
         โครงสร้างของนิวคลีโอไทด์
             การประกอบขึ้นเป็นนิวคลีโอไทด์นั้น ทั้งสามส่วนจะประกอบกันโดยมีน้ำตาลเป็นแกนหลัก มีไนโตรจีนัสเบส อยู่ที่คาร์บอนตำแหน่งที่ 1 และหมู่ฟอสเฟตอยู่ที่คาร์บอนตำแหน่งที่ 5 ดังนั้นจึงสามารถจำแนกนิวคลีโอไทด์ใน DNA  ได้ 4 ชนิด ซึ่งจะแตกต่างกันตามองค์ประกอบที่เป็นเบส ได้แก่ เบส A   เบส T    เบส C และ  เบส G

                      

โครงสร้างของ DNA
         การศึกษาโครงสร้างของ ดี เอน เอ มีรากฐานมาจากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์หลายกลุ่ม เริ่มตั้งแต่งานของ Chargaff แห่งมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย ซึ่งได้ศึกษาองค์ประกอบเบสของ ดี เอน เอ จากแหล่งต่างๆ แล้วสรุปเป็นกฎของ Chargaff ดังนี้

          1. องค์ประกอบเบสของ DNA จากสิ่งมีชีวิตต่างชนิดจะแตกต่างกัน
          2. องค์ประกอบเบสของ DNA จากสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันจะเหมือนกัน แม้ว่าจะนำมาจากเนื้อเยื่อต่างกันก็ตาม
          3. องค์ประกอบเบสของ DNA ในสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งมีความคงที่ ไม่แปรผันตามอายุ อาหาร หรือสิ่งแวดล้อม
          4. ใน DNA ไม่ว่าจะนำมาจากแหล่งใดก็ตาม จะพบ A=T , C=G หรือ purine = pyrimidine เสมอ





ที่มา : http://www.thaigoodview.com/library/contest2552/type2/science04/27/contents/genetics-261b.html

โครโมโซม (Chromosome)

สิ่งมีชีวิตประกอบด้วยหน่วยพื้นฐานที่สำคัญ ก็คือ เซลล์ เซลล์มีส่วนประกอบที่สำคัญได้แก่

      1. เยื่อหุ้มเซลล์
      2. ไซโตพลาสซึม
      3. นิวเคลียส
          ภายในนิวเคลียสจะมีองค์ประกอบที่สำคัญชนิดหนึ่งที่ทำหน้าที่ควบคุมลักษณะของ สิ่งมีชีวิต เรียกว่า โครโมโซม โครโมโซมมีองคประกอบเป็นสารเคมีประเภทโปรตีน และกรดนิวคลีอิก ขณะแบ่งเซลล์โครโมโซมจะมีรูปร่างเปลี่ยนแปลงไป มีชื่อเรียกตามรูปร่างลักษณะที่เปลี่ยนลักษณะของโครโมโซม
ใน ภาวะปกติเมื่อมองผ่านกล้องจุลทรรศน์จะเห็นโครโมโซมมีลักษคล้ายเส้นด้ายบางๆ เรียกว่า “โครมาติน (chromatin)” ขดตัวอยู่ในนิวเคลียส เมื่อเซลล์เริ่มแบ่งตัว เส้นโครมาตินจะหดตัวสั้นเข้ามีลักษณะเป็นแท่ง จึงเรียกว่า “โครโมโซม” แต่ละโครโมโซมประกอบด้วยแขนสองข้างที่เรียกว่า “โครมาทิด (chomatid)” ซึ่งแขนทั้งสองข้างจะมีจุดเชื่อมกัน เรียกว่า “เซนโทรเมียร์( centromere)
โครโมโซมเป็นโครงสร้างที่อยู่ในนิวเคลียสของเซลล์ ในขณะที่เซลล์ไม่แบ่งตัว โครโมโซมจะยืดยาวออกคล้ายๆ เส้นใยเล็กๆ สานกันอยู่ในนิวเคลียส เมื่อมีการแบ่งเซลล์จะมีการแบ่งโครโมโซม โดยโครโมโซมจะจำลองตัวเองขึ้นมา เป็นเส้นคู่ที่เหมือนกันทุกประการ แล้วค่อยๆ ขดตัวสั้นเข้า โครโมโซมก็จะโตมาก การศึกษาโครโมโซมจึงต้องศึกษา ในระยะแบ่งเซลล์ ถ้ามีเทคนิคในการเตรียมที่ดี ก็จะสามารถมองเห็นรูปร่างลักษณะของโครโมโซมจาก กล้องจุลทรรศน์ และอาจนับจำนวนโครโมโซมได้ โครโมโซม เป็นโครงสร้างที่อยู่ในนิวเคลียสของเซลล์ ในขณะที่เซลล์ไม่แบ่งตัวหรืออยู่ในระยะอินเตอร์เฟต (interphase)เราจะไม่เห็นโครโมโซมเนื่องจากโครโมโซม อยู่ในลักษณะเป็นเส้นใยเล็กๆสานกันอยู่ในนิวเคลียสเส้นใยนี้เรียกว่า โครมาทิน (Chromatin) แต่เมื่อเซลล์จะแบ่งตัวโครมาตินแต่ละเส้นจะแบ่งจาก1 เป็น 2 เส้น แล้วขดตัวสั้นเข้าและหนาขึ้นจนมองเห็น เป็นแท่งในระยะโพรเฟส และ เมทาเฟต และเรียกชื่อใหม่ว่า โครโมโซมทำให้เรามองเห็นรูปร่างลักษณะ และจำนวนโครโมโซมได้

         โครโมโซมที่เห็นได้ชัดในระยะเมทาเฟต ประกอบด้วย โครมาทิน 2 อัน ยึดติดกันตรงเซนโทรเมียร์ ส่วนของโครโมโซมที่ยื่นออกไปจากเซนโทรเมียร์ เรียกว่า แขน อันสั้นเรียกว่า แขนสั้น อันยาวเรียกว่าแขนยาว ในโครโมโซมบางอัน มีเนื้อโครโมโซมเล็กๆ ยึดติดกับส่วนใหญ่โดยเส้นเล็กๆ เรียกว่า เนื้อโครโมโซมเล็กๆ นั้นว่า stellite และเส้นโครโมโซมเล็กๆ นั้น เรียกว่า secondary constriction โครมาทิน เป็นสารนิวคลีโอโปรตีน ซึ่งก็คือ DNA สายยาวสายเดียวที่พันรอบโปรตีนที่ชื่อ ฮีสโทน (histone) เอาไว้ ทำให้รูปร่างโครมาทินคล้ายลูกปัดที่เรียงต่อๆ กัน แล้วมี DNA พันรอบลูกปัดนั้น ในเซลล์ทั่วๆ ไป เมื่อย้อมสีเซลล์ ส่วนของโครมาทินจะติดสีได้ดีและมองดูคล้ายตาข่างละเอียดๆ จึงเห็นนิวเคลียสชัดเจน

สิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งอาจมีโครโมโซมที่มีรูปร่างแบบเดียวหรือหลายแบบก็ได้ ดังภาพ

โครโมโซมแบ่งเป็นแบบต่างๆ ได้ดังนี้
    1. Metacentric เมตาเซนตริก เป็นโครโมโซมที่มีแขนยื่น 2 ข้างออกจากเซนโทรเมียร์เท่ากันหรือเกือบเท่ากัน
    2. Submetacentric ซับเมตาเซนตริก เป็นโครโมโซมที่มีแขนยื่นออกมา 2 ข้างจากเซนโทรเมียร์ไม่เท่ากัน
    3. Acrocentric อะโครเซนตริก เป็นโครโมโซมที่มีลักษณะเป็นแท่งโดยมีเซนโทรเมียร์อยู่ใกล้กับปลายข้างใด ข้างหนึ่ง จึงเห็นส่วนเล็กๆ ยื่นออกจากเซนโทรเมียร์
    4. Telocentric เทโลเซนตริก เป็นโครโมโซมที่มีลักษณะเป็นแท่งโดยมีเซนโทรเมียร์อยู่ตอนปลายสุดของโครโมโซม

         ในสิ่งมีชีวิตที่เซลล์ร่างกาย มีโครโมโซม 2 ชุด เรียกว่า ดิพลอยด์ เช่น คน โครโมโซมชุดหนึ่งได้รับมาจากพ่อ อีกชุดหนึ่งได้รับมาจากแม่เมื่อมีการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส โครโมโซมที่เป็นคู่กันจะมาเข้าคู่กันแล้วแยกออกจากกันไปสู่เซลล์ลูกที่สร้าง ขึ้น เมื่อเสร็จสิ้นการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส โครโมโซมในเซลล์ลูกที่เกิดขึ้นจะลดลงครึ่งหนึ่งเรียกว่า แฮพลอยด์ โดยทั่วไปแล้วสิ่งมีชีวิตแต่ละสปีชีส์จะมีจำนวนโครโมโซมคงที่ ดังตารางข้างล่างนี้

ตารางจำนวนโครโมโซมในเซลล์ร่างกายของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ

ส่วนประกอบของโครโมโซม
        ถ้าหากจะประมาณสัดส่วนระหว่าง DNA และโปรตีนที่เป็นองค์ประกอบของโครโมโซมของยูคาริโอต จะพบว่าประกอบด้วย DNA 1 ใน 3 และอีก 2 ใน 3 เป็นโปรตีน โดยส่วนที่เป็นโปรตีนจะเป็น ฮิสโตน(histone) และนอนฮิสโตน(non-histone) อย่างละประมาณเท่าๆกันในปี พ.ศ. 2427 นักวิทยาศาสตร์พบว่าฮิสโตนเป็นโปรตีนที่มีองค์ประกอบ ส่วนใหญ่เป็นกรดอะมิโนที่มีประจุบวก(basic amino acid) เช่น ไลซีน และอาร์จินีนทำให้มีสมบัติในการเกาะจับกับสาย DNA ซึ่งมีประจุลบได้เป็นอย่างดี และทำให้เกิดการสร้าง สมดุลของประจุ (neutralize)ของโครมาทินด้วยสาย DNA พันรอบกลุ่มโปรตีนฮิสโตนคล้ายเม็ดลูกปัด เรียกโครงสร้างนี้ว่า นิวคลีโอโซม (nucleosome) โดยจะมีฮิสโตนบางชนิดเชื่อมต่อระหว่างเม็ดลูกปัดแต่ละเม็ด ดังภาพ

ส่วนของโปรตีนนอนฮิสโตนนั้นมีมากมายหลายชนิด อาจเป็นร้อยหรือพันชนิด ขึ้นอยู่กับชนิดของสิ่งมีชีวิตโดยโปรตีนเหล่านี้จะมีหน้าที่แตกต่างกันไป บางชนิดมีหน้าที่ช่วยในการขดตัวของ DNA หรือบางชนิดก็เกี่ยวข้องกับ กระบวนการจำลองตัวเองของDNA (DNA replication) หรือการแสดงออกของจีนเป็นต้นสำหรับในโพรคาริโอต เช่น แบคทีเรีย E. coli มีจำนวนโครโมโซมชุดเดียวเป็นรูปวงแหวนอยู่ในไซโตพลาสซึม ประกอบด้วย DNA 1 โมเลกุล และไม่มีฮิสโตนเป็นองค์ประกอบโครโมโซมของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดที่ปกติจะมีจำนวนคงที่เสมอ   และจะมีจำนวนเป็นเลขคู่   เช่น  โครโมโซมของคนมี  46    แท่ง หรือ  23  คู่  โครโมโซมเพศหญิง    จะมีลักษณะและขนาดเหมือนกันทั้งคู่    ใช้สัญลักษณ์  xx   ส่วน โครโมโซมเพศชายจะมี   รูปร่างลักษณะ  และขนาดต่างกัน ใช้สัญลักษณ์ xy
        สารพันธุกรรมทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งๆ เรียกว่า จีโนม(genome) จากการศึกษาพบว่าสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีขนาดของจีโนมและจำนวนจีนแตกต่างกัน ดังตารางข้างล่างนี้

       จีโนม คือ มวลสารพันธุกรรมทั้งหมดที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตอย่างปกติของสิ่งมี ชีวิต ซึ่งในกรณีของสิ่งมีชีวิตชั้นสูง จีโนมก็คือ ชุดของ DNA ทั้งหมดที่บรรจุอยู่ในนิวเคลียสของทุก ๆ เซลล์นั่นเอง จึงมีคำกล่าวว่า จีโนมคือ “แบบพิมพ์เขียว” ของสิ่งมีชีวิต ในจีโนมของพืชและสัตว์นั้น นอกจาก DNA ส่วนที่เก็บรหัสสำหรับสร้างโปรตีนที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตของเซลล์ซึ่ง เรียกกันว่า ยีน (gene) แล้ว ยังมีส่วนของ DNA ที่ไม่ใช่ยีน




ที่มา : http://www.thaigoodview.com/library/contest2552/type2/science04/27/contents/genetics-5051.html

หน่วยพันธุกรรม (Gene)

     หน่วยพันธุกรรม หรือ ยีน คือ ส่วนหนึ่งของโครโมโซม (Chromosome segment) ที่ถอดรหัส (encode) ได้เป็นสายโพลีเปปไตด์หนึ่ง สายที่ทำงานได้ (single functional polypeptide) หรือได้เป็นอาร์เอ็นเอ ยีน ประกอบด้วย ส่วนที่สามารถถอดรหัสเป็นอาร์เอ็นเอได้ เรียกว่า exon และ บริเวณที่ไม่สามารถถอดรหัสได้ เรียกว่า intron

ภาพแสดงยีนของโครโมโซมของสิ่งมีชีวิตพวกยูคารีโอต จากภาพจะเห็นความสัมพันธุ์ระหว่างยีนและโครโมโซม ภาพนี้แสดงยีนเพียงแค่สี่สิบคู่เบสซึ่งยีนตามความเป็นจริงจะมีขนาดใหญ่กว่า หลายเท่า
ภาพจาก upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/07/Gene.png

ยีนสามารถเป็นได้ทั้ง ดีเอ็นเอ หรือว่า อาร์เอ็นเอ ก็ได้ แต่ในสิ่งมีชีวิตชั้นสูงนั้นจะเป็นดีเอ็นเอหมดเพราะเสถียรมากเหมาะแก่การ เก็บข้อมูล ขณะที่อาร์เอ็นเอ จะพบในพวกไวรัส ยีนทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตหรือเซลล์จะรวมเรียกว่า จีโนม และโครงสร้างของจีโนมในพวกโพรคารีโอตและยูคารีโอตจะแตกต่างกัน ถ้ายีนเกิดผิดไปจากปกติเรียกว่า การกลายพันธุ์ ซึ่งเกิดเองตามธรรมชาติหรือถูกกระตุ้นให้เกิดก็ได้ โดยส่วนมากแล้วเมื่อยีนเกิดผิดปกติไปจะส่งผลเสียต่อสิ่งมีชิวิตนั้นมากกว่า ผลดี เช่น ในคน สามารถทำให้ป่วย เจ็บไข้ หรือถึงแก่ชีวิตได้ โรคที่เกิดจากสาเหตุนี้เรียกว่า โรคทางพันธุกรรม ซึ่งจะถ่ายทอดไปยังรุ่นต่อไปหรือไม่ก็ได้

การค้นหาหน้าที่ของยีนและกลไกการทำงานของยีน สามารถตรวจสอบได้จากผลิตผลหรือลักษณะต่างๆ ที่เป็นการแสดงออกของยีนนั้นในสิ่งมีชีวิตที่ทำการศึกษา โดยเปรียบเทียบระหว่างยีนปกติกับยีนที่ทำงานผิดไปจากเดิม หรือยีนกลาย (mutated gene) จากการสกัดแยกยีนที่สนใจออกมาจากสิ่งมีชีวิต ทำการชักนำให้เกิดการกลายพันธุ์ และนำมาส่งถ่ายกลับเข้าไปในเซลล์ปกติ แล้วตรวจดูผลที่เกิดขึ้น ทำให้ทราบว่ายีนนั้นทำงานหรือควบคุมการแสดงออกของลักษณะทางพันธุกรรมอะไร นอกจากนี้ ยังสามารถทำการดัดแปลงยีนให้สร้างผลิตผล ตามต้องการได้โดยอาศัยเทคโนโลยีการตัดต่อยีน ด้วยวิธีการดัดแปลงหรือปรับปรุงชิ้นส่วนดีเอ็นเอ หรือยีนให้เป็นไปตามที่ต้องการ แล้วทำการส่งถ่ายยีนเข้าสู่สิ่งมีชีวิต
เป้าหมายเพื่อสร้างสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม หรือ GMOs (Genetically Modified Organisms) ต่อไป

การนำวิธีการด้านเทคโนโลยีชีวภาพต่างๆ มาใช้ เพื่อศึกษาทางด้านยีนและด้านพันธุกรรม ได้แก่

1. การสกัดแยกดีเอ็นเอออกจากเซลล์
2. การตัด ต่อ รวมทั้งการดัดแปลง ชิ้นส่วนดีเอ็นเอ
3. การเพิ่มปริมาณยีนหรือการโคลน ยีน (gene cloning)
4. การเพิ่มชิ้นส่วนดีเอ็นเอที่มีความ จำเพาะจากการทำปฏิกิริยาภายในหลอดทดลอง ในเครื่องควบคุมอุณหภูมิ
5. การศึกษาชิ้นส่วนดีเอ็นเอด้วยวิธีแยกขนาดและปริมาณ ผ่านตัวกลางที่เป็นแผ่นวุ้นโดยใช้กระแสไฟฟ้า
6. การตรวจและพิสูจน์ดีเอ็นเอที่มีการเรียงลำดับเบสที่จำเพาะบนแผ่นเม็มเบรน (เยื่อ) พิเศษ (southern bloting)
7. การหาลำดับเบสบนสายดีเอ็นเอ (DNA sequencing)
8. การศึกษาความแตกต่างระดับยีน โดยการใช้เครื่องหมายดีเอ็นเอ
9. การเพาะเลี้ยงเซลล์และการเพาะ-เลี้ยงเนื้อเยื่อ
10. การส่งถ่ายยีนเพื่อการเปลี่ยนแปลง ลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตที่ต้องการ



ที่มา : http://www.thaigoodview.com/library/contest2552/type2/science04/27/contents/genetics-9f0a.html

การกลายพันธุ์ (Mutation)

       มิวเทชัน (mutation) หรือ การกลายพันธุ์หมายถึงการเปลี่ยนแปลงลักษณะพันธุกรรมและลักษณะที่เปลี่ยนแปลง สามารถจะถ่ายทอดจากชั่วอายุหนึ่งได้  แบ่งออกเป็น 2 ระดับ คือ

มิวเทชันระดับโครโมโซม(chromosome mutation)คือการกลายพันธุ์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงโครโมโซม  อาจจะเป็นการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโครโมโซมหรือการเปลี่ยนแปลงจำนวน โครโมโซม
มิวเทชันระดับยีน(gene mutation หรือpoint mutation)คือการเปลี่ยนแปลงจากยีนหนึ่งไปเป็นอีกยีนหนึ่งซึ่งป็นผลจากการ เปลี่ยนแปลงนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุลของดีเอ็นเอ

การเกิดมิวเทชัน
การเกิดการมิวเทชันแบ่งออกได้เป็น  2  ชนิดคือ
มิวเทชันที่เกิดขึ้นเองในธรรมชาติ  (spontaneous mutstion) อาจเกิดขึ้นเนื่องจากรังสี สารเคมี อุณหภูมิในธรรมชาติ ซึ่งสิ่งต่างๆเหล่านี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนตำแหน่งไฮโดรเจนอะตอมในโมเลกุลของ เบส(tautomeric shift)หรือการสูญเสียไฮโดรเจนอะตอมในโมเลกุลของเบส(ionization)ทำให้การจับ คู่ของเบสผิดไปจากเดิมมีผลทำให้เกิดการแทนที่คู่เบสแบบแทรนซิชันหรือทรา สเวอร์ชัน  ทำให้รหัสพันธุกรรมเปลี่ยนไป  แต่อัตราการเกิดมิวเทชันชนิดนี้จะต่ำมากเช่น เกิดในอัตรา 10-6 หรือ10-5
การมิวเทชันที่เกิดจากการชักนำ (induced mutation) เป็นการกลายพันธุ์ที่เกิดจากมนุษย์ใช้สิ่งก่อกลายพันธุ์(mutagen)ชักนำให้เกิดขึ้นซึ่งสิ่งก่อกลายพันธุ์มีดังนี้
สิ่งก่อกลายพันธุ์ทางกายภาพ (physical mutagen)ได้แก่ อุณหภูมิ รังสีต่างๆ รังสีสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ดังนี้
        1. รังสีที่ก่อให้เกิดไอออน (ionizing radiation) รังสีประเภทนี้มีอำนาจในการทะลุทะลวงผ่านเนื้อเยื่อได้สูง ซึ่งมักจะทำให้เกิดการแตกหักของโครโมโซม  ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของโครโมโซมรังสีเหล่านี้ได้แก่  รังสีแอลฟา เบตา แกมมา นิวตรอนซ์ หรือรังสีเอ็กซ์
       2. รังสีที่ไม่ก่อให้เกิดไอออน (non ionizing radiation) รังสีประเภทนี้มีอำนาจในการทะลุทะลวงผ่านเนื้อเยื่อได้ต่ำมักจะทำ ให้เกิดไทมีนไดเมอร์ (thymine dimer) หรือไซโทซีนไดเมอร์(cytosine dymer) รังสีประเภทนี้ได้แก่รังสีอัลตราไวโอเลต(UV)
   
 สิ่งก่อกลายพันธุ์ทางเคมี (chemical mutagen) ได้แก่สารเคมีต่างๆซึ่งมีหลายชนิดเช่น
       สารเคมีที่มีสูตรโครงสร้างคล้ายคลึงกับเบสชนิดต่างๆ ของดีเอ็นเอ (base analogues) ซึ่งสามารถเข้าแทนที่เบสเหล่านั้นได้ระหว่างที่เกิดการจำลองโมเลกุลของดี เอ็นเอ ทำให้เกิดการแทนที่คู่เบสและรหัสพันธุกรรมที่เปลี่ยนแปลงไปสารเคมีเหล่านี้ ได้แก่5-โบรโมยูราซิล  2-อะมิโนพิวรีน5-โบรโมยูราซิล   มีสูตรโครงสร้างคล้ายคลึงกับไทมีน เมื่อเกิดการจำลองโมเลกุลของดีเอ็นเอจะสามารถเข้าไปแทนที่ไทมีนได้ และสามารถเกิดtautomericหรือionizationได้ซึ่งเมื่อเกิดแล้วแทนที่จะจับคู่ กับอะดินีน จะไปจับคู่กับกัวนีน เมื่อมีการจำลองโมเลกุลต่อไปอีกจะทำให้เกิดการแทนที่คู่เบสขึ้นได้
สารเคมีที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสูตรโครงสร้างของเบส ซึ่งมีผลทำให้เกิด การแทนที่คู่เบสเช่นเดียวกัน ทำให้รหัสพันธุกรรมเปลี่ยนแปลงไปสารเคมีเหล่านี้ได้แก่  กรดไนตรัส  ไฮดรอกซิลลามีน ไนโตรเจนมัสตาด เอธิลมีเทนซัลโฟเนต      กรดไนตรัส จะทำหน้าที่ดึงหมู่อะมิโนออกจากโมเลกุลของเบสอะดินีน ไซโทซีน และกัวนีนทำให้เบสอะดีนีนเปลี่ยนเป็นไฮโปแซนทีน ซึ่งสามารถจับคู่กับเบสไซโทซีนได้ เบสไซโทซีนเปลี่ยนเป็นยูราซิลซึ่งสามารถจับคู่กับเบสอะดีนีนได้และเบสกัวนีน เปลี่ยนเป็นแซนทีน ซึ่งสามารถจับคู่กับเบสไซโทซีนได้ดังนั้นเมื่อเกิดการจำลองโมเลกุลของดีเอ็น เอจะทำให้เกิดการแทนที่คู่เบสแบบแทรนซิชัน
        สารเคมีที่ทำให้เกิดการเพิ่มและการขาดของนิ วคลีโอไทด์ในโมเลกุลของ ดีเอ็นเอซึ่งมีผลทำให้รหัสพันธุกรรมเปลี่ยนแปลงไป สารเคมีเหล่านี้ได้แก่  สีย้อมเช่น อะคริดีน ออเรนจ์,โพรฟลาวีน   โมเลกุลของอะคริดีน ออเรนจ์ หรือโพรฟาวีนสามารถเข้าไปแทรกอยู่ระหว่างนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุลของดีเอ็นเอ หรือทำให้โมเลกุลของนิวคลีโอไทด์ที่ถูกแทรกโดย อะคริดีน ออเรนจ์ หรือโพรฟาวีนหลุดออกมา เมื่อมีการจำลองโมเลกุลของดีเอ็นเอ  จะได้โมเลกุลของดีเอ็นเอที่มีการเพิ่มของนิวคลีโอไทด์และการขาดหายไปของนิ วคลีโอไทด์   ยีนที่เปลี่ยนแปลงไปนี้อาจจะกลายเป็นยีนเด่นหรือยีนด้อยก็ได้  หรืออาจทำให้เกิดการตายขึ้นได้(lethal  gene)
โรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงลำดับเบสในยีนเป็นตัวอย่างของการเกิดมิวเทชัน

ที่มา : http://www.thaigoodview.com/library/contest2552/type2/science04/27/contents/genetics-8816.html

การถ่ายทอดยีนและโครโมโซม

    ในการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมจะมีหน่วยควบคุมลักษณะ ( genetic unit) ควบคุม สิ่งมีชีวิต ให้มีรูปร่าง และลักษณะเป็นไปตามเผ่าพันธุ์ของพ่อแม่ เรียกว่า ยีน ดังนั้นยีนจึงทำหน้าที่ ควบคุมการถ่ายทอดลักษณะต่างๆ จากบรรพบุรุษไปสู่รุ่นหลาน ลักษณะต่างๆ ที่ถ่ายทอดไปนั้นพบว่าบางลักษณะไม่ปรากฎในรุ่นลูกแต่อาจจะปรากฎใน รุ่นหลานหรือเหลนก็ได้จึงมีผลทำให้เกิดความแตกต่างกันของลักษณะทางพันธุกรรม จนมีผลทำให้สิ่งมีชีวิตเกิดความ หลากหลาย แต่การสะสมลักษณะทางพันธุกรรมจำนวนมากทำให้เกิดสปีชีส์ต่างๆ และสามารถดำรงเผ่าพันธุ์ไว้ได้จนถึงปัจจุบัน

สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่แต่ละชนิดประกอบขึ้นด้วยเพศที่แตกต่างกัน คือ เพศผู้และเพศเมีย ลูกที่เกิดขึ้น จะพัฒนามาจากเซลล์เพศผู้ คือ สเปิร์ม(Sperm) และเซลล์เพศเมีย คือ เซลล์ไข่ (Egg) มารวมตัวกัน เป็นไซโกต Zygote โดยกระบวนการสืบพันธุ์ ดังนั้น ยีนจากพ่อและแม่น่าจะมี การถ่ายสู่ลูกด้วยกระบวนการดังกล่าว ต่อมาเมื่อมีการค้นพบสีย้อมนิวเคลียส ในปี พ.ศ. 2423 จึงพบว่าในนิวเคลียสมีโครงสร้างที่มีลักษณะเป็นเส้น เรียกว่า โครโมโซม สีย้อมดังกล่าวทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถติดตาม การเปลี่ยนแปลงของโครโมโซมขณะที่มีการแบ่งเซลล์ และทำให้รู้จัก การแบ่งเซลล์ใน 2 ลักษณะ คือ การแบ่งเซลล์แบบ ไมโทซิส (Mitosis) ซึ่งพบว่ากระบวนการนี้เซลล์ลูกที่เกิดขึ้นจะมีโครโมโซมเหมือนกันทั้งหมด ดังภาพที่1.1 และการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส (Meiosis) ที่มีผลทำให้เซลล์ลูกที่เกิดขึ้นจะมีจำนวนโครโมโซมเป็นครึ่งหนึ่งของเซลล์ เริ่มต้น (haploid cell) ดังภาพ

Mitosis

Meiosis

  

ที่มา : http://www.thaigoodview.com

การถ่ายทอดพันธุ์ข้าวแก้วเกษตรต้านทานโรคไหม้สู่เกษตรกร

หน่วยงานเจ้าของผลงาน:  ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ
สาขาผลงาน:  การเกษตร
ชื่อผู้ผลิตผลงาน:
หน่วยปฏิบัติการค้นหาและใช้ประโยชน์ยีนข้าว ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (ไบโอเทค)
มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
ปีผลิตผลงาน:  2550
    ในการปรับปรุงพันธุ์ข้าวหอมสุพรรณบุรีให้ต้านทานโรคไหม้ ทำโดยใช้วิธีปรับปรุงพันธุ์แบบมาตรฐาน ร่วมกับการใช้เครื่องหมายโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับลักษณะต้านทานโรคไหม้และคุณภาพหุงต้มในการคัดเลือก จนได้ข้าวที่ทนต่อโรคไหม้ และมีคุณสมบัติของข้าวหอมสุพรรณบุรี ให้ชื่อว่า "ข้าวพันธุ์แก้วเกษตร"ที่เป็นพันธุ์ข้าวหอมที่มีคุณลักษณะต้านทานโรคไหม้ มีคุณภาพหุงต้มดี มีเมล็ดยาวใสมาก ทรงต้นเตี้ย แตกกอดี อายุปานกลางและให้ผลผลิตดี ทั้งในสภาพนาดำและนาหว่านน้ำตมในภาคกลาง

    เนื่องในมหามงคลที่พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงเจริญพระชนมพรรษา 80 พรรษา ไบโอเทค ร่วมกับ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ น้อมเกล้าฯ ถวายเมล็ดพันธุ์ข้าวแก้วเกษตรต้านทานโรคไหม้ จำนวน 3,000 กิโลกรัม แด่สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี เมื่อเดือนเมษายน 2550 และทรงพระราชทานเมล็ดพันธุ์ดังกล่าวแก่ กรมส่งเสริมการเกษตร เพื่อนำไปแจกจ่ายเกษตรกรในพื้นที่ภาคกลางที่มีปัญหาเกี่ยวกับโรคใบไหม้หรือไหม้คอรวง เกษตรกรมีความพึงพอใจต่อพันธุ์แก้วเกษตรต้านทานโรคไหม้เนื่องจากต้านทานโรคไหม้ดี แตกกอดี เมล็ดยาว และมีคุณภาพการหุงต้มดี
ประโยชน์ของผลงาน
    1. เพื่อแก้ปัญหาโรคใบไหม้และไหม้คอรวง
    2. ช่วยเพิ่มผลผลิตข้าว ลดความเสียหายทางเศรษฐกิจที่เกิดกับชาวนา
    3. เป็นองค์ความรู้ด้านการวิจัยและพัฒนาพันธุ์ข้าว
การจำแนกการนำไปใช้ประโยชน์
    เกษตรกรรม และปศุสัตว์
     - การแก้ไขปัญหาในด้านกระบวนการผลิต และโรค
     - การแก้ไขปัญหาด้านผลผลิตตกต่ำอันเนื่องมากจากโรคในพืช
    การดำรงชีวิตของประชาชนทั่วไป
    การประกอบอาชีพระดับครัวเรือน




ที่มา : http://newstkc.stkc.go.th/flagship/node/257

นิติวิทยาศาสตร์ (Forensic Science) คือ อะไร (What is Forensic Science ?)

   
     นิติวิทยาศาสตร์ (Forensic Science) คือ การที่นำเอาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ในสาขาต่างๆและความรู้ทางด้านกฎหมายต่างๆมาประยุกต์ใช้ในการเก็บและพิสูจน์หลักฐาน ในการตรวจร่างกายและตรวจสอบวัตถุพยานต่างๆเพื่อช่วยในการค้นหาความจริงหรือเพื่อพิสูจน์ข้อเท็จจริง เพื่อเกิดประโยชน์ต่อการสืบสวนสอบสวน การบังคับใช้กฎหมาย และดำเนินคดีทางกฎหมายเพื่อช่วยในกระบวนการยุติธรรมในการพิสูจน์หลักฐานและชี้นำไปสู่ผู้กระทำความผิดโดยเฉพาะความผิดทางอาญาและการลงโทษ


     สาขาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่นำมาใช้ในนิติวิทยาศาสตร์(Forensic Science) ตัวอย่างเช่น พันธุศาสตร์ ชีวเคมี จุลชีววิทยาการแพทย์ ชีววิทยา ฟิสิกส์ เคมี คอมพิวเตอร์ พฤกษศาสตร์ และกีฏวิทยา เป็นต้น

     ตัวอย่างวิธีการทางนิติวิทยาศาสตร์(Forensic Science) ที่มักจะได้ยินบ่อยๆ เช่น การตรวจสอบลายนิ้วมือ, DNA Finger Print (ลายพิมพ์ดีเอ็นเอ) โดยมักเรียกกันว่า ตรวจดีเอ็นเอ หรือ ตรวจ DNA



ที่มา : http://www.thaibiotech.info/what-is-forensic-science.php

เทคโนโลยีชีวภาพ

      การเพิ่มปริมาณและคุณภาพผลผลิตของพืชให้มากขึ้น โดยการประยุกต์ใช้ความรู้เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิต เพื่อประโยชน์เฉพาะอย่างตามที่มนุษย์ต้องการ เรียกว่า เทคโนโลยีชีวภาพ  


การขยายพันธุ์ ปรับปรุงพันธุ์ และการเพิ่มผลผลิตของพืชโดยใช้เทคโนโลยี

เทคโนโลยีชีวภาพ ใช้เทคนิคต่าง ๆ ดังนี้
        1.การคัดเลือกพันธุ์และผสมพันธุ์   เพื่อให้ได้พืชที่มีลักษณะตามต้องการ เช่น การผสมละอองเรณุของทุเรียนหมอนทอกับเกสรตัวเมียของทุเรียนพันธุ์ชะนี   การผลิตแตงโมไร้เมล็ด
        2. การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ คือการนำเอาส่วนใดส่วนหนึ่งของพืชไม่ว่าเป็นอวัยวะ เนื้อเยื่อ เซลล์ หรือเซลล์ที่ไม่มีผนังที่เรียกว่า โพรโทพลาสต์ มาเลี้ยงอาหารวิทยาศาสตร์ในสภาพปลอดเชื้อจุลินทรีย์ และอยู่ในภาวะควบคุม อุณหภูมิ  แสง  ความชื้น ส่วนของพืชเหล่านี้จะสามารถเจริญเติบโตเกิดเป็นต้นใหม่ได้
        3. พันธุวิศวกรรม หมายถึง กระบวนการเปลี่ยนแปลงสารพันธุกรรมด้วยการตัดต่อยีนและเปลี่ยนแปลงยีนในเซลล์ เพื่อให้ได้สิ่งมีชีวิตใหม่ที่มีสมบัติตามที่ต้องการ ซึ่งสิ่งมีชีวิตดังกล่าวมีชื่อเรียกว่าสิ่งมีชีวิตตัดแต่งพันธุกรรมหรือ จีเอ็มโอ
      จีเอ็มโอ (GMOs) เป็นชื่อของ Genetically  Modified  Organisms หมายถึง สิ่งมีชีวิตที่ได้รับการเปลี่ยนแปลงสารพันธุกรรม โดยอาศัยเทคนิคทางพันุกรรม ในบางกรณีมีการใช้คำว่า แอลเอ็มโอ (LMOs) ย่อมาจาก Living  Modified Organisms ทั้งจีเอ็มโอและแอลเอ็มโอมีความหมายคล้ายคลึงกัน แต่แอลเอ็มโอมุ่งเน้นความมีชีวิตอยู่ของสิ่งมีชีวิตนั้น ๆ ในขณะที่ จีเอ็มโอรวมไปถึงผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นในสภาพที่ไม่มีชีวิตด้วย เช่น อาหารจีเอ็มโอ

ผลเสียของจีเอ็มโอ
       เทคโนโลยีทุกอย่างที่มีประโยชน์ก็อาจมีโทษได้การพัฒนาและการใช้ไม่ได้ใช้ความระมัดระวังเท่าที่ควร ข้อเสีย คือมีความเสี่ยงและซับซ้อนในการจัดการ เช่น
        - อันตรายที่เกิดจากการที่พืชจีเอ็มโออาจผลิตสารก่อภูมิแพ้หรือสารอื่นที่มีสมบัติเป็นสารต้านการเจริญเติบโตของร่างกาย                                                                                                              
        - ความเป็นไปได้ที่แมลงศัตรูพืชอาจพัฒนาความต้านทานต่อสารพิษที่สร้างโดยพืชจีเอ็มโอ

ประโยชน์ของเทคโนโลยีชีวภาพ ได้แก่                                                                                            
1. ด้านการเกษตรและอาหาร                                                                                                            
-  การปรับปรุงพันธุ์พืชให้ต้านทานโรคและแมลง                                                                      
-  การพัฒนาพันธืพืชให้มีคุณภาพผลผลิตดี                                                                                    
-  การพัฒนาพันธุ์พืชให้ผลิตสารพิเศษ                                                                                          
-  การพัฒนาพันธุ์สัตว์มีการพัฒนาพันธุ์โดยการถ่ายฝากยีนทั้งในปศุสัตว์และสัตว์น้ำ                
-  การพัฒนาสายพันธุ์จุลินทรีย์ให้มีคุณลักษณะพิเศษบางอย่าง เช่น สามารถกำจัดคราบน้ำมัน
2. ด้านการแพทย์และสาธารณสุข                                                                                                
-  การตรวจโรคเมื่อสามารถสังเคราะห์ชิ้นส่วนดีเอ็นโอ หรือยีนได้แล้วก็สามารถพัฒนาไปใช้ในการตรวจโรคต่าง ๆ ได้ อย่างมีประสิทธิภาพ                                                                              
-  การพัฒนายารักษาโรคและวัคซีน                                                                                                
-  การสับเปลี่ยนยีนด้อยด้วยยีนดี
3. ด้านการอนุรักษ์พลังงานและสิ่งแวดล้อม                                                                                                    
-   พันธุกรรมอาจนำไปสู่การผลิตพืชที่ใช้ปุ๋ยน้อย น้ำน้อย ทำให้เป็นการลดการใช้ปุ๋ยเคมี เป็นการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมและนำไปสู่การสร้างสมดุลทรัพยากรชีวภาพได้                                  
-  ใช้จุลินทรีย์ผลิตแอลกอฮอล์และแก๊สชีวภาพ   เพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงทดแทนพลังงานจากธรรมชาติ
4. ด้านการพัฒนาอุตสาหกรรม
-  เมื่อวัตถุดิบได้รับการปรับเปลี่ยนคุณภาพให้ตรงกับความต้องการของอุตสาหกรรม โดยใช้พันธุวิศวกรรม อุตสาหกรรมใหม่ ๆ จะเกิดตามมามากมาย เพราะความก้าวหน้าของเทคโนโลยีชีวภาพ

การเพิ่มผลผลิตของพืช
          การเพิ่มผลผลิตของพืชจะต้องคำนึงถึงปัจจัยพื้นฐานที่มีผลต่อการเจริญเติบโตของพืช ได้แก่ สภาพของดิน ความชุ่มชื้น  และอุณหภูมิที่เหมาะสม นอกจากนี้ชนิของพืช วิธีการปลูก การอนุรักษ์ดินและน้ำ การป้องกันศัตรูพืชและกำจัดศัตรูพืช และการใช้สารควบคุมการเจริญเติบโตของพืช





ที่มา : http://www.sahavicha.com/?name=media&file=readmedia&id=2078

ความปลอดภัยของเทคโนโลยีและมุมมองของสังคมและวัฒนธรรม

       เนื่องด้วยเทคโนโลยีของการสร้าง DNA สายผสม และการสร้างสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม เป็นเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพและมีความกว้างขวางพร้อม ๆ กับสายพันธุ์สิ่งมีชีวิตใหม่เกิดขึ้นอย่างมากมายบนโลกอย่างที่ไม่เคยมีมา ก่อน ทำให้สังคมเริ่มตระหนักและหวั่นแกรงผลเสียที่อาจเนื่องมาจากเทคโนโลยีนี้ เพราะจาก บทเรียนที่มนุษย์ได้รับจากเทคโนโลยีต่าง ๆ ที่มนุษย์สร้างสรรค์ขึ้น มักมีผลกระทบอื่น ๆ ตามมาภายหลัง ไม่ว่าจะเป็นบทเรียนที่ได้จากการปฏิวัติอุตสาหกรรม มาจน ถึงการปฏิวัติทางการเกษตรกรรม ที่ส่งเสริมให้มีการปลูกพืชเชิงเดี่ยว เพราะการปฏิวัติดังกล่าวส่งผลถึงการเปลี่ยแปลงของสภาพแวดล้อมอย่างมากมายใน เวลาต่อมา

      ความหวั่นแกรงต่อความผิดพลาดของสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรมที่เกิดขึ้น เริ่มจากความหวาดกลัวว่าจะเป็นแนทางการเกิดเชื้อโรคสายพันธุ์ใม่ ๆ ที่ดื้อ ยาปฏิชีวนะ เนื่องจากยีนต้านทานยาปฏิชีวนะถูกใช้เป็นเครื่องหมายทางพันธุกรรมสำหรับ เทคนิคทางพันธุวิศวกรรมทั้งในจุลินทรีย์ พืชและสัตว์ ดังนั้นในการทดลอง วิจัยในห้องปฏิบัติการจึงต้องมีการควบคุม และมีระบบการกำจัดสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรมทุกชนิด มิให้เล็ดลอดออกไปจากห้องปฏิบัติการวิจัยดังกล่าว ซึ่งเป็น จรรยาบรรณของนักวิจัยที่พึงปฏิบัติและศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพ แห่งชาติ หรือไบโอเทค(BIOTEC)ได้ออกระเบียบของปฏิบัติงานวิจัยทางด้านนี้

      ในทางเกษตร ประชาชนในหลายประเทศต่อต้านการใช้พืช GMOs และได้สร้างข้อตกลงเพื่อความปลอดภัยทางชีวภาพว่าอาหารที่ประกอบด้วยสิ่งมี ชีวิต ดัดแปลงพันธุกรรม ต้องมีการติดฉลากระบุว่าเป็นพืช GMOs เพื่อสิทธิของผู้บริโภค ทั้งนี้ด้วยความกังวลว่าพืชพันธุ์ที่มียีนของสิ่งมีชีวิตอื่นจะเป็นภัยต่อ สุขภาพ และอาจส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม เช่น อาจถ่ายยีนต้านทานโรค ยีนต้านทานแมลง หนือยาฆ่าแมลงไปยังวัชพืชที่ใกล้เคียงกัน ทำให้เกิดวัชพืชที่แข็งแรงจนเป็นภัยต่อ การทำการเกษตรโดยรวม เพราะไม่สามารถหาวิธีกำจัดได้ เป็นต้น ทั้งนี้จีงเป็นหน้าที่ของนักวิจัยที่จะศึกษายืนยังว่าผลกระทบที่สังคมกังวล นั้น มีโอกาสเกิดขึ้นมากน้อย เพียงใด และชี้แจงให้สังคมรับทราบในผลการวิจัยที่ถูกต้องเชื่อถือได้ เพื่อห่แนวทางร่วมกันในการใช้ประโยชน์อย่างยั่งยืนของเทคโนโลยีที่เกิดขึ้น

      นอกจากความตระหนักเกี่ยวกับความปลอดภัยทางชีวภาพที่เนื่องจาก GMOs แล้ว ข้อตระหนักทางสังคมอีกด้านหนึ่งที่เป็นผลมาจากเทคโนโลยีทาง DNA คือ จริยธรรมในการใช้ข้อมูลของจีโนม โดยเฉพาะจีโนมของมนุษย์ ว่เมื่อค้นคว้าจีโนมมนุษย์สำเร็จ ใครจะสามารถใช้ข้อมูลเหล่นนั้นได้ และใช้เพื่อการใดบ้าง บริษัท ประกันภัย ประกันชีวิตจะตรวจยีนของผู้ยื่นขอกรมธรรม์ก่อน การตรวจสุขภาพก่อนเข้าทำงานจะตรวจยีนต่าง ๆ ก่อนได้หรือไม่ ว่ามีการเสี่ยงในด้านสุขภาพ กาย และ จิตมากน้อยเพียงใด สิ่งต่าง ๆ เหล่านี้มักเป็นคำถามที่จะตามมาในสังคม เมื่อเทคโนโลยีก้าวไปในระดับหนึ่ง อย่างไรก็ดีทุกคนควรมีสิทธฺในการรัยทราบความก้าวหน้า ของเทคโนโลยีและใช้ข้อมูลต่าง ๆ ในการวิเคราะห์อย่างถี่ถ้วนรอบคอบ เพื่อเป็นประโยชน์ต่อการตัดสินใจในการวางแผนการใช้ประโยชน์ของเทคโนโลยีต่าง ๆ ร่วม กันในอนาคต




ที่มา : http://www.thaigoodview.com

การทำอิ๊กซี่

IntraCytoplasmic Sperm Injection หรือ ICSI
เป็นวิธีการคัดเชื้ออสุจิที่แข็งแรง สมบูรณ์เพียงตัวเดียวเพื่อฉีดเข้าไปใน ไข่โดยตรง  จะใช้ในกรณีที่เด็กหลอดแก้วธรรมดาไม่ประสบความสำเร็จ วิธีการนี้จะมีความสำเร็จในการตั้งครรภ์แต่ละครั้งประมาณร้อยละ 25-30

แพทย์จะใช้วิธีการนี้ในกรณีที่
ฝ่ายชาย มีเชื้ออสุจิผิดปกติอย่างมาก
ฝ่ายหญิง ที่มีรังไข่ผิดปกติ ไม่มีการตกไข่  และไข่กับอสุจิไม่สามารถปฏิสนธิกันเองได้

หมายเหตุ ปัจจุบันนี้แพทย์มักไม่ทำกิฟท์  (GIFT) และซิฟท์ (ZIFT )

หลักเกณฑ์หรือข้อบ่งชี้ ที่จะใช้รักษาด้วยวิธีนี้คือ
“เชื้ออสุจิ” มีความผิดปกติอย่างมาก ได้แก่
1.1 จำนวน “ตัวอสุจิ” ที่ว่าหรือเคลื่อนไหวไปข้างหน้าอย่างปกติได้มีน้อยกว่า 500,000 ตัว ในน้ำอสุจิที่หลั่งออกมาแต่ละครั้ง
1.2 จำนวน “ตัวอสุจิ” ที่ได้จากการตรวจมีน้อยกว่า 2 ล้านตัว ต่อมิลลิลิตร
1.3 การเคลื่อนไหวของ “เชื้ออสุจิ” ไม่มีเลย
1.4 รูปร่างของ “ตัวอสุจิ” ผิดปกติทั้งหมด
มีความผิดปกติเรื่องภูมิต้านทาน เช่น มีภาวะภูมิต้านทานต่อต้าน “ตัวอสุจิ”
มีโรคที่เป็นปัญหาทำให้ “เชื้ออสุจิ” ไม่เคลื่อนไหวไปข้างหน้าเนื่องจากมีความผิดปกติที่ส่วนหาง
ภาวะผิดปกติที่มีการหลั่งของ “น้ำอสุจิ” แล้ว “เชื้ออสุจิ” ไหลย้อนกลับเข้าไปในกระเพาะปัสสาวะ
เคยรักษาด้วยวิธีการทำ “เด็กหลอดแก้ว” (Conventional IVF) หรือทำ “เด็กหลอดแก้ว” ร่วมกับ “PZD”




ที่มา : http://www.thaigoodview.com

การทำซิฟท์

Zygote IntraFollopain Transfer หรือ ZIFT
เป็น วิธีการเก็บเซลล์สืบพันธุ์ทั้งไข่และอสุจิมาผสมกันให้เกิดการปฏิสนธินอกร่าง กายก่อน  แล้วจึงนำตัวอ่อนในระยะ Zygote ใส่กลับเข้าไปในท่อนำไข่ ความสำเร็จในการตั้งครรภ์แต่ละครั้งประมาณ ร้อยละ  20-30

แพทย์จะใช้วิธีการนี้ในกรณีที่
     ฝ่ายชาย มีเชื้ออสุจิน้อยกว่าปกติ
     ฝ่ายหญิง ที่ ท่อนำไข่ไม่ตัน แต่ทำงานไม่ปกติ มีภาวะเยื่อบุโพรงมดลูกเจริญผิดที่และมี พังผืดมาก รวมถึงในคู่สมรสที่ไม่ทราบสาเหตุของการมีบุตรยากด้วย
   หมายเหตุ การทำซิฟท์ (ZIFT) ต้องทำการผ่าตัดส่องกล้องตรงช่องท้องเพื่อนำไข่และอสุจิ หรือตัวอ่อนใส่เข้าไปในท่อนำไข่
   ZIFT (Zygote intrafollopian transfer) ใช้วิธีการคล้ายกับ GIFT แต่รอจนกระทั่งไข่ และ sperm ผสมกันและปฏิสนธิเกิดขึ้นภายนอกร่างกายเสียก่อน จนเจริญเป็นตัวอ่อนระยะ 1 เซลล์ ที่เราเรียกว่า Zygote แล้วจึงทำการผ่าตัดทางหน้าท้องเช่นเดียวกับวิธีการ Gift เพื่อใส่ตัวอ่อนที่เป็น Zygote เข้าไปในท่อนำไข่เช่นกัน




ที่มา : http://www.thaigoodview.com

การฉีดเชื้อผสมเทียมในโพรงมดลูก

     การฉีดเชื้อผสมเทียมในโพรงมดลูก (IUI) คือ การฉีดเชื้ออสุจิเข้าไปในโพรงมดลูกโดยตรง โดยใช้ท่อพลาสติกเล็กๆ สอดผ่านปากมดลูกแล้วฉีดเชื้ออสุจิเข้าไปในช่วงที่มีหรือใกล้กับเวลาที่มีไข่ตก
วิธีนี้มักทำกับคู่ที่ฝ่ายชายมีเชื้ออสุจิผิดปกติ  คือ จำนวนน้อยเกินไปหรือเชื้ออสุจิแข็งแรงน้อยเกินไป  หรือมีปัญหามีปฏิกิริยากับปากมดลูกได้ง่าย  เข้าไปในโพรงมดลูกไม่ได้
      นอกจากนี้ยังทำในกรณีที่ฝ่ายชายไม่สามารถปล่อยน้ำอสุจิในช่องคลอดฝ่ายหญิงได้ เช่น อวัยวะเพศมีปัญหาเรื่องการแข็งตัว, หลั่งเร็วเกินไป หรือมีโรคอื่น ๆ
     การทำ IUI ช่วยเพิ่มโอกาสการตั้งครรภ์มากกว่าวิธีตามธรรมชาติ  เพราะจะได้จำนวนเชื้ออสุจิที่แข็งแรงจำนวนมากกว่าที่เข้าไปปฏิสนธิกับไข่ (จำนวนยิ่งมากยิ่งมีโอกาสอสุจิตัวหนึ่งปฏิสนธิกับไข่ได้มากขึ้น) ในรายที่มีภาวะมีบุตรยากที่หาสาเหตุไม่ได้  พบว่าการทำ IUI มีผลการตั้งครรภ์มากกว่าปกติเป็น 2 เท่า  ถ้าทำร่วมกับกระตุ้นการตกไข่ด้วยยารับประทาน  โอกาสมากขึ้นเป็น 3 เท่า  และถ้ากระตุ้นด้วยยาฉีด (control hyperstimulation) โอกาสมากขึ้นเป็น 4-6 เท่า การทำ IUI อาจใช้เชื้ออสุจิของสามีหรือ เชื้ออสุจิของผู้บริจาค  ถ้าใช้เชื้อจากสามีงดเว้นมีเพศสัมพันธุ์ 2-4 วันก่อนวันทำการฉีด (วันตกไข่) วิธีการคือเมื่อฝ่ายชายเก็บน้ำ เชื้อมาได้จากการช่วยตัวเองแล้ว  เชื้ออสุจิจะถูกล้างด้วยน้ำยาให้แยกออกมาจากน้ำอสุจิแล้วเลือกเฉพาะตัวที่ แข็งแรง ดูดออกมาใส่สายพลาสติกเล็ก ๆ สอดผ่านปากมดลูกฉีดเข้าไปในโพรงมดลูกโดยตรง ปล่อยให้เชื้ออสุจิว่ายไปหาไข่เอง

       เวลาที่ใช้เตรียมอสุจิประมาณ 1-2 ช.ม. เวลาที่ใช้ฉีดไม่กี่นาที  ค่าใช้จ่ายไม่แพงมาก (เป็นหลักพันบาทต้น ๆ ) ไม่เจ็บ ทำเสร็จแล้วปฏิบัติตัวได้ตามปกติ ไม่ต้องอยู่โรงพยาบาล ไม่ต้อง พักฟื้นใด ๆ ถ้าไม่ตั้งครรภ์ในการใส่ครั้งหนึ่ง อาจทำซ้ำในรายต่อไปได้อีก




ที่มา : http://www.thaigoodview.com/

การนำเซลล์สืบพันธุ์ไปใส่ในท่อนำไข่

(GIFT หรือ Gamete Intra Fallopian Transfer)
กิฟท์ (GIFT, Gamete intrafallopian transfer) คือวิธีการที่ใส่เชื้ออสุจิ (ที่เตรียมแล้ว) และไข่ (sperm and egg)

เข้าไปในท่อนำไข่ของฝ่ายหญิง 1 หรือ 2 ข้าง ทั่วๆไปจะใส่ไข่ 2 ฟองร่วมกับตัวเชื้ออสุจิ 5 หมื่นถึง 1 แสนตัวต่อท่อ 1 ข้าง
(รวมแล้วใช้ไข่ 4 ฟอง)
ข้อบ่งชี้

1. ภาวะมีบุตรยากที่ไม่ทราบสาเหตุ
2. เยื่อบุโพรงมดลูกเจริญนอกโพรงมดลูก
3. เชื้ออสุจิอ่อนแต่ไม่มาก
4. หลังจากไม่สำเร็จจากการผสมเทียมโดยใช้เชื้อชายอื่น

ขั้นตอน

1. การกระตุ้นไข่ให้ได้ไข่หลายๆฟอง ในรอบธรรมชาติจะมีไข่เพียง 1 ฟองต่อเดือน แต่ในรอบที่จะใช้วิธีช่วยการเจริญพันธุ์ เช่น กิฟท์ เราจะกระตุ้นรังไข่หลายๆฟองเพื่อเพิ่มโอกาสตั้งครรภ์ ซึ่งมีหลายวิธีแต่วิธีการที่ใช้บ่อยคือ
1.1 วิธีที่ใช้ระยะเวลายาว (long protocol) โดยการให้ฮอร์โมนตัวหนึ่ง (GnRHa, gonadotropin releasing hormone agonists)อาจโดยการพ่นยาเข้าโพรงจมูกหรือฉีดยาเข้าใต้ผิวหนัง ประมาณ 7-10วันก่อนที่จะมีประจำเดือนให้ไปจนกระทั่งตรวจพบว่าระดับฮอร์โมนเอสตราไดออล (estradiol) มีระดับน้อยกว่า 30-35 พิโคกรัมต่อซี.ซีจึง เริ่มต้นยาฉีดเพื่อกระตุ้นรังไข่ ยาที่ใช้คือ hMG (human menopausal gonadotropin) หรือ FSH(follicle stimulating hormone) ซึ่งมีชื่อทางการค้าแตกต่างกันไป ส่วนใหญ่จะให้ยาฉีดทุกวัน ติดตามผลการกระตุ้นรังไข่โดยการดูขนาดของถุงไข่(follicle)ด้วยเครื่องคลื่นเสียงความถี่สูง อาจใช้ร่วมกับการตรวจเลือดเพื่อดูระดับ เอสตราไดออลซึ่งระดับจะสูงสัมพันธุ์กับขนาดและจำนวนของถุงไข่ ให้ยาจนกระทั่งมีถุงไข่ที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 18-20 มม.(จากการวัดโดยคลื่นเสียงความถี่สูง) จำนวนอย่างน้อย 2-3 ถุง จึงให้ฮอร์โมนอีกชนิดหนึ่ง (hCG, human chorionic gonadotropin) ขนาด 5,000-10,000 ยูนิต ฉีดเข้ากล้ามเนื้อ และจะทำการเจาะเก็บไข่ (ovum pick up) หลังจากยาฉีดประมาณ 34-36 ชั่วโมง
1.2 วิธีที่ใช้ระยะเวลาสั้น (short protocol) โดยการให้ฮอร์โมน GnRHa ) โดยการพ่นยาเข้าโพรงจมูกหรือฉีดยาเข้าใต้ผิวหนังโดยเริ่มยาวันที่ 2-3 หลังจากที่มีประจำเดือนและให้ยาฉีดเพื่อกระตุ้นรังไข่ 1 วันหลังจากได้ฮอร์โมน GnRHaหลังจากนั้นขั้นตอนจะเหมือนกับวิธีที่ 1.1
2. การเจาะเก็บไข่ (ovum pick up) โดยทั่วๆไปจะใช้การเจาะผ่านทางช่องคลอดโดยการใช้คลื่นเสียงความถี่สูงช่วย ส่วนน้อยจะเจาะผ่านผนังหน้าท้อง หรือผ่านทางกล้องส่องผ่านทางผนังหน้าท้อง จะกระทำภายใต้การให้ยาสลบเพื่อไม่ให้เจ็บปวดหรืออาจให้เพียงยาระงับปวดร่วมกับยากล่อมประสาทก็ได้
3. การเตรียมน้ำอสุจิ จะเตรียมน้ำอสุจิโดยการให้ฝ่ายชายเก็บอสุจิโดยการช่วยตัวเอง (masturbation) และนำน้ำอสุจิที่ได้ไป
เตรียมทางห้องปฏิบัติการ
4. การใส่อสุจิร่วมกับไข่เข้าไปในท่อนำไข่ของฝ่ายหญิง โดยทั่วๆไปจะกระทำผ่านทางกล้องส่องเจาะผ่านผนังหน้าท้อง (ส่วน น้อยจะทำผ่านโพรงมดลูกและผ่านสายเข้าท่อนำไข่โดยใช้กล้องส่องภายในโพรงมดลูก หรือใช้คลื่นเสียงความถี่สูงช่วย) ส่วนใหญ่จะกระทำภายใต้การให้ยาสลบเพื่อไม่ให้เจ็บปวด
5. หลังใส่เชื้ออสุจิและไข่เข้าทางท่อนำไข่เรียบร้อยแล้วจะแนะนำให้นอนพักผ่อน แต่ไม่ถึงขนาดต้องนอนนิ่งๆบนเตียงตลอดเวลา อาจทำงานได้บ้างเบาๆ จะมีการให้ยารับประทานหรือยาฉีดเข้ากล้ามเนื้อ หรือให้ยาทั้งสองชนิดร่วมกัน
(ยารับประทานอาจให้เหน็บช่องคลอดได้) แล้วแต่แพทย์แนะนำ
6. ประมาณ 2 สัปดาห์หลังจากทำกิฟท์ จะนัดมาเจาะเลือดเพื่อดูว่าตั้งครรภ์หรือไม่



ที่มา : http://www.thaigoodview.com

การผสมเทียมในหลอดแก้วแล้วถ่ายฝากตัวอ่อน

การทำเด็กหลอดแก้วเป็นภาษาที่พูดกันทั่วไป มีหมายความถึงกระบวนการกระตุ้นไข่ในรังไข่ให้เจริญเติบโตครั้งละหลายๆฟอง แล้วเจาะดูดเอาออกมาผสมกับอสุจิที่เตรียมไว้ให้เกิดการปฏิสนธิในหลอดแก้ว หรือในห้องทดลอง เมื่อมีการแบ่งตัวของตัวอ่อนในระยะเหมาะสมก็นำกลับใส่เข้าไปในโพรงมดลูกของ แม่ เพื่อให้เกิดการตั้งครรภ์และเจริญคลอดออกมาเป็นทารกต่อไป

การทำเด็กหลอดแก้ว เรามักทำเป็นขั้นตอนท้าย ๆ ของกระบวนการช่วยการมีบุตรยาก หลังจากที่รักษาโดยวิธีง่าย ๆ อย่างอื่นแล้วไม่ตั้งครรภ์ ได้แก่ การกระตุ้นการตกไข่ การผสมในโพรงมดลูก และการผ่าตัดแก้ไขความผิดปกติของมดลูกและรังไข่ ฯลฯ เพราะการทำเด็กหลอดแก้วเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนใช้เทคโนโลยี เครื่องมือ สถานที่ และบุคคลากรที่มากกว่าและมีความจำเพาะต่องานมากกว่าธรรมดา จึงทำให้มีค่าใช้จ่ายมากกว่าและอาจมีภาวะแทรกซ้อนมากกว่าด้วย การทำเด็กหลอดแก้วในคนประสบความสำเร็จครั้งแรกเมื่อประมาณ 30 ปีที่แล้ว และมีการแตกแขนงออกไปทำ GIFT, CIFT และ ICSI ประโยชน์การทำเด็กหลอดแก้ว คือช่วยให้คู่สมรสมีโอกาสตั้งครรภ์มีบุตรได้

ขั้นตอนการทำเด็กหลอดแก้ว

หลังจากประเมินแล้วว่าฝ่ายชายสามารถผลิตอสุจิได้ ฝ่ายหญิงมีรังไข่ที่ยังทำงานผลิตไข่ได้มีมดลูกที่ตั้งครรภ์ได้และสุขภาพไม่เป็นอุปสรรคต่อการตั้งครรภ์แล้ว

มีขั้นตอนดังนี้

กระตุ้น รังไข่ เพื่อให้ไข่ในรังไข่เจริญคราวละหลาย ๆ ฟอง (ตามธรรมชาติ จะมีการเจริญขึ้นคราวละฟองเดียว — เมื่อกระต้นให้ได้ไข่หลาย ๆ ฟองก็สามารถทำปฏิสนธิให้เกิดตัวอ่อนได้หลายตัวอ่อนในคราวเดียวกัน และสามารถใส่ตัวอ่อนในโพรงมดลูกได้คราวละมากกว่า 1 ตัวอ่อน เพื่อเพิ่มโอกาสการตั้งครรภ์ และเก็บแช่แข็งตัวอ่อนที่เหลือไว้ใช้ต่อได้ด้วย) ยาที่ใช้ในการกระตุ้นรังไข่มีหลายตัวแล้วแต่แพทย์จะเลือกใช้ ในช่วงเวลาและจุดประสงค์จำเพาะที่แตกต่างกัน ได้แก่ Enantone, Cetrotide, Pergonal, Gonal-F, Pregnyl, Ovidel

หลักการคือพยายามกระตุ้นไข่ ให้เจริญเติบโตคราวละหลาย ๆ ฟอง และในขณะเดียวกันก็ป้องกันไม่ให้ฮอร์โมนของรังไข่ตอบสนองผิดปกติ หรือ มีการตกไข่ก่อนเวลาอันควร (เราต้องการกำหนดเวลาที่ไข่ควรจะตก เพื่อจะได้เจาะดูดเอาไข่ออกมาก่อนที่มันจะตกหายไปในช่องท้อง) ต้องป้องกันไม่ให้เกิดภาวะรังไข่ถูกกระตุ้นมากเกินไป (Ovarian Hyperstimulation Syndrome – OHSS) และระวังอาการจากการแพ้ยามี หลายเหตุการณ์ที่การกระตุ้นรังไข่เพื่อทำเด็กหลอดแก้วต้องหยุดกลางคัน และยกเลิกในรอบนั้น ๆ เช่น รังไข่ถูกกระตุ้นมากเกินไป (ฮอร์โมนขึ้นมากเกิน) หรือ น้อยเกินไป (ได้ไข่เพียง 1-2 ฟอง) เพื่อไม่ให้เกิดอันตรายหรือเพื่อไม่ให้เกิดความไม่คุ้มค่า จำเป็นต้องหยุดยาฉีด และไม่มีการเจาะไข่เกิดขึ้น

สิ่งที่ใช้เป็นเครื่องชี้วัดความพอดี คือ จำนวนไข่ที่ถูกกระตุ้นขึ้นมาและระดับฮอร์โมนที่สูงในเลือดขณะไข่หลายฟองกำลังเจริญเติบโต นั่นคือ ท่านจะได้รับการทำอัลตราซาวนด์และการตรวจเลือดดูระดับฮอร์โมนเป็นระยะ ๆ ( ฮอร์โมนเอสโตรเจน)และคอยดูผลข้างเคียงของยาที่ให้ ที่อาจเกิดขึ้นได้แก่ น้ำหนักขึ้น บวมน้ำ คลื่นไส้ อาเจียน ท้องเดิน ปวดท้องน้อย เจ็บคัดเต้านม อารมณ์แปรปรวน ปวดศีรษะ อ่อนเพลีย เป็นต้น

อาการรังไข่ถูกกระตุ้นมากเกินไป

การเกิดอาการนี้จะมีระดับฮอร์โมนเอสโตรเจนสูงมากเกินไปร่วมกับมีการฉีด HCG เพื่อทำให้ไข่ตกเกิดขึ้นทำให้เกิดอาการแทรกซ้อนคือ

1.มีการคั่งของน้ำในร่างกายและรั่วเข้ามาในช่องท้อง อาจรั่วเข้ามาในช่องปอดด้วยทำให้อึดอัดท้องและหายใจลำบาก
2.น้ำไหลออกจากเส้นเลือดทำให้เลือดข้นเกินไปการไหลเวียนไม่ดีทำให้เกิดการแข็งตัวของเลือดในเส้นเลือด เกิดภาวะอุดตันและก้อนเลือดอาจหลุดไปอุดที่ปอดหรือที่สมองได้ อาจเป็นอันตรายถึงแก่ชีวิตหรือพิการ
3.รังไข่โตเกินขนาดทำให้มีโอกาสถุงรังไข่แตกหรือมีการปิดที่รังไข่ได้ (ทำให้ต้องผ่าตัดฉุกเฉิน) อาการทั้ง 3 อย่างนี้ อาจจะต้องทำให้คนไข้อยู่โรงพยาบาลเพื่อรักษาตัวนานขึ้น
เพื่อคอยเฝ้าระวังไม่ให้เกิดอาการดังกล่าวข้างต้น จึงต้องมีการตรวจและเฝ้าระวัง คือ การเจาะเลือดตรวจระดับฮอร์โมนเอสโตรเจนและทำอัลตราซาวนด์รังไข่บ่อย ๆ การตรวจทั้ง 2 อย่างนี้นอกจากจะระวังเรื่องรังไข่ตอบสนองมากเกินไปแล้ว ยังช่วยบอกจำนวนและขนาดของรังไข่ที่ถูกกระตุ้น และระยะเวลาที่เหมาะสมในการให้ยาทำให้ไข่สุก และเวลาในการเจาะไข่ด้วย การเจาะเลือดบางทีก็ตรวจระดับฮอร์โมนโปรเจสเตอโรนและ LH ด้วย (ระยะการกระตุ้นไข่จะอยู่ประมาณ 7 – 12 วัน)

การเจาะเลือดก็ทำให้มีผลข้างเคียงได้ เช่น

1. เจ็บที่เข็มแทง
2. ผิวหน ผิวหนัง ที่เจาะเลือดมีการอักเสบ ทำให้เจ็บ
3.เส้นเลือดแตก เกิดรอยห้อเลือด
4.ทำให้เลือดแข็งตัวในเส้นเลือดดำทำให้มีอาการเจ็บบริเวณนั้นได้

การทำอัลตราซาวนด์ มักจะตรวจผ่านทางช่องคลอดไม่ก่อให้เกิดอันตราย แต่รู้สึกไม่สะดวกเล็กน้อย หรือเจ็บได้บ้างในช่วงที่ไข่ใกล้จะตก

กากระตุ้นรังไข่ด้วยยากระตุ้นการตกไข่อาจทำให้ไข่หรือถุงไข่โตและไข่ตกหลายฟองในคราวเดียวได้การที่มีไข่ตกหลายฟองในคราวเดียวกันจะช่วยเพิ่มอัตราความสำเร็จแต่ก็มีโอกาสเกิดครรภ์แฝดได้ สถิติพบครรภ์แฝดจากการผสมเทียมในหลอดแก้ว 20-25% ของการตั้งครรภ์ แต่เราจะพยายามไม่ใส่ตัวอ่อนเกินคราวละ 3 ฟอง เพราะกลัวจะเกิดครรภ์แฝดหลายคนเกินไป และเกิดอันตรายต่อแม่และทารกได้

การเจาะไข่
การจะได้ไข่มาผสมกับอสุจิในหลอดแก้ว จะต้องเจาะผ่านทางช่องคลอดแล้วดูดออกมาโดย ใช้เครื่องอัลตราซาวนด์คอยบอกว่าถุงไข่และปลายเข็มที่เจาะรังไข่อยู่ตำแหน่ง ได แล้วดูดเอาน้ำในถุงไข่ซึ่งมีไข่อยู่ด้วยออกมา(เจาะผ่านทางช่องคลอดเพราะรัง ไข่อยู่ใกล้บริเวณนั้น และผนังช่องคลอดบาง เจาะง่าย กผลข้างเคียงน้อย) ปกติจะใช้เวลาประมาณ 30 นาที สำหรับขั้นตอนนี้มีความเสี่ยงต่อผลแทรกซ้อนได้คือ

1. ปฏิกริยาต่อยาดมสลบผิดปกติ
2. ผลจากการแทงเข็มผ่านช่องคลอด เช่น มีการอักเสบ มีเลือดออก
3. การแทงไปถูกอวัยวะอื่นใกล้เคียงที่ไม่พึงประสงค์ เช่น ลำไส้ กระเพาะปัสสาวะ เส้นเลือด เป็นต้น
(โอกาสดังกล่าวเกิดขึ้นน้อยมากแต่ต้องกล่าวไว้เพราะมีรายงานบางคนต้องเย็บเพื่อหยุดเลือดหรือมีการอักเสบมากจนอาจต้องตัดมดลูกได้)

การเก็บและเตรียมอสุจิ

ในขณะที่มีการเก็บไข่ สามีก็จะเก็บน้ำอสุจิออกมาโดยการช่วยตัวเอง (ก่อนถึงวันนี้สามี-ภรรยาต้องงดการหลับนอนด้วยกันและห้ามมีการหลั่งน้ำกาม 3-5 วัน) หลังจากเก็บน้ำเชื้อได้ก็จะถูกส่งไปห้องแล็บ (Lab.) เพื่อเตรียมเอาเฉพาะเชื้ออสุจิที่แข็งแรงออกมา เพื่อการผสมกับไข่ให้เกิด











ที่มา : http://www.thaigoodview.com/

การค้นพบสารพันธุกรรม

สารพันธุกรรมคือ สารชีวโมเลกุล (Biomolecules) ที่ทำหน้าที่เก็บข้อมูลรหัสสำหรับการทำงานของของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ เอาไว้และเมื่อสิ่งมีชีวิตมีการสืบพันธุ์ เช่น เซลล์มีการแบ่งเซลล์ ก็จะมีการแบ่งสารพันธุกรรมนี้ไปยังเซลล์ที่แบ่งไปแล้วด้วย โดยยังคงมีข้อมูลครบถ้วน

สารชีวโมเลกุลที่ทำหน้าที่เป็นสารพันธุกรรมในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตชั้นสูง ซึ่งพบได้จาก นิวเคลียสของเซลล์ เรียกรวมว่า กรดนิวคลีอิค (Nucleic acids) โดยคุณสมบัติทางเคมีแบ่ง กรดนิวคลีอิคลงได้เป็นสองชนิดย่อย คือ อาร์เอ็นเอ (RNA – Ribonucleic acid) และ ดีเอ็นเอ (DNA – Deoxyribonucleic acid) สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่มีสารพันธุกรรมเป็น ดีเอ็นเอ, ยกเว้น ไวรัสบางชนิดเป็น อาร์เอ็นเอ (ไวรัสส่วนมาก มีสารพันธุกรรมเป็น ดีเอ็นเอ)

มีนักวิทยาศาสตร์หลายท่านได้ศึกษาเรื่องสารพันธุกรรมไว้ดังนี้

ปี พ.ศ. 2412 เอฟ มิเชอร์ (F. Miescher) นักชีวเคมีชาวสวีเดนได้ศึกษา
ส่วนประกอบในนิวเคลียสของเซลล์เม็ด เลือดขาวที่ติดมากับผ้าพันแผล โดยนำมาย่อยเอาโปรตีนออกด้วยเอนไซม์เพปซิน พบว่าเอนไซม์นี้ไม่สามารถย่อยสลายสารชนิดหนึ่งที่อยู่ภายในนิวเ คลียสได้ เมื่อนำสารนี้มาวิเคราะห์ทางเคมีก็พบว่า มีธาตุไนโตรเจนและฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบ
จึงเรียกสารที่สกัดได้จากนิวเคลียสว่า นิวคลีอิน (nuclein) ต่อมาอีก 20 ปี ได้มีการปลี่ยนชื่อใหม่ว่า กรดนิวคลีอิก เนื่องจากมีผู้ค้นพบว่าสารนี้มีสมบัติเป็นกรด
เมื่อมีการพัฒนาสีฟุคซิน (fuchsin) ในปี พ.ศ. 2457 โดย อาร์ ฟอยล์แกน (R. Feulgen) นักเคมีชาวเยอรมัน ซึ่งสีย้อมนี้ย้อมติด DNA ให้สีแดง และเมื่อนำไปย้อมเซลล์ พบว่า ติดที่นิวเคลียสและรวมตัวหนาแน่นที่โครโมโซม จึงสรุปว่า DNA อยู่ที่โครโมโซม
จะเป็นไปได้หรือไม่ว่า DNA เป็นสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต ถ้า DNA เป็นสารพันธุกรรม DNA จะต้องควบคุมการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมได้ ดังนั้น โครโมโซม นอกจากจะมีโปรตีนแล้วยังมี DNA อีกด้วย

ปี พ.ศ.2471 เอฟ กริฟฟิท ( F. Griffth ) แพทย์ชาวอังกฤษพบปรากฏการณ์ กระบวนการแปลงพันธุ์ (Transformation) ได้ทำการพิสูจน์สารพันธุกรรม เพื่อสนับสนุนว่า DNAเป็นสารพันธุกรรม โดยทำการทดลองเกี่ยวกับเชื้อ ทำการทดลองโดยฉีดแบคทีเรีย (Streptococcus pneumoniae) ที่ทำให้เกิด โรคปอดบวมเข้าไปในหนู แบคทีเรียที่ฉีดเข้าไปนี้มี 2 สายพันธุ์ คือ สายพันธุ์ที่มีผิวหยาบ เพราะไม่มีสารห่อหุ้มเซลล์หรือ แคปซูล(capsule) ไม่ทำให้เกิดโรคปอดบวม เรียกว่าสายพันธุ์ R (rough) ส่วนสายพันธุ์ที่มีผิวเรียบ มีสารห่อหุ้มเซลล์ทำให้เกิดโรคปอดบวมรุนแรงถึงตาย เรียกว่าสายพันธุ์ S (smooth)

การทดลองของ เอฟ กริฟฟิท ( F. Griffth )
ที่มา upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fc/Griffith_experiment_eo.svg/716px-Griffith_experiment_eo.svg.png

กริฟฟิทนำแบคทีเรียสายพันธุ์ R ฉีดให้หนู พบว่าหนูไม่ตาย ดังภาพที่ 2.1 ก. ต่อมานำแบคทีเรียสายพันธุ์ S ฉีดให้หนูพบว่าหนูตาย ดังภาพที่ 2.1 ข. เมื่อนำแบคทีเรียสายพันธุ์ S ที่ทำให้ตายด้วยความร้อน แล้วฉีดให้หนูพบว่าหนูไม่ตาย ดังภาพที่ 2.1 คแต่เมื่อนำแบคทีเรียสายพันธุ์ S ที่ทำให้ตายด้วยความร้อนผสมกับสายพันธุ์ R ที่มีชีวิต ทิ้งไว้ระยะหนึ่งแล้วฉีดให้หนูพบว่าหนูตาย เมื่อตรวจเลือดหนูที่ตาย ปรากฏว่ามีแบคทีเรียสายพันธุ์ S ปนอยู่กับสายพันธุ์ R ดังภาพที่ 2.1 ง

กริ ฟฟิทสรุปว่ามีสารบางชนิดจากเชื้อแบบ S ที่ตายแล้วเคลื่อนย้ายเข้าไปในเซลล์ R ที่มีชีวิต ทำให้เซลล์ R แปรสภาพ (transform) ไปเป็นเซลล์แบบ S จึงทำให้หนูตาย สารที่ทำให้เซลล์ R แปรสภาพเคลื่อนย้ายเข้าไปอยู่ในเซลล์ R อย่างถาวร และการถ่ายทอดต่อไปยังเซลล์รุ่นถัดไปด้วย เพราะเซลล์แบบ S ที่แยกได้จากเลือดของหนูที่ตาย เมื่อนำมาเลี้ยงต่อไปเซลล์ที่ได้ยังคงมีสภาพเป็น S ตลอด จากการทดลองดังกล่าวกริฟฟิตเชื่อว่าสารที่มาให้เซลล์แปรสภาพคือสารพันธุกรรม เพราะสามารถคงอยู่ในเซลล์และถ่ายทอดต่อไปยังเซลล์รุ่นต่อไปได้ แต่ยังไม่ทราบว่าเป็นสารอะไร จึงเรียกว่า ทรานสฟอร์มิง แฟคเตอร์

การ สืบค้นและพิสูจน์ว่าทรานสฟอร์มิง แฟคเตอร์คือสารชนิดใดใช้เวลานานถึง 16 ปี ในปี ค.ศ. 1944 โอ ที เอ เวอรี (O.T. Avery) เอ็ม แมคคาร์ที (M. McCarty) และ ซี แมกลอยด์ (C. MacLeod) ได้พยายามแยกสารที่ทำให้เซลล์ R แปรสภาพเป็นเซลล์ S จนได้สารค่อนข้างบริสุทธิ์และคาดว่าดีเอ็นเอ และได้พิสูจน์ยืนยันโดยใช้สารดังกล่าวในสภาวะต่างๆมาใส่รวมกับเซลล์ R ที่มีชีวิต ตรวจสอบว่าในสภาวะใดที่เซลล์ R แปรสภาพเป็นเซลล์ S เมื่อนำมาเลี้ยงบนอาหารแข็งโดยไม่ต้องฉีดเข้าไปในหนูเซลล์ R ที่มีชีวิต + สารจากเซลล์ S ที่ผ่านการฆ่าด้วยความร้อน เซลล์ R แปรสภาพเป็น S
เซลล์ R ที่มีชีวิต + สารสกัดบริสุทธิ์จากเซลล์ S เซลล์ R แปรสภาพเป็น S
เซลล์ R ที่มีชีวิต + สารสกัดบริสุทธิ์จากเซลล์ S + เอนไซม์ย่อยโปรตีน เซลล์ R แปรสภาพเป็น S
เซลล์ R ที่มีชีวิต + สารสกัดบริสุทธิ์จากเซลล์ S + เอนไซม์ย่อยอาร์เอ็นเอ เซลล์ Rแปรสภาพเป็น S
เซลล์ R ที่มีชีวิต + สารสกัดบริสุทธิ์จากเซลล์ S + เอนไซม์ย่อยดีเอ็นเอ เซลล์ R แปรสภาพเป็น S

นอก จากนี้ยังมีการทดลองอื่นๆ ที่ยืนยันตรงกันว่า DNA เป็นสารพันธุกรรม ต่อมาได้มีการค้นพบว่า DNA เป็นสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตทั่วไปทั้ง คน สัตว์ พืช โพทิสต์ แบคทีเรีย ไวรัส และยังพบว่า RNA เป็นสารพันธุกรรมในไวรัสบางชนิด เช่น ไวรัสที่ทำให้เกิดโรคใบด่างในใบยาสูบ ไวรัสที่เป็นสาเหตุของโรคโปลิโอ เอดส์ ซาร์ส ไข้หวัดนก และโรคมะเร็งบางชนิด เป็นต้น

ดังนั้นจึงถือได้ว่าผลการทดลองของกริฟฟิท แอเวอรี่และคณะ เป็นจุดเริ่มต้นที่นำไปสู่ข้อสรุปที่สำคัญเป็นอย่างมากก็คือ ยีนหรือสารพันธุกรรมซึ่งทำหน้าที่ถ่ายทอดลักษณะของสิ่งมีชีวิตไปสู่รุ่นต่อๆ ไปนั้น เป็นสารชีวโมเลกุลขนาดใหญ่มีชื่อว่า DNA นั่นเอง และจากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์ในระยะต่อมาพบว่า DNA มีส่วนที่ควบคุม ลักษณะทางพันธุกรรมและส่วนที่ไม่ได้ควบคุมลักษณะทางพันธุกรรม DNA ส่วนที่ควบคุมลักษณะทางพันธุกรรม เรียกว่า ยีน ดังนั้นหน่วยพันธุกรรมที่เมนเดลเรียกว่าแฟกเตอร์ ก็คือยีนซึ่งอยู่ที่โครโมโซมนั้นเอง




ที่มา : http://www.thaigoodview.com/library/contest2552/type2/science04/27/contents/genetics-248a.html

วิธีการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ

เซลล์ต้นกำเนิด

การทำเด็กหลอดแก้ว

พืชจีเอ็มโอ อันตรายจริงหรือ

ความรู้ใหม่กับการโคลนนิ่ง

ความรู้จากการค้นพบใหม่นี้ มีหลายประการได้แก่

- เป็นครั้งแรกที่สามารถทำให้เกิดการสืบพันธุ์โดยไม่อาศัยเพศ (Asexual reproduction) ได้ในสัตว์ชั้นสูงเช่นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ซึ่งแต่เดิมมา การสืบพันธุ์จะเกิดขึ้นได้ ต้องอาศัยสารพันธุกรรมในโครโมโซม ครึ่งหนึ่งมาจาก sperm ของพ่อ (n) และอีกครึ่งหนึ่ง มาจากไข่ของแม่(n) แต่การโคลนนิ่งที่เกิดขึ้นนี้ สารพันธุกรรมในโครโมโซมทั้งหมด (2n) มาจากต้นกำเนิดเดียวกัน คือ เซลล์เต้านมเซลเดียว

- เป็นครั้งแรกที่พบว่า เซลล์ที่มีการจำแนกชนิด (differentiation) แล้ว ซึ่งทำหน้าที่เฉพาะ และไม่ทำหน้าที่อื่นอีก เช่น เซลล์เต้านม ซึ่งทำหน้าที่ผลิตน้ำนมแต่เพียงอย่างเดียว ไม่ทำหน้าที่อื่น สามารถย้อนกลับไปเป็นเซลล์ที่ไม่จำแนกชนิด (undifferentiated cell) เพื่อสามารถจำแนกชนิดได้อีกครั้ง กลายเป็นเซลล์สำหรับอวัยวะทุกส่วนในร่างกาย เช่น กล้ามเนื้อ, สมอง, ผิวหนัง, เลือด, อวัยวะต่าง ๆ

- ทำให้เราได้ทราบว่า มีปัจจัยบางอย่าง (ซึ่งยังไม่ทราบว่าเป็นอะไร) ซึ่งน่าจะอยู่ในไข่ ส่วน cytoplasm สามารถทำให้ยีนหรือสารพันธุกรรม ซึ่งถูกหยุดการทำงานไปแล้ว เนื่องจากการจำแนกชนิด ให้กลับมาทำงานได้อีก ซึ่งเป็นที่ทราบกันอยู่แล้วว่า เซลล์ทุกชนิดในร่างกายของเรา มีสารพันธุกรรมเหมือนกันทุกประการ ไม่ว่าจะเป็นเซลล์เม็ดเลือดขาว, เซลล์ตับอ่อน, แม้กระทั่งเซลล์ประสาท แต่การที่เซลล์เม็ดเลือดขาวสามารถจับกินเชื้อโรคได้ แต่สร้างฮอร์โมนอินสุลินไม่ได้ ในขณะที่เซลล์ตับอ่อน สามารถสร้างฮอร์โมนอินสุลินได้ แต่จับกินเชื้อโรคไม่ได้ เนื่องจากเซลล์เหล่านี้ มียีนบางตัวที่ถูกหยุดการทำงานไปแล้ว และบางตัวยังคงทำงานอยู่ไม่เหมือนกันในแต่ละชนิดของเซลล์


เราได้ประโยชน์จากการโคลน?

ประโยชน์ที่ได้รับจากโคลนนิ่ง ได้แก่

- ทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้เข้าใจขบวนการทำงานของยีน และการจำแนกชนิดของเซลล์ เพื่อนำไปประยุกต์ใช้ได้ในการแพทย์ เช่น ในอนาคตเมื่อเราทราบปัจจัยที่ทำหน้าที่ ปิด หรือเปิด การทำงานของยีน จะสามารถนำมารักษาโรคได้ เช่น ผู้ป่วยสมองตายจากอัมพาต ในอนาคตอาจสามารถกระตุ้นให้เซลล์สมอง แบ่งตัวทดแทนเซลล์ที่ตายไปได้ หรือผู้ป่วยที่ไตวาย สามารถกระตุ้นการทำงานและแบ่งตัวเซลล์ไตที่เหลืออยู่ให้ทำหน้าที่ทดแทนได้

- มีประโยชน์ในการอนุรักษ์พันธุ์สัตว์และพืชหายาก และใกล้สูญพันธุ์ ให้แพร่ขยายจำนวนขึ้นได้รวดเร็วกว่าการผสมกันตามธรรมชาติ

- คู่สมรสที่ไม่มีโอกาสให้กำเนิดบุตรด้วยวิธีอื่น อาจมีโอกาสได้บุตรมากขึ้น

- ด้านการปลูกถ่ายอวัยวะ อาจได้อวัยวะที่เข้ากันได้ ลดความเสี่ยงต่อการใช้ยากดภูมิคุ้มกัน


ข้อเสียของการโคลนนิ่ง

ข้อระมัดระวัง และประเด็นสำคัญของโคลนนิ่ง ที่สำคัญที่สุดในด้านจริยธรรม ทำให้เกิดความหวาดกลัวจนประธานาธิบดี บิล คลินตัน สั่งระงับการค้นคว้าวิจัยเรื่องนี้ไว้ก่อน ได้แก่

- การทำโคลนนิ่งทำให้เกิดการคัดเลือกสายพันธุ์ที่ดีในการเป็นต้นแบบ ซึ่งปัญหาอยู่ที่ว่า เราใช้อะไรเป็นเกณฑ์ตัดสินว่าลักษณะอย่างใด ที่เรียกว่าดี อย่างไรไม่ดี เนื่องจากลักษณะอย่างหนึ่ง ในสถานการณ์หรือสภาวะหนึ่ง อาจเป็นสิ่งดี แต่อีกสถานการณ์หนึ่งอาจจะไม่ดีก็ได้ เช่น ผิวดำ กับ ผิวขาว ดีหรือไม่, กรุ๊ปเลือดอะไร ฯลฯ

- ความเหมือนกัน ทำให้สูญเสียความมีเอกลักษณ์ และความหลากหลาย อันเป็นต้นกำเนิดของวิวัฒนาการ ถ้าทุกคนทุกชีวิต เหมือนกันหมด จะไม่มีการพัฒนาสายพันธุ์ที่ดีขึ้น

- การทำโคลนนิ่งในมนุษย์ด้วยจุดประสงค์อันใดก็ตาม ก่อให้เกิดปัญหาจริยธรรมตามมามากมาย เช่น การทำโคลนนิ่งเพื่อต้องการอวัยวะมาเปลี่ยน แล้วจะถือว่าสิ่งที่โคลนขึ้นมาเป็นมนุษย์ด้วยหรือไม่ หรือเป็นเพียงสิ่งมีชีวิตธรรมดา, ปัญหาทางกฎหมาย ใครเป็นตัวจริง ตัวปลอม, การพิสูจน์บุตร, การค้นหาผู้กระทำผิดในคดีต่าง ๆ, การจำแนกคนโดยใช้การตรวจ DNA เป็นต้น โดยสรุปแล้ว เห็นได้ว่าการทำโคลนนิ่งเป็นการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่อย่างหนึ่ง แต่มีประเด็นตามมาอีกมากมาย ทั้งในทางบวกและลบ แต่ควรตระหนักไว้ว่า "การค้นพบความจริงทางธรรมชาติเป็นสิ่งที่ดีและมีประโยชน์เสมอ แต่จะเกิดโทษหรือไม่ขึ้นกับว่ามนุษย์นำความรู้นี้ ไปประยุกต์ใช้อย่างไร"







ที่มา : http://www.panyathai.or.th/

การโคลนนิ่ง (CLONING)

   

    โคลนนิ่ง  เป็นกระบวนการทำให้สัตว์ตัวใหม่ขึ้นมาโดยไม่ต้องอาศัยการรวมตัวกันของไข่และสเปิร์ม  มีวิธีการทำโดยการนำเอาเซลล์ไข่ของสัตว์ที่จะโคลนนิ่งมา  นำเอานิวเคลียสของเซลล์ไข่นั้นออกไป  แล้วนำนิวเคลียสจากเซลล์ของสัตว์ที่ต้องการเรียกว่า "เซลล์ต้นแบบ"  มาถ่ายโอนลงไปในเซลล์ไข่นั้นแทนทั้งเซลล์ไข่และเซลล์ต้นแบบต้องมาจากสัตว์ชนิดเดียวกัน

     เซลล์ต้นแบบ เป็นเซลล์ที่ได้มาจากสัตว์ที่เราต้องการขยายพันธุ์ให้มากขึ้น เรียกว่า "สัตว์ต้นแบบ" ซึ่งเซลล์ต้นแบบนี้อาจจะมาจากอวัยวะส่วนไหนก็ได้  แต่ในทางปฏิบัติเชื่อกันว่าเซลล์จากอวัยวะแต่ละแห่งจะมีความเหมาะสมสำหรับการทำโคลนนิ่งไม่เท่ากัน

       การทำโคลนนิ่งสัตว์นั้นเริ่มต้นโดยนักชีววิทยาชาวอเมริกัน 2 คน คือ R.W. Briggs  และ  T.J. King แห่งสถาบันวิจัยมะเร็งในฟิลาเดลเฟีย  ทดลองทำโคลนนิ่งกบ  ต่อมาในปี พ.ศ. 2540 นักวิทยาศาสตร์ชาวสก๊อตแลนด์  ชื่อ Jane  Wilmut  "ได้ทำการโคลนนิ่งแกะโดยใช้เซลล์จากเต้านมของแกะที่โตแล้วเป็นเซลล์ต้นแบบ ได้แกะที่มีชื่อว่า  "ดอลลี"  ซึ่งแกะดอลลีนี้สามารถตั้งท้องและให้กำเนิดลูกได้เช่นเดียวกับสัตว์ทั่วไป ( ศึกษาได้จากแผนภาพข้างล่าง)

     โคลนนิ่งเป็นอีกกรรมวิธีหนึ่งที่ใช้การขยายพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต  และมีข้อได้เปรียบกว่าการขยายพันธุ์แบบอาศัยเพศ  กล่าวคือ
การโคลนนิ่งจะให้ลูกหลานได้คราวละมากๆ และลูกหลานเหล่านั้นจะมีลักษณะทางพันธุกรรมเหมือนกันและเหมือนกับตัวต้นแบบ

      ส่วนการขยายพันธุ์แบบอาศัยเพศนั้น  ลูกที่ได้จะมีลักษณะทางพันธุกรรมแตกต่างกันไปและมีความแปรผันแบบกลุ่ม  เราไม่สามารถกำหนดได้เลยว่าลูกที่ได้จากการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศนั้นจะมีลักษณะอย่างไร

      จากข้อได้เปรียบนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์พยายามที่จะพัฒนากรรมวิธีในการทำโคลนนิ่งสำหรับนำมาใช้กับสิ่งมีชีวิตต่างๆ  เพื่อประโยชน์ของมนุษย์เอง

  ประเทศไทยสามารถทำโคลนนิ่งได้สำเร็จโดยศาสตราจารย์ มณีวรรณ  กมลพัฒนะ  ผู้อำนวยการโครงการนิวเคลียร์เทคโนโลยีเพื่อส่งเสริมกิจกรรมผสมเทียมโคนม และกระบือปลัก  คณะสัตวแพทย์ศาสตร์  จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย  ได้เป็นคนแรก

  โดยการนำใช้เทคโนโลยีนิวเคลียร์มาผสมเทียมในกระบือ  และพัฒนาต่อเนื่องมากว่า20 ปี  จนประสบความสำเร็จในการโคลนนิ่งลูกโคตัวแรกของประเทสไทย  ชื่อว่า "อิง"ซึ่งถือว่าเป็นลูกโคโคลนนิ่งตัวแรกของประเทศไทยและเอเซียอาคเนย์ ซึ่งเป็นรายที่ 3  ของเอเซีย  และรายที่ 6  ของโลกโดยการทำโคลนนิ่งต่อจาดญี่ป่น  สหรัฐอเมริกา  ฝรั่งเศส  เยอรมันนี  และเกาหลี






ที่มา :  http://www.sahavicha.com/?name=knowledge&file=readknowledge&id=1047
           http://www.google.co.th/imgres?

พืชตัดต่อพันธุกรรม

GMOs คืออะไร

     ได้มีการนำเทคโนโลยีทางด้านพันธุวิศวกรรมมาประยุกต์ใช้ในการปรับปรุงพันธุ์พืชเพื่อให้ได้พันธุ์พืชที่มีคุณสมบัติตามที่ต้องการ โดยนำหน่วยพันธุกรรมจากสิ่งมีชีวิตหนึ่งถ่ายเข้าไปรวมหรือร่วมอย่างถาวรกับหน่วยพันธุกรรมกับหน่วยพันธุกรรม ของพืชอีกชนิดหนึ่ง ทำให้สามารถแสดงลักษณะที่ไม่เคยมีอยู่ในธรรมชาติสำหรับพืชชนิดนั้น พืชชนิดนั้นจึงเรียกว่าเป็น พืชที่ได้รับตัดต่อสารพันธุกรรม (Genetically Modified Plants)

       ปัจจุบันมีพืชที่ได้รับการตัดต่อสารพันธุกรรมหลายชนิดที่เป็นที่ยอมรับและได้มีการปลูกเป็นการค้าในต่างประเทศหลายชนิด เช่น มะละกอ, ข้าวโพด, ฝ้าย และถั่วเหลือง เป็นต้น อย่างไรก็ตามความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีพันธุวิศวกรรมดังกล่าวแล้ว ก่อให้เกิดความกังวลในหมู่สาธารณชนและนักวิชาการ ในการควบคุมภยันตรายซึ่งอาจจะเกิดขึ้น ดังนั้น เพื่อป้องกันอันตรายดังกล่าวที่อาจเกิดขึ้น กรมวิชาการเกษตร กระทรวงเกษตรและสหกรณ์จึงกำหนดมาตรการเพื่อควบคุมการนำเข้าพืชที่ได้รับการตัดต่อสารพันธุกรรมไว้ 40 ชนิด ดังนี้


ชนิดของพืชที่ได้รับการตัดต่อสารพันธุกรรมที่เป็นสิ่งต้องห้าม

1. ข้าว Oryza sativa L. ที่ได้รับการตัดต่อสารพันธุกรรม
2. ข้าวโพด Zea mays L. ที่ได้รับการตัดต่อสารพันธุกรรม
3. พืชในสกุลกอซซิเปียม Gossypium spp. ที่ได้รับการตัดต่อสารพันธุกรรม
4. พืชในสกุลลินั่ม Linum spp. ที่ได้รับการตัดต่อสารพันธุกรรม
5. ถั่วเหลือง Glycine max L. merr. ที่ได้รับการตัดต่อสารพันธุกรรม
6. พืชในสกุลฮีแลนธัส Helianthus spp. ที่ได้รับการตัดต่อสารพันธุกรรม
7. ผักกาดก้านขาว Brassica napus L. ที่ได้รับการตัดต่อสารพันธุกรรม
8. มันฝรั่ง Solanum tuberosum L. ที่ได้รับการตัดต่อสารพันธุกรรม
9. หน่อไม้ฝรั่ง Asparagus officinalis L. ที่ได้รับการตัดต่อสารพันธุกรรม
10. แบลคเคอเร้น Ribes nigrum L. ที่ได้รับการตัดต่อสารพันธุกรรม
11. พืชในสกุลบราสสิค่า Brassica spp. ที่ได้รับการตัดต่อสารพันธุกรรม
12. แครอท Daucus carota L. ที่ได้รับการตัดต่อสารพันธุกรรม
13. กะหล่ำดอก Brassica oleracea var. botyrtis L. ที่ได้รับการตัดต่อสารพันธุกรรม
14. ขึ้นฉ่าย Apium graveolens var. dulce (Mill.) pers. ที่ได้รับการตัดต่อสารพันธุกรรม
15. แตงกวา Cucumis sativus L. ที่ได้รับการตัดต่อสารพันธุกรรม
16. มะเขือยาว Solanum melongena L. ที่ได้รับการตัดต่อสารพันธุกรรม
17. พืชในสกุลวิตีส Vitis spp. ที่ได้รับการตัดต่อสารพันธุกรรม
18. กีวี Actinidia chinensis Planchon ที่ได้รับการตัดต่อสารพันธุกรรม
19. ผักกาดหอม Lactuca sativa L. ที่ได้รับการตัดต่อสารพันธุกรรม
20. แตงเทศ Cucumis melo L. ที่ได้รับการตัดต่อสารพันธุกรรม





ที่มา : http://www.doae.go.th/library/html/detail/gmos/gmos.htm

Biotech

เทคนิค PCR

เทคนิค PCR ในการเพิ่มจำนวน DNA และวินิจฉัยโรคบางชนิด

ดีเอ็นเอคลังข้อมูลพันธุกรรม ดีเอ็นเอ หรือ Deoxyribonucleic (DNA) เป็นสารพันธุกรรมทำหน้าที่ควบคุมและถ่ายทอดลักษณะต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต โดยดีเอ็นเอจะประกอบด้วยหน่วยย่อยพื้นฐานที่เรียกว่า “นิวคลีโอไทด์” อันเป็นชุดของโมเลกุลฟอสเฟต น้ำตาลเพนโตส และสารเคมีที่มีสมบัติเป็นด่างหรือ “เบส” 1 ตัว ซึ่งเบสจะมีอยู่ 4 ชนิดคือ adenine (A) , guanine (G) , cytosine (C) , thymine (T)
ลักษณะโครงสร้างของดีเอ็นเอประกอบขึ้นจากสายชุดนิวคลีโอไทด์ 2 สายที่มาพันเข้าด้วยกันเป็นลักษณะเกลียวคู่หรือบันไดเวียน โดยมีเบสที่เรียงรายอยู่ตามสายแต่ละสาย แต่ละสายทำหน้าที่ยึดจับระหว่างสายทั้งสอง และปรากฏว่าสายส่วนที่มีเบส A จะจับคู่สร้างพันธะกับเบส T และส่วนที่มีเบส G จะจับคู่เบส C ซึ่งการจับคู่กันนี้เรียกว่าเป็นเบสคู่สม (ดังแสดงในภาพที่ 1) และแต่ละส่วนบนสายดีเอ็นเอนี้เองที่เป็นที่อยู่ของ “ยีน” (gene) ซึ่งเป็นส่วนที่บรรจุข้อมูลสำหรับการสร้างโปรตีนชนิดใดชนิดหนึ่ง โดยยีนที่ต่างกันก็จะมีตำแหน่งที่อยู่และการเรียงลำดับของเบสบนตัวมันแตกต่างกันไป
อาร์เอ็นเอ สามารถเป็นแหล่งข้อมูลพันธุกรรมได้

ในปี พ.ศ. 2513 ได้มีผู้ค้นพบว่าเชื้อไวรัสบางชนิดมีสารพันธุกรรมเป็นอาร์เอ็นเอ RNA หรือ Ribonucleic acid) ซึ่งไวรัสสามารลอกรหัสจากอาร์เอ็นเอเป็นดีเอ็นเอเพื่อใช้ในการเพิ่มจำนวนไวรัสในเซลล์เจ้าบ้านได้ ตัวอย่างไวรัสที่มีสารพันธุกรรมเป็นอาร์เอ็นเอ ได้แก่ เชื่อไวรัสเอชไอวีซึ่งเป็นสาเหตุของโรคเอดส์
โดยปกติอาร์เอ็นเอจะถูกลอกรหัสมาจากดีเอ็นเอเพื่อใช้ในการถอดรหัสสร้างโปรตีนเป็นการถ่ายทอดรหัสทางพันธุกรรมออกมาเป็นลักษณะภายนอกของสิ่งมีชีวิต
อาร์เอ็นเอ ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ที่คล้ายกับดีเอ็นเอ แต่มีความแตกต่างในส่วนของน้ำตาลเพนโตสซึ่งในดีเอ็นเอเป็นน้ำตาล deoxyribose ส่วนในอาร์เอ็นเอเป็นชนิด ribose และเบสที่พบในอาร์เอ็นเอจะประกอบด้วยเบส 4 ชนิดเช่นกัน โดยมีเบส 3 ชนิดที่เหมือนกับดีเอ็นเอ คือ A, G, C และเบสที่ต่างกับดีเอ็นเอคือ uracil (U) ซึ่ง u จะจับคู่กับเบส A (แทนเบส T ในดีเอ็นเอ)
โครโมโซม

สาร DNA ซึ่งเป็นข้อมูลพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต จะมีขนาดยาวแตกต่างกันมากในกรณีของเชื้อไวรัสอาจมีจีโนม (genome) หรือข้อมูลพันธุกรรมทั้งหมดเป็น DNA หรือ RNA เท่านั้น และอาจเป็นสายคู่หรือสายเดี่ยวที่เป็นเส้นยาว (linear) วงแหวน (circular) หรือเป็นชิ้นแยกกัน (segments) ซึ่งต่างจากจีโนมของแบคทีเรียและสิ่งมีชีวิตชั้นสูง ซึ่งจะเป็นโปรตีนร่วมกับกันอยู่กับสาย DNA และมีรูปร่างที่เด่นชัด ซึ่งเรียกว่าโครโมโซม (chromosome) (ภาพที่ 2) เชื้อแบคทีเรีย จะมีโครโมโซม ประกอบด้วย DNA สายเกลียวคู่ชนิดวงแหวนจับรวมอยู่กับโปรตีนหลายชนิด เป็นกลุ่มเรียกว่านิวคลีออยด์ (nucleoid) แต่จะไม่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียสห่อหุ้ม
ในสิ่งมีชีวิตชั้นสูง สาย DNA จะอยู่ในลักษณะที่จับรวมกับฮีสโตน (histone) และโปรตีนชนิดอื่นๆ โดยมีการพันและหดตัวของสาย DNA เพื่อให้สามารถบรรจุเข้าในส่วนนิวเคลียสของเซลล์ได้ นอกจากนิวเคลียสแล้ว ในสิ่งมีชีวิตชั้นสูงยังมียีนที่อยู่ในส่วนของ organelle อื่นๆ เช่นในพืชจะมียีนอยู่ในไมโตคอนเดรีย (mitochondria) และคลอโรพลาส (chloroplast) อีกส่วนหนึ่งเป็นต้น
เทคนิค Polymerase Chain Reaction (PCR)

Polymerase Chain Reaction หรือ (PCR) เป็นเทคนิคสำหรับเพิ่มปริมาณดีเอ็นเอโดยอาศัยหลักการ DNA Replication ซึ่งเป็นการสังเคราะห์สายดี เอ็น เอ สายใหม่ จาก ดีเอ็นเอต้นแบบในหลอดทดลองภายในระยะเวลาอันสั้นและได้ดีเอ็นเอสายใหม่เกิดขึ้นเป็นล้านเท่า เทคนิคนี้พัฒนาขึ้นเมื่อปี พ.ศ. 2528 โดย Kary Mullis และคณะแห่งบริษัท Cetus Corporation จุดเด่นของเทคนิค PCR คือ สามารถเพิ่มปริมาณดีเอ็นเอ ได้อย่างเฉพาะเจาะจงโดยมีขั้นตอนการทำงานน้อยและใช้เวลาน้อย จนถึงปัจจุบันนี้เทคนิค PCR ได้รับการปรับปรุงและพัฒนาในหลาย ๆ ด้านจนกระทั่งได้รับการยอมรับว่าเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญมากต่องานด้านอณูชีวโมเลกุล สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ทั้งกับงานวิจัยทางชีวโมเลกุลและพันธุวิศวกรรม เช่น การเพิ่มปริมาณยีน (gene cloning) การวิเคราะห์ลำดับเบสของยีน (gene sequencing) การสร้าง ดี เอ็น เอ ติดตาม (DNA probe) และการวิจัยประยุกต์ เช่น การศึกษาการแสดงออกของยีนจาก mRNA การสร้างยีนกลายพันธุ์ (in vitro mutagenesis) การบ่งชี้ตำแหน่งกลายพันธุ์บนยีน (point mutations and deletions) เป็นต้น



ภาพที่ 1 องค์ประกอบและโครงสร้างของ DNA การจับคู่กันของเบสคู่สมของสาย DNA สองสายทำให้มีลักษณะเกลียวคู่ กลับทิศทาง
(ที่มา : Alberts และคณะ, 1983)

ภาพที่ 2 สาย DNA เกลียวคู่พันกับโปรตีนและหดตัวเป็นสายโครมาตีนจนเห็นเป็นโครโมโซมในระยะเมตาเฟส
(ที่มา : Freifelder, 1985)
หลักการของ PCR

ใช้หลักการพื้นฐานในการสังเคราะห์ดีเอ็นเอ สายใหม่จากสายดีเอ็นเอ ที่เป็นต้นแบบหนึ่งสายด้วยเอนไซม์ DNA poloymerase ซึ่งใช้กันอยู่ทั่วไปในการติดฉลากดีเอ็นเอ และการศึกษาวิเคราะห์ลำดับเบส แต่ PCR สามารถสังเคราะห์ดีเอ็นเอได้คราวละ 2 สายพร้อมกัน โดยใช้ไพรเมอร์ (primer) 1 คู่ ปฏิกิริยา PCR มี 3 ขั้นตอน และหมุนเวียน ต่อเนื่องกันไป ภายใต้สภาวะที่เหมาะสมของแต่ละขั้นตอน

ขั้นแรก เรียกว่า denaturing เป็นการแยกสายดี เอ็น เอ ที่เป็นต้นแบบจากสภาพที่เป็นเส้นคู่ ให้เป็นเส้นเดี่ยวโดยใช้อุณหภูมิสูง 92-95o ซ

ขั้นที่สองเรียกว่า annealing เป็นขั้นตอนที่ลดอุณหภูมิลงและจัดให้ไพรเมอร์ ซึ่งเป็นดี เอ็น เอ สายสั้น ๆ (ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์จำนวน 14-13 เบส) ที่มีลำดับ เบสเป็นคู่สมกับดี เอ็น เอ ที่เป็นต้นแบบจับคู่กัน ซึ่งนิยมใช้อุณหภูมิในช่วง 37-60o ซ

ขั้นที่ 3 เรียกว่า extension เป็นขั้นตอนการสังเคราะห์ดี เอ็น เอ สายใหม่โดยสังเคราะห์ต่อจากส่วนปลาย 5 ของไพรเมอร์ ตามข้อมูลบนดีเอ็นเอ ที่เป็นต้นแบบแต่ละสายโดยอาศัยการทำงานของเอ็นไซม์ดีเอ็นเอโพลิเมอร์เรส (DNA polymerase) ซึ่งเอ็นไซม์นี้สามารถทำงานได้ดีที่สุดที่อุณหภูมิ 72-75o ซ เอนไซม์ดีเอ็นเอโพลิเมอเรสที่ใช้ควรจะคง คุณสมบัติอยู่ได้ภายใต้สภาวะของปฏิกิริยา ตลอดทั้งสามขั้นตอน

ภาพที่ 3 หลักการและขั้นตอนการเพิ่มปริมาณดีเอ็นเอ ด้วยเทคนิค PCR
(ที่มา : PE applied Biosystems)



เนื่องจากการทำ PCR เป็นการสร้างสายดีเอ็นเอ สายใหม่ในหลอดทดลอง จึงต้องมีการเติมสารเคมีและสารตั้งต้นที่เกี่ยวข้อง เพื่อใช้ในการนำมาสร้างเป็นดีเอ็นเอสายใหม่ สารเคมีที่ต้องใช้ปฏิกิริยา PCR มีดังต่อไปนี้

 Deoxynucleotides (dNTPs) เป็นนิวคลีโอไทด์ ซึ่งเป็นหน่วยย่อยสำหรับนำไปสังเคราะห์ดีเอ็นเอสายใหม่

 DNA polymerase เป็นเอนไซม์สำหรับสังเคราะห์ดีเอ็นเอให้ช่วยเร่งปฏิกิริยาเชื่อมต่อนิวคลีโอไทด์ใหม่เข้ากับไพรเมอร์

 Primer เป็นดีเอ็นเอเริ่มต้นสายสั้น ๆ ที่มีลำดับเบสเป็นคู่สมกับดีเอ็นเอที่เป็นต้นแบบของการสังเคราะห์ ในการทำ PCR จึงต้องทราบลำดับเบสของดีเอ็นเอที่ต้องการจะเพิ่มจำนวน เพื่อใช้ในการสร้างไพเมอร์จำเพาะ

 PCR buffer เป็นสารละลายที่ควบคุมสภาวะของการทำปฏิกิริยาให้เหมาะสม เช่น pH และเกลือต่าง ๆ ซึ่งจะต้องมีอนุมูลแมกนีเซียม (Mg++) อยู่ด้วย

 Template คือดีเอ็นเอต้นแบบหรือยีนส่วนที่ต้องการเพิ่มปริมาณ หรือเป็นตัวอย่างดีเอ็นเอ ที่ต้องการนำมาตรวจหาดีเอ็นเอจำเพาะ
สารเคมีที่เป็นส่วนผสมของปฏิกิริยา PCR จะผสมกันไว้ในหลอดทดลองเล็กปริมาตรสาร 20-100 ไมโครลิตร เมื่อนำหลอดส่วนผสมไปใส่ไว้ในเครื่องควบคุมอุณหภูมิที่เรียกว่า DNA thermal cycler (นิยมเรียกว่าเครื่อง Pcr) ที่ปรับอุณหภูมิได้ตามโปรแกรมที่กำหนด จะเกิดการสังเคราะห์ดีเอ็นเอสายใหม่ขึ้นในหลอด เมื่อเกิดปฏิกิริยาจนครบรอบและระยเวลาที่กำหนดจะได้ผลผลิตดีเอ็นเอ ขนาดที่ต้องการเป็นจำนวนมาก
เครื่องเพิ่มปริมาณดีเอ็นเอ (PCR machine)

เครื่อง Thermal cycler หรือ PCR machine เป็นเครื่องที่จำเป็นในการทำ PCR ซึ่งเครื่องนี้มีอยู่หลายแบบและหลายระบบขึ้นกับการออกแบบและการคิดค้นของบริษัท ผู้ผลิต ข้อสำคัญคือต้องสามารถปรับเปลี่ยนอุณหภูมิได้เป็นขั้นตอนตามที่ตั้งไว้และทำงานหมุนเวียนกันหลาย ๆ รอบได้ตั้งโปรแกรมการทำงานได้และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ในแต่ละขั้นตอนใช้ระยะเวลาไม่นานนักระยะเวลาที่ใช้แต่ละขั้นคือ denaturing annealing และ extension อยู่ในช่วง 15 วินาที ถึง 10 นาที ดังนั้นการเพิ่มปริมาณดีเอ็นเอโดยวิธี PCR 25-40 รอบ จะใช้เวลาประมาณ 1.5-5 ชั่วโมง
การวิเคราะห์ผลผลิตดีเอ็นเอจากปฏิกิริยา PCR

ดีเอ็นเอที่เกิดจากปฏิกิริยา PCR ในหลอดทลองจะไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่าได้ ดังนั้นเพื่อตรวจหาดีเอ็นเอผลผลิตจะต้องนำตัวอย่างที่ทำ PCR มาแยกหาดีเอ็นเอโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า agarose gel electrophoresis ซึ่งเป็นการแยกดีเอ็นเอด้วยกระแสไฟฟ้าบนแผ่นวุ้น (Agarose gel) โดยระยะทางที่ดีเอ็นเอสามารถเคลื่อนที่ไปได้จะขึ้นอยู่กับขนาดของดีเอ็นเอและกระแสไฟฟ้าที่ใช้ ดีเอ็นเอที่แยกโดยวิธีนี้สามารถมองเห็นได้เมื่อย้อมด้วยสีพิเศษ ซึ่งจะเรืองแสงเมื่อเจอกับแสงอุตร้าไวโอเลต ซึ่งจะเห็นแถบดีเอ็นเอเรืองแสงบนแผ่นวุ้น (ภาพที่ 4)

ภาพที่ 4 แถบดีเอ็นเอที่แยกบนแผ่นวุ้นโดยวิธี agarose gel electrophoresis
และย้อมด้วยสี ethidium bromide ถ่ายภาพภายใต้แสง ultraviolet
ประโยชน์ของ PCR ในการตรวจวินิจฉัยโรค

ประโยชน์ของ PCR ในการตรวจวินิจฉัยโรค

ปัจจุบันนี้นับได้ว่า PCR เป็นเทคนิคสำคัญมากในงานอณูชีวโมเลกุล ทั้งที่เป็นงานพื้นฐานในห้องปฏิบัติการไปจนถึงการประยุกต์ใช้ทางการแพทย์และการเกษตรสามารถใช้ในการวินิจฉัยโรคต่าง ๆ ทั้งโรคติดเชื้อและโรคจากพันธุกรรม ศึกษาความผันแปรหรือกลายพันธุ์ของพันธุกรรมหรือยีน ทำแผนที่ยีนและศึกษาลำดับเบสของยีนของสิ่งมีชีวิตได้ทุกชนิด ทั้งนี้เนื่องมาจากเทคนิคนี้สามารถเพิ่มจำนวนดีเอ็นเอที่สนใจศึกษาให้มีปริมาณมากในเวลาอันรวดเร็ว และเป็นเทคนิคที่ทำได้ง่าย

ประโยชน์ของ PCR ทางด้านการแพทย์ ได้แก่ การตรวจวินิจฉัยโรคโดยการตรวจหาเชื้อไวรัสหรือแบคทีเรียที่เป็นสาเหตุของโรค (เช่น โรคเอดส์,วัณโรค,มาเลเรีย) การตรวจหายีนก่อมะเร็ง (เช่น มะเร็งเต้านม,มะเร็งลำไส้ใหญ่) ซึ่งประโยชน์ของ PCR ทางการแพทย์เหล่านี้ทำให้การวินิจฉัยโรคเพื่อป้องกันและรักษาเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

ทางด้านการเกษตร PCR มีบทบาทมากในงานด้านการปรับปรุงพันธุ์พืช การตรวจสอบสายพันธุ์พืช การตรวจวินิจฉัยโรคสายพันธุ์พืชต้านทานโรค การศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างพืชกับเชื้อโรครวมทั้งศึกษายีนกับตัวอื่น ๆ ของพืชและเชื้อโรค และการแสดงออกของยีนเหล่านั้นได้ ซึ่งเทคนิค PCR นี้ช่วยให้เข้าใจถึงพันธุกรรมของเชื้อโรคพืชและ พืชอาศัย ตลอดจนการนำไปใช้ในการป้องกันกำจัดโรคพืชที่เกิดจากเชื้อรา แบคทีเรีย และไวรัส หรือเชื้อสาเหตุโรคอื่น ๆ

ขณะนี้เทคนิค PCR ได้ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมเพาะเลี้ยงกุ้ง ซึ่งเป็น อุตสาหกรรมส่งออกที่ทำรายได้ให้กับประเทศไทย 4-5 หมื่นล้านบาทต่อปี แต่ในปัจจุบันนี้เกษตรกรเริ่มประสบปัญหาจากโรคระบาดในบ่อเลี้ยงกุ้ง ซึ่งมีผลต่อผลผลิตกุ้งส่งออกทำให้ประเทศไทยสูญเสียรายได้ถึงปีละ 1-2 หมื่นล้านบาท สาเหตุของโรคระบาดในกุ้งที่พบ ส่วนใหญ่เกิดจากเชื้อไวรัสซึ่งต้องใช้เทคนิค PCR ในการตรวจสอบ ทำให้สามารถป้องกันการแพร่ระบาดของโรคได้ทันท่วงที นอกจากนี้การคัดเลือกสายพันธุ์กุ้งที่ดีเพื่อใช้ในการผสมพันธุ์ซึ่งมีความแปรปรวนพันธุกรรม (genetic diversity หรือ Variation) สูงจะไม่สามารถดำเนินไปได้ถ้าไม่ใช้วิธีการคัดเลือกที่มีประสิทธิภาพ และถูกต้องถึงระดับ พันธุกรรม

ที่มา  http://web.ku.ac.th/schoolnet/snet4/genetics/pcr.htm

ประโยชน์ของพันธุวิศกรรม

ประโยชน์ของพันธุวิศวกรรม

พันธุวิศวกรรมเป็นกระบวนการปรับปรุงพันธุ์สิ่งมีชีวิตชนิดพันธุ์  (species)  หนึ่งโดยนำยีนจากอีกชนิดพันธุ์หนึ่งถ่ายฝากเข้าไป  เพื่อจุดประสงค์ที่จะให้สามารถทำงานได้ดีขึ้น  กระบวนการดังกล่าวมิได้เกิดขึ้นตามธรรมชาติ  สิ่งมีชีวิตดังกล่าวมีชื่อเรียกว่า  LMO (living modified organism)  หรือ  GMO (genetically modified organism) 

ปัจจุบันการตัดแต่งยีนในพืชและสัตว์ได้เจริญก้าวหน้าไปอย่างรวดเร็ว  เป็นผลให้มีการพยายามนำเทคโนโลยีนี้ไปประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวาง  ดังตัวอย่างต่อไปนี้

1. การเพิ่มผลผลิตโปรตีนที่สำคัญและหายาก  เช่น  ฮอร์โมนอินซูลิน  วัคซีนคุ้มกันโรคตับอักเสบชนิดบี  วัคซีนคุ้มกัน โรคปากเท้าเปื่อยต่างๆ  เป็นต้น

2. การปรับปรุงพันธุ์ของจุลิทรีย์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมบางประเภท  เช่น  การผลิตยาปฏิชีวนะ  การหมัก  การกำจัดศัตรูพืชและสัตว์  เป็นต้น

3. การตรวจและแก้ไขความบกพร่องทางพันธุกรรมของมนุษย์  พืช  และสัตว์ด้วยวิธีที่แม่นยำและรวดเร็วยิ่งขึ้น  เช่น  โรคเบาหวาน  โรคโลหิตจาง  โรคธาลัสซีเมีย  ปัญญาอ่อน  และยีนเกิดมะเร็ง

4. การปรับปรุงพันธุของสัตว์  เช่น  การนำยีนจากปลาใหญ่มาใส่ในปลาเล็ก  แล้วทำให้ปลาเล็กตัวโตเร็วขึ้น  มีคุณค่าทางอาหารดีขึ้น  เป็นต้น





สิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม  ( GMOs )  แบ่งเป็น  3  กลุ่ม  ได้แก่

1.  จุลินทรีย์ดัดแปลงพันธุกรรม  (Genetically  Engineered  Microorganism)   เพื่อใช้ในอุตสาหกรรมอาหารและยา   รวมทั้งเพื่อประโยชน์ทางด้านสิ่งแวดล้อม

2.  พืชดัดแปลงพันธุกรรม  (Geneticlly  Modified  Plant  หรือ  Transgenetic  Plant)  ซึ่งมักเป็นที่นิยมกัน   เนื่องจากทำได้ง่ายกว่าสัตว์และพืชมีอายุสั้นกว่าสัตว์   ซึ่งเป็นการช่วยแก้ปัญหาการขาดแคลนอาหารของประชากรโลกที่เพิ่มขึ้น  ตัวอย่างพืชที่ทำ  GMOs  เช่น  ข้าวโพด  มะละกอ  ฝ้าย  เป็นต้น

3.  สัตว์ดัดแปลงพันธุกรรม  (Genetically  Modified  Animal หรือ  Transgenetic  Animal)   เพื่อเพิ่มผลผลิต  ด้านอาหารให้เพียงพอความต้องการของประชากรโลก  และเพื่อการศึกษาค้นคว้าทางด้านวิทยาศาสตร์และการแพทย์

วิธีการทางพันธุวิศวกรรม

ขั้นตอนทางพันธุวิศวกรรมเพื่อทำ GMOs  มี 2 ขั้นตอน

1.  เจาะจงโดยการค้นหายีนตัวใหม่ที่มีลักษณะตามต้องการ  โดยยีนตัวนี้อาจมาจากพืชหรือสัตว์  หรือจุลินทรีย์ก็ได้ไปผ่านกระบวนการปรับแต่ง

2.  นำยีนที่ได้  ถ่ายทอดเข้าไปอยู่ในโครโมโซมของเซลล์ใหม่  ซึ่งทำได้หลายวิธี  แต่วิธีที่ใช้ในปัจจุบัน  มี 2  วิธี  คือ

                        -  การใช้จุลินทรีย์เป็นพาหะ   โดยเป็นการใช้แบคทีเรียในกลุ่มที่เรียกว่าAgro-bacterium  ลำเลียงยีนเข้าไปในเซลล์ใหม่

                        -  การใช้ปืนยีน(Gene  Gun)  โดยใช้ปืนยิงยีนที่เกาะอยู่บนผิวของอนุภาคของทองให้เข้าไปในโครโมโซมของเซลล์ใหม่ด้วยแรงเฉื่อย  ทำให้ DNA  หลุดจากผิวของอนุภาคของทองเข้าไปอยู่ในโครโมโซม  ส่วนทองจะอยู่ภายในเนื้อเยื่อโดยไม่มีปฏิกิริยาใด ๆ

ไม่ว่าจะโดยวิธีการใดก็ตาม  ยีนที่เข้าไปใหม่จะแทรกตัวรวมอยู่กับโครโมโซม  จนกลายเป็นส่วนหนึ่งของโครโมโซม  การถ่ายทอดยีนเข้าสู่โครโมโซมใหม่นั้นมิได้เป็นการถ่ายทอดเฉพาะยีนที่ต้องการเท่านั้น  แต่เป็นการถ่ายทอดชุดของยีนที่เรียกว่า  Gene  Cassette  โดยนักวิทยาศาสตร์นำยีนที่ต้องการนั้น  ไปผ่านกระบวนการเสริมแต่ง  เพื่อเพิ่มตัวช่วย  ได้แก่  ตัวควบคุมการทำงานของยีนให้เริ่มต้นและยุติ  และตัวบ่งชี้ปรากฏการณ์ของยีน  ซึ่งตัวช่วยทั้งสองเป็นสารพันธุกรรมหรือยีนเช่นกัน  ทั้งหมดจะถูกนำมาเชื่อมต่อเข้าด้วยกันเป็นชุดของยีน  ก่อนจะนำชุดของยีนนั้นไปฝากไว้กับเชื้ออะโกรแบคทีเรียหรือนำไปเคลือบลงบนผิวอนุภาคของทองอีกทีหนึ่ง



การเพิ่มผลผลิตของสัตว์

ในปัจจุบันเทคโนโลยีต่างๆ  ที่เกี่ยวข้องกับการเลี้ยงสัตว์  เช่น  การผสมเทียม  การถ่ายฝากตัวอ่อน การโคลนนิ่ง  ได้มีการพัฒนาไปอย่างมาก  ทำให้สามารถเพิ่มผลผลิตทั้งด้านปริมาณและคุณภาพ  นอกจากนี้การใช้เทคโนโลยีด้านอื่นๆ  มาช่วยเพิ่มผลผลิต  ดังนี้

1. การใช้ฮอร์โมนช่วยการขุนวัว   เพื่อให้วัวพื้นเมืองเพศเมียมีน้ำหนักเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในเวลาสั้น ๆ

2. การฉีดวัคซีนเร่งความสมบูรณ์พันธุ์และเร่งอัตราการเจริญเติบโตของกระบือ  เพื่อให้กระบือเพศเมียตกลูกตั้งแต่อายุน้อยได้ลูกมาก  และเร่งอัตราการเจริญเติบโตเพิ่มผลผลิตเนื้อในกระบือเพศผู้  อย่างไรก็ดีการใช้เทคโนโลยีในบางกรณีก็อาจประสบกับปัญหาหรืออุปสรรคได้  ตัวอย่างเช่น  การผสมเทียมปลามีการพัฒนามากขึ้นจนสามารถนำไปใช้กับปลาหลายชนิด  เช่น  ปลาบึก  ปลาสวาย  ปลาตะเพียนขาว  ปลาดุ  ปลานิล  เป็นต้น  แต่ก็ยังประสบกับปัญหาหรืออุปสรรคในการเลี้ยงปลา  ดังนี้

1. การที่ไม่รู้ทั้งหมดว่าปลากินอะไรบ้างในช่วงอายุต่างๆ  กัน

2. การขาดแคลนอาหารสำหรับลูกปลาเล็กๆ  ที่เพิ่งจะฟักออกจากไข่   ซึ่งปัจจุบันได้มีการ

เพาะเลี้ยงไรแดง   เพื่อแก้ปัญหาการขาดแคลนอาหารสำหรับลูกปลาเล็กๆ

3.  การผลิตสัตว์ที่มีลักษณะเด่นกว่าเดิม  เช่น  ปลาสวยงามสีสันแปลกตา  แมวที่ไม่ก่อให้เกิดอาการภูมิแพ้

การใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีชีวภาพในด้านต่างๆ

ด้านเกษตรกรรม

ในปัจจุบันมีการปรับปรุงพันธุ์สัตว์โดยการนำสัตว์พันธุ์ดีจากต่างประเทศซึ่งอ่อนแอ  ไม่สามารถทนต่อสภาพอากาศของไทยมาผสมพันธุ์กับพันธุ์พื้นเมือง  เพื่อให้ได้ลูกผสมที่มีลักษณะดีเหมือนกับพันธุ์ต่างประเทศที่แข็งแรง  ทนทานต่อโรคและทนต่อสภาพภูมิอากาศของเมืองไทย  และที่สำคัญคือราคาต่ำ เกษตรกรที่มีทุนไม่มากนัก  สามารถซื้อไปเลี้ยงได้  ตัวอย่างเช่น  การผลิตโค  3  สายเลือด  โดยนำโคพันธุ์พื้นเมืองมาผสมพันธุ์กับโคพันธุ์บราห์มันได้ลูกผสม  แล้วนำลูกผสมที่ได้นี้ไปผสมพันธุ์กับแม่พันธุ์โคนมหรือโคเนื้ออีกครั้งหนึ่ง  จะได้ลูกผสม  3  สายเลือดที่มีลักษณะดีเหมือนพันธุ์ต่างประเทศ  แต่ทนทานต่อโรคและทนร้อนได้ดี  และมีราคาต่ำ


ด้านอุตสาหกรรม

1. การถ่ายฝากตัวอ่อน  ทำให้เพิ่มปริมาณและคุณภาพของโคนมและโคเนื้อ  เพื่อนำมาใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตเนื้อวัวและน้ำนมวัว

2. การผสมเทียมสัตว์บกและสัตว์น้ำ  เพื่อเพิ่มปริมาณและคุณภาพสัตว์บกและสัตว์น้ำ  ทำให้เกิดการพัฒนาอุตสาหกรรมการแช่เย็นเนื้อสัตว์และการผลิตอาหารกระป๋อง

3. พันธุวิศวกรรม  โดยนำผลิตผลของยีนมาใช้ประโยชน์และผลิตเป็นอุตสาหกรรม  เช่น  ผลิตยา ผลิตวัคซีน  น้ำยาสำหรับตรวจวินิจฉัยโรค  ยาต่อต้านเนื้องอก  ฮอร์โมนอินซูลินรักษาโรคเบาหวาน ฮอร์โมนเร่งการเจริญเติบโตของคน  เป็นต้น

4. ผลิตฮอร์โมนเร่งการเจริญเติบโตของสัตว์  ได้มีการทดลองทำในหมู  โดยการนำยีนสร้างฮอร์โมนเร่งการเจริญเติบโตของวัวและของคนมาฉีดเข้าไปในรังไข่ที่เพิ่งผสม  พบว่าหมูจะมีการเจริญเติบโตดีกว่าหมูปรกติ

5. ผลิตสัตว์แปลงพันธุ์ให้มีลักษณะโตเร็วเพิ่มผลผลิต  หรือมีภูมิต้านทาน  เช่น  แกะที่ให้น้ำนมเพิ่มขึ้น  ไก่ที่ต้านทานไวรัส

ด้านการแพทย์ใช้พันธุวิศวกรรม  มีดังต่อไปนี้

1.1 การใช้ยีนบำบัดโรค  เช่น  การรักษาโรคไขกระดูกที่สร้างโกลบินผิดปรกติ  การดูแลรักษาเด็กที่ติดเชื้อง่าย  การรักษาผู้ป่วยที่เป็นมะเร็ง  เป็นต้น

1.2 การตรวจวินิจฉัยหรือตรวจพาหะจากยีน  เพื่อตรวจสอบโรคธาลัสซีมีย  โรคโลหิตจาง  สภาวะปัญญาอ่อน  ยีนที่อาจทำให้เกิดประโรคมะเร็ง  เป็นต้น

1.3 การใช้ประโยชน์จากการตรวจลายพิมพ์จากยีนของสิ่งมีชีวิต  เช่น  การสืบหาตัวผู้ต้องสงสัยในคดีต่าง ๆ การตรวจสอบความเป็นพ่อ-แม่-ลูกกัน  การตรวจสอบพันธุ์สัตว์เศรษฐกิจต่าง ๆ

ด้านอาหาร

1. เพิ่มปริมาณเนื้อสัตว์ทั้งสัตว์บกและสัตว์น้ำ  สัตว์บก  ได้แก่  กระบือ  สุกร  ส่วนสัตว์น้ำมีทั้งสัตว์น้ำจืดและสัตว์น้ำเค็มจำพวกปลา  กุ้ง  หอยต่างๆ  ซึ่งเนื้อสัตว์เป็นแหล่งสารโปรตีนที่สำคัญมาก

2. เพิ่มผลผลิตจากสัตว์  เช่น  น้ำนมวัว  ไขเป็ด  ไข่ไก่  เป็นต้น

3. เพิ่มผลิตภัณฑ์ที่แปรรูปจากผลผลิตของสัตว์  เช่น  เนย  นมผง  นมเปรี้ยว  และโยเกิร์ต  เป็นต้น ทำให้เรามีอาหารหลากหลายที่ให้ประโยชน์มากมาย

สิ่งมีชีวิตแปลงพันธุ์เหล่านี้ต่างจากพันธุ์ธรรมดาตรงที่มียีนแปลกปลอมใหม่ ๆ (novel genes) เข้าไปอยู่ในพันธุ์นั้นทำให้มีความกลัวและคำถามตามมาหลายข้อ เช่น

1. เสถียรภาพของยีนว่าจะอยู่คงทนในพันธุ์นั้นนานแค่ใด กี่ชั่วอายุหรือจะหายไปในชั่วลูกชั่วหลาน

2. ยีนที่มาจากจุลินทรีย์ที่ไม่ก่อเกิดโรค มีโอกาสที่จะกลายพันธุ์เป็นยีนก่อเกิดโรคได้หรือไม่

3. ยีนเหล่านี้มีโอกาสหลุดไปสู่พืชพันธุ์อื่น หรือจุจินทรีได้หรือไม่

4. ผลผลิตจะมีพิษภัยต่อสุขภาพคน และสัตว์หรือไม่

5. ปัญหาราคาผลิตผลทรัพย์สินทางปัญญา และอื่น ๆ ยังมีอีกมาก

ที่มา  http://genetic.siam2web.com/?cid=1504692