สาขาวิชาวิทยาศาสตร์การแพทย์มีการพัฒนาอย่างทวีคูณในช่วงหลายปีที่ผ่านมา จากความก้าวหน้าในการพัฒนายาทางการแพทย์ชนิดใหม่ๆ ไปจนถึงการนำนาโนเทคโนโลยีมาใช้กับอุปกรณ์ตรวจสุขภาพ เราได้มาไกลในฐานะสายพันธุ์
ความก้าวหน้าอย่างหนึ่งคือความสามารถในการทำความเข้าใจและเปลี่ยนแปลงลักษณะทางกายภาพและทางสรีรวิทยาของมนุษย์โดยการเปลี่ยนแปลงจีโนมของพวกเขา!
บทความนี้ให้ข้อมูลเบื้องต้นแก่ผู้อ่านเกี่ยวกับสาขาวิชาพันธุศาสตร์ ศึกษาเกี่ยวกับจีโนมมนุษย์ และการประยุกต์ใช้การแก้ไขยีนและเทคโนโลยี CRISPR
จีโนมมนุษย์
ในทางชีววิทยา มนุษย์เป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งมีลักษณะหลายประการ ลักษณะเหล่านี้ เช่น ส่วนสูง สีผม สีตา ลักษณะใบหน้า และอื่นๆ สามารถกำหนดได้โดยใช้ DNA ของพวกมัน
ดีเอ็นเอ
กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) เป็นวัสดุที่ประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีพื้นฐาน (น้ำตาล ฟอสเฟต และเบส) ที่มีข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับลักษณะและการทำงานของสิ่งมีชีวิต
นักชีววิทยาและผู้เชี่ยวชาญทางการแพทย์สามารถถอดรหัสข้อมูลได้ทุกคน โดยศึกษารูปแบบของดีเอ็นเอ
ยีน
ยีนเป็นส่วนจำเพาะของ DNA ที่เข้ารหัสโปรตีนหนึ่งตัว เป็นโปรตีนที่ผลิตโดยยีนซึ่งทำหน้าที่ในการทำหน้าที่ของดีเอ็นเอ
ยีนทำงานเป็นหน่วยของกรรมพันธุ์และมีหน้าที่ในการถ่ายทอดลักษณะเฉพาะจากพ่อแม่ไปสู่ลูกหลาน
ผลรวมของยีนและสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตเรียกว่าจีโนมของสิ่งมีชีวิต การทำความเข้าใจเกี่ยวกับจีโนมมนุษย์ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถพัฒนาวิธีการใหม่ๆ ในการรักษา รักษา หรือแม้แต่ป้องกันโรคต่างๆ ที่ส่งผลกระทบต่อมนุษยชาติได้หลายพันโรค
นี่คือที่มาของการตัดต่อยีน
การตัดต่อยีน
การแก้ไขจีโนมหรือยีนเป็นกลุ่มของเทคโนโลยีที่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถเปลี่ยนแปลงดีเอ็นเอของสิ่งมีชีวิตได้ เทคโนโลยีเหล่านี้ทำให้สามารถเพิ่ม กำจัด หรือเปลี่ยนแปลงสารพันธุกรรม ณ ตำแหน่งเฉพาะในจีโนมได้
เทคนิคเหล่านี้ต่างจากเทคนิคทางพันธุวิศวกรรมอื่นๆ ที่สุ่มแทรกสารพันธุกรรมเข้าไปในจีโนมของโฮสต์ เทคนิคเหล่านี้กำหนดเป้าหมายการแทรกในตำแหน่งที่เฉพาะเจาะจงมาก
มันทำงานอย่างไร?
การแก้ไขยีนเกี่ยวข้องกับเอนไซม์ เอ็นไซม์เป็นโปรตีนที่ช่วยให้หรือเร่งกระบวนการทางเคมี เอ็นไซม์ทางวิศวกรรมที่ใช้ในการตัดต่อยีนเรียกว่า nuclease และสามารถตัด DNA ได้
นิวคลีเอสได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมด้วยสารเคมีอีกชนิดหนึ่งที่นำพวกเขาไปยังสายดีเอ็นเอที่พวกเขาต้องตัด สาย DNA ที่ถูกตัดเหล่านี้สามารถงอกใหม่ได้ แต่คราวนี้พวกมันจะถูกป้อนด้วยข้อมูลที่ต้องการเพื่อกลายพันธุ์เป็นสาย DNA ที่ต้องการ
สายใหม่ หมายถึง ยีนใหม่ และยีนใหม่ หมายถึง ลักษณะใหม่
นักวิทยาศาสตร์ใช้การตัดต่อยีนเพื่อตรวจสอบโรคต่างๆ ที่ส่งผลต่อมนุษย์
พวกเขาแก้ไขจีโนมของสัตว์ เช่น หนูและปลา และสังเกตว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ส่งผลต่อสุขภาพของพวกมันอย่างไร จากนั้นพวกเขาใช้สิ่งที่ค้นพบเพื่อคาดการณ์ว่าการเปลี่ยนแปลงที่คล้ายคลึงกันในจีโนมของมนุษย์อาจส่งผลต่อสุขภาพของมนุษย์อย่างไร
นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์กำลังพัฒนายีนบำบัด การรักษาเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการป้องกันและรักษาโรคในมนุษย์โดยใช้การตัดต่อยีน
เทคโนโลยี CRISPR
ความก้าวหน้าครั้งใหญ่ในเทคโนโลยีการแก้ไขยีนคือการแนะนำ Clustered Regularly Interspersed Short Palindromic Repeats (CRISPR)
CRISPR ขึ้นอยู่กับระบบป้องกันที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในแบคทีเรียบางชนิด ดีเอ็นเอในแบคทีเรียดังกล่าวมีลำดับพาลินโดรมแบบสั้นจำนวนมาก (คำที่เหมือนกันทั้งไปข้างหน้าและข้างหลัง เช่น RAAR)
แบคทีเรียจะเก็บชิ้นส่วนของไวรัสที่พวกเขาต่อสู้อยู่ภายในลำดับพาลินโดรม
มันทำงานอย่างไร?
เอนไซม์ที่ใช้ใน CRISPR เรียกว่า Cas9 เอ็นไซม์นี้เกาะติดกับลำดับพาลินโดรมที่ติดเชื้อและตัด DNA ออกเป็นชิ้นๆ โดยเก็บข้อมูลเกี่ยวกับไวรัสไว้
โปรตีน Cas ติดอาวุธจะจดจำ DNA ของไวรัสและทำลายมันทันทีในกรณีที่แบคทีเรียติดไวรัสตัวเดิมอีกครั้ง
การประยุกต์ใช้ CRISPR
CRISPR ถูกนำมาใช้ในหลากหลายวิธี เช่น การวิจัย การดูแลสุขภาพ การเพาะพันธุ์สัตว์เลี้ยง การผลิตอาหาร เชื้อเพลิงสีเขียว และอื่นๆ อีกมากมาย
1 การวิจัย
มีการใช้ระบบ CRISPR ในการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับการบรรเทาความผิดปกติทางพันธุกรรมในสัตว์ และมีแนวโน้มที่จะนำไปใช้ในคลินิกในเร็วๆ นี้เพื่อรักษาโรคตาและเลือดของมนุษย์
จีนและสหรัฐอเมริกาอนุมัติการทดลองทางคลินิกสองครั้งโดยใช้ CRISPR-Cas9 สำหรับการรักษามะเร็งแบบกำหนดเป้าหมาย
นอกเหนือจากการใช้งานด้านชีวการแพทย์แล้ว เครื่องมือเหล่านี้กำลังถูกใช้ในการศึกษาเพื่อเร่งการขยายพันธุ์พืชผลและปศุสัตว์ สร้างสารต้านจุลชีพชนิดใหม่ และควบคุมแมลงที่เป็นพาหะนำโรคด้วยการขับเคลื่อนยีน
2 การดูแลสุขภาพ
นักวิทยาศาสตร์สามารถพัฒนาวิธีการทำลายแบคทีเรียที่ดื้อยาปฏิชีวนะได้โดยการปรับเปลี่ยนจีโนมของไวรัสที่ฆ่าแบคทีเรีย (แบคเทอริโอฟาจ) ด้วยเทคโนโลยี CRISPR-Cas9
ระบบเหล่านี้ยังช่วยให้สามารถสร้างแบบจำลองสัตว์สำหรับโรคของมนุษย์และกำจัดเอชไอวีออกจากเซลล์ที่ติดเชื้อ
ในรูปแบบเมาส์ของโรคของมนุษย์ CRISPR แก้ไขข้อผิดพลาดทางพันธุกรรมส่งผลให้มีการช่วยเหลือทางคลินิกของหนูที่เป็นโรค
3. การเพาะพันธุ์สัตว์เลี้ยง
มีการใช้ CRISPR กับตัวอ่อนระยะแรกเพื่อสร้างสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม และได้ฉีดเข้าไปในสัตว์ทดลองเพื่อให้เกิดการตัดต่อยีนในเนื้อเยื่อของพวกมัน
มีการใช้แนวทางตาม CRISPR เพื่อปรับเปลี่ยนจีโนมของสัตว์ รวมทั้งหนู หนู และไพรเมตอื่นๆ ที่ไม่ใช่มนุษย์ แนวทางเหล่านี้สามารถนำมาใช้เพื่อเพิ่มผลผลิต ต้านทานโรค และกระตุ้นลักษณะ/คุณลักษณะที่ต้องการในสัตว์เลี้ยง
การใช้ CRISPR อาจทำให้เราสามารถแนะนำโมเดลสัตว์รุ่นใหม่ได้
4. การผลิตอาหาร
เทคโนโลยีการแก้ไขยีน CRISPR สามารถปรับปรุงผลผลิตและคุณภาพของพืชผล ความทนทานต่อความแห้งแล้งของพืช ความทนทานต่อสารกำจัดวัชพืชและยาฆ่าแมลง เพิ่มความปลอดภัยและความมั่นคงด้านอาหาร
นอกจากนี้ยังสามารถช่วยกำจัดการดื้อยาปฏิชีวนะ ปรับปรุงอายุการเก็บของผลิตภัณฑ์ และเร่งกระบวนการในการขยายพันธุ์พืช
พืชที่มีคุณภาพดีขึ้นหมายถึงอาหารสัตว์ที่มีคุณภาพดีขึ้นสำหรับสัตว์ซึ่งจะช่วยส่งเสริมสุขภาพของสัตว์เหล่านี้ เนื่องจากพืชและสัตว์เป็นพื้นฐานของห่วงโซ่อาหารของเรา เราจึงสามารถมีคุณภาพและผลิตภัณฑ์อาหารที่ดีขึ้นได้
5. เชื้อเพลิงสีเขียว
เชื้อเพลิงสีเขียวเป็นเชื้อเพลิงที่ผลิตจากแหล่งอินทรีย์และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
CRISPR ทำให้สามารถผลิตไบโอดีเซล (รูปแบบหนึ่งของเชื้อเพลิงสีเขียว) จากสาหร่ายโฟโตทรอปิกได้เป็นสองเท่า
เชื้อเพลิงนี้ได้มาจากการเพิ่มการผลิตไขมันในสาหร่ายเป็นสองเท่า โดยใช้ CRISPR เพื่อปรับแต่งยีน ลิปิดเป็นสารที่ติดไฟได้และเป็นส่วนประกอบหลักของไบโอดีเซล
แต่การตัดต่อยีนมีจริยธรรมหรือไม่?
การเปลี่ยนแปลงแนวทางปฏิบัติตามธรรมชาติทำให้เกิดข้อกังวลด้านจริยธรรมอย่างแน่นอน การเปลี่ยนแปลงทางพันธุศาสตร์ของมนุษย์โดยใช้เทคโนโลยีการแก้ไขยีน เช่น CRISPR ยังไม่พบการสนับสนุนที่ชัดเจน เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในยีนของไข่และเซลล์อสุจิสามารถส่งต่อไปยังคนรุ่นต่อไปได้
มีการถกเถียงกันอย่างมากว่าควรใช้เทคโนโลยีนี้เพื่อเสริมคุณลักษณะปกติของมนุษย์หรือไม่ (เช่น สติปัญญาหรือส่วนสูง)
ความกังวลด้านความปลอดภัยก็เกิดขึ้นเช่นกันในขณะที่ใช้เทคโนโลยีนี้ เนื่องจากมีความเป็นไปได้ที่จะเกิดเอฟเฟกต์นอกเป้าหมาย (การแก้ไขผิดที่) และภาพโมเสค (เมื่อเซลล์บางเซลล์ดำเนินการแก้ไข แต่บางเซลล์ไม่มีการแก้ไข)
จากความกังวลเกี่ยวกับจริยธรรมและความปลอดภัย การแก้ไขจีโนมของเซลล์สืบพันธุ์ในปัจจุบันเป็นสิ่งผิดกฎหมายในหลายประเทศ
สรุป
การทำความเข้าใจเกี่ยวกับจีโนมมนุษย์ทำให้เราปฏิวัติเทคโนโลยีการดูแลสุขภาพในระดับนาโนได้
การตัดต่อยีนและเทคโนโลยี CRISPR ที่มอบการใช้งานที่ก้าวล้ำในแง่ของการกำจัดโรคและแม้แต่การแก้ไขความไม่สมบูรณ์ของมนุษย์
นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าเทคโนโลยีเหล่านี้เป็นกุญแจสำคัญในการสร้าง Homo sapiens ที่ปราศจากโรคซึ่งมีลักษณะเฉพาะที่สมบูรณ์แบบ
คุณคิดอย่างไรกับการตัดต่อยีน? แจ้งให้เราทราบในความคิดเห็น.
เขียนความเห็น