CRISPR คืออะไร

เราทราบดีว่าเทคโนโลยีมีความก้าวหน้ามากขึ้นอย่างก้าวกระโดด ในโลกของชีววิทยาและพันธุศาสตร์ก็เป็นเช่นนั้นเช่นกัน กรณีนี้หลายคนไม่ทราบ CRISPR คืออะไร หรือมีไว้เพื่ออะไร เป็นเทคนิคการตัดต่อยีนที่กล่าวโดยย่อคือการตัดและวางยีนของผู้คน มันถูกค้นพบเมื่อนานมาแล้วและมีผลแรกในการรักษาและพลาสติกของโรคและความเจ็บป่วยต่างๆ

ในบทความนี้ เราจะบอกคุณว่า CRISPR คืออะไร คุณลักษณะของมันคืออะไร และเหตุใดเทคโนโลยีประเภทนี้จึงถูกนำมาใช้ในด้านพันธุศาสตร์และชีววิทยา

CRISPR คืออะไร

CRISPR เป็นตัวย่อของ Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats นี่คือกลไกที่แบคทีเรียใช้เพื่อป้องกันตัวเองจากไวรัสและองค์ประกอบทางพันธุกรรมเคลื่อนที่อื่นๆ ที่พยายามบุกรุกเซลล์ของพวกมัน

วิธีการทำงานของ CRISPR นั้นน่าสนใจมาก ก่อนอื่นเลย, แบคทีเรียรวมชิ้นส่วนของ DNA ของไวรัสเข้ากับ DNA ของพวกมันเอง เป็น "ความทรงจำทางภูมิคุ้มกัน". ชิ้นส่วนเหล่านี้เรียกว่าสเปเซอร์ ต่อไป เมื่อไวรัสพยายามทำให้เซลล์แบคทีเรียติดเชื้อ แบคทีเรียจะสร้าง RNA นำทางที่จับกับโปรตีนเชิงซ้อนที่เรียกว่า Cas ซึ่งจะตัดและทำลาย DNA ของไวรัส RNA คู่มือถูกสร้างขึ้นจากข้อมูลที่มีอยู่ในสเปเซอร์ ทำให้แบคทีเรียสามารถ "จดจำ" ไวรัสที่เคยพบมาก่อนได้

รูปแบบการป้องกันภูมิคุ้มกันของแบคทีเรียนี้ถูกนำมาใช้เพื่อพัฒนาเครื่องมือแก้ไขยีนที่มีความแม่นยำสูง เทคนิคที่นิยมที่สุดคือ CRISPR-Cas9ซึ่งใช้โปรตีน Cas9 ที่ได้รับการดัดแปลงเพื่อตัด DNA ที่ตำแหน่งเฉพาะ จากนั้นสามารถเปลี่ยนแปลง DNA ได้ เช่น เพิ่มหรือลบยีน หรือแก้ไขการกลายพันธุ์

ข้อดีของเทคโนโลยี CRISPR

ข้อได้เปรียบที่ยอดเยี่ยมของเทคโนโลยี CRISPR คือความแม่นยำ Guide RNA สามารถออกแบบให้ผูกกับลำดับ DNA เฉพาะได้ ซึ่งหมายความว่าการแก้ไขทำได้เฉพาะที่ตำแหน่งที่ต้องการเท่านั้น นอกจากนี้ เทคนิคนี้ยังเร็วและถูกกว่าเทคนิคการตัดต่อยีนก่อนหน้านี้มาก

แม้ว่าเทคโนโลยี CRISPR จะมีแนวโน้มค่อนข้างดี แต่ก็ทำให้เกิดคำถามด้านจริยธรรมและความปลอดภัยด้วย การตัดต่อยีนสามารถใช้รักษาโรคทางพันธุกรรมได้ แต่ นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อสร้างทารก "กำหนดเอง" หรือทำการเปลี่ยนแปลงสายเชื้อที่ส่งต่อไปยังคนรุ่นหลัง นอกจากนี้ ข้อผิดพลาดในการแก้ไขอาจส่งผลที่คาดเดาไม่ได้ เช่น มะเร็งหรือโรคอื่นๆ หลายคนคิดว่ามันเป็นมากกว่าแค่ "เล่นเป็นพระเจ้า"

การแก้ไขยีน

ในธรรมชาติ สิ่งมีชีวิตมีข้อมูลทางพันธุกรรมที่ควบคุมการเจริญเติบโตของพวกมัน การตัดต่อยีนเป็นกลุ่มของเทคนิคที่สามารถใช้เพื่อเปลี่ยนแปลง DNA ของสิ่งมีชีวิตเพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าการตัดต่อไม่เหมือนกับการปรับเปลี่ยนพันธุกรรม ประการแรกไม่ได้ใช้ DNA จากสายพันธุ์อื่นในการดัดแปลง

Biogenetics หรือที่เรียกว่าพันธุวิศวกรรมเป็นสาขาวิชาที่ผสมผสานระหว่างชีววิทยาและพันธุศาสตร์ การประยุกต์ใช้ในด้านเทคโนโลยีชีวภาพ การตัดต่อยีนเป็นกระบวนการที่ตรวจพบชิ้นส่วนของ DNA ที่คุณต้องการดำเนินการ, ถอดออกและแทนที่ด้วยชิ้นส่วนใหม่อื่น นอกจากนี้ยังอาจเกิดขึ้นได้เมื่อแยกชิ้นส่วนที่ขัดแย้งกันออกแล้ว เครื่องจักรเซลลูล่าร์จะเข้าควบคุมและซ่อมแซมลำดับเอง เมื่อใช้เทคนิคเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์สามารถเพิ่ม ลบ หรือเปลี่ยนแปลง DNA ได้ตามต้องการเพื่อให้บรรลุเป้าหมายที่ต้องการ

ดังนั้น CRISPR จึงเป็นเทคโนโลยีการตัดต่อยีนที่เป็นนวัตกรรมใหม่ที่อาศัยความสามารถของโปรตีน Cas ในการแยก DNA ต่อหน้า RNA การจดจำที่เหมาะสม เนื่องจาก RNA สามารถสังเคราะห์ได้ในห้องปฏิบัติการ ความเป็นไปได้ในการแก้ไขจึงแทบไม่มีขีดจำกัด

การใช้งานหลัก

เทคโนโลยี CRISPR ใช้เพื่อแนะนำการเปลี่ยนแปลงในจีโนมด้วยความแม่นยำสูงสุด ในแอปพลิเคชันหลักเรามีดังต่อไปนี้:

• การใช้งานทางการแพทย์, เป็นการทดลองเพื่อกำจัดเชื้อเอชไอวี หรือรักษาโรคต่างๆ เช่น Duchenne muscular dystrophy, Huntington's disease, autism, progeria, cystic fibrosis, triple negative cancer หรือ Angelman syndrome การวิจัยยังพยายามตรวจสอบว่าสามารถใช้เป็นแบบทดสอบวินิจฉัยเพื่อตรวจหาได้หรือไม่
• ต่อสู้กับโรคติดเชื้อที่ส่งมาจากแมลงเช่น ไข้มาลาเรีย ซิกา ไข้เลือดออก ชิคุนกุนยา หรือไข้เหลือง
• เทคโนโลยีชีวภาพพืช. เทคโนโลยี CRISPR สามารถนำมาใช้เพื่อผลิตพันธุ์พืชที่ปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมได้ดีขึ้น ทนต่อความแห้งแล้งหรือแมลงศัตรูพืช คุณสมบัติทางประสาทสัมผัสสามารถปรับเปลี่ยนได้ รวมถึงคุณสมบัติทางเคมีกายภาพ เพื่อให้เหมาะสำหรับการบริโภคของมนุษย์

ในเทคโนโลยีสัตว์ สามารถใช้เพื่อแนะนำการปรับปรุงสายพันธุ์ เช่น เพื่อสร้างฝูงสัตว์ที่ต้านทานต่อโรคทั่วไป ปัจจุบันยังไม่มีเทคโนโลยี CRISPR ที่ได้รับอนุมัติให้รักษาโรคที่เกิดจากยีนเพียงยีนเดียว ซึ่งในทางทฤษฎีสามารถรักษาให้หายได้ด้วยการตัดต่อยีนนี้ ด้วยเหตุผลนี้ การประยุกต์ใช้ทางการแพทย์จึงเป็นเพียงเชิงทฤษฎีมากกว่าภาคปฏิบัติ และขณะนี้มีพื้นฐานการทดลองอยู่

CRISPR และชีวจริยธรรม

เทคโนโลยี CRISPR สำหรับการตัดต่อยีนนำเสนอความท้าทายหลายประการที่เกี่ยวข้องกับจริยธรรมทางชีวภาพ แม้ว่าแอปพลิเคชันหลักจะเป็นไปในเชิงบวก อุปสรรคบางอย่างสามารถเอาชนะได้ในการทำให้เทคโนโลยีที่คุ้มค่าใช้จ่ายนี้พร้อมใช้งานสำหรับทุกคน

สำหรับการใช้งานตัดต่อยีนในอุตสาหกรรมขั้นต้น เกษตรกรรม และปศุสัตว์ มีผลในเชิงบวกตราบเท่าที่ตั้งใจให้เป็นประโยชน์ต่อมนุษย์ แน่นอนว่าจำเป็นต้องวิเคราะห์แต่ละกรณีแยกกัน ตัวอย่างเช่น การดัดแปลงพันธุ์พืชเพื่อให้ต้านทานต่อแมลงศัตรูพืชเป็นที่สนใจของมนุษย์อย่างมาก

ในทางกลับกัน หากเราพิจารณาการแทรกแซงในระบบนิเวศ เราจะต้องระมัดระวังมากขึ้น เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงที่ไม่คาดคิดอาจนำไปสู่ปัญหาร้ายแรงหรือควบคุมไม่ได้

ในแง่ของการใช้งานทางการแพทย์ การใช้เทคโนโลยีการตัดต่อยีนในมนุษย์จำเป็นต้องมีการรับประกันความปลอดภัยที่สูงมาก และใช้ได้เฉพาะกับโรคที่ยังไม่มีการรักษาที่ได้ผล หรือ โรคที่มีผลข้างเคียงมากในปัจจุบัน ประการสุดท้าย การแก้ไขยีนของเอ็มบริโอนั้นไม่ได้รับการพิสูจน์จากมุมมองทางวิทยาศาสตร์หรือทางจริยธรรม

ฉันหวังว่าด้วยข้อมูลนี้ คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมว่า CRISPR คืออะไรและมีลักษณะเฉพาะอย่างไร