ความแตกต่างระหว่างพันธุวิศวกรรม CRISPR และการปรับปรุงพันธุ์ด้วยวิธีกลายพันธุ์

  •  
  •  
  •  
  •  

โดย…ดร.นิพนธ์ เอี่ยมสุภาษิต

        ก่อนหน้านี้ได้พูถึงถึง การทำเกษตรอินทรีย์ด้วยการแก้ไขยีน วันนี้ขอต่อบทความของ Rebecca Mackelprang ในเรื่อง “ความแตกต่างระหว่างพันธุวิศวกรรม CRISPR และการปรับปรุงพันธุ์ด้วยวิธีกลายพันธุ์”ซึ่งมีรายละเอียดดังนี้

        ฝ่ายตรงข้ามให้เหตุผลว่า CRISPR เป็นวิธีการที่หลอกลวงประชาชน ให้กินอาหารดัดแปลงพันธุกรรม นั่นเป็นความพยายามที่จะดึง CRISPR ให้อยู่ในกลุ่มเดียวกับพันธุวิศวกรรม แต่ “พันธุวิศวกรรม” และ “CRISPR” ก็เป็นคำที่มีความหมายกว้างเกินไปที่จะใช้เป็นคำอธิบายหรือถ่ายทอดสิ่งที่เกิดขึ้นในระดับพันธุกรรมได้ ดังนั้นจึงต้องลงในรายละเอียด

          พันธุวิศวกรรมประเภทหนึ่ง เป็นการนำยีนจากสิ่งมีชีวิตอื่นเข้าสู่จีโนมของพืช ตัวอย่างเช่น มะเขือม่วงจำนวนมากที่ปลูกในบังคลาเทศ มีการรวมเอายีนจากแบคทีเรีย ยีนนี้สร้างโปรตีนที่เรียกว่าบีที (Bt) ซึ่งเป็นอันตรายต่อแมลงศัตรู โดยการใส่ยีนนั้นไว้ในดีเอ็นเอ (DNA) หรือสารพันธุกรรมของมะเขือม่วง ทำให้ลดการพ่นสารป้องกันกำจัดแมลงศัตรู โปรตีนบีที มีความปลอดภัยต่อมนุษย์ ซึ่งเหมือนกับช็อคโกแลตที่ทำให้สุนัขป่วย แต่ไม่มีผลต่อมนุษย์

          พันธุวิศวกรรมอีกประเภทหนึ่ง เป็นการนำยีนจากพันธุ์พืชชนิดหนึ่ง เข้าไปยังอีกพันธุ์หนึ่งที่เป็นพืชชนิดเดียวกัน (species) ตัวอย่างเช่น นักวิจัยระบุว่ายีนในต้นแอปเปิลป่ามีความต้านทานต่อโรคไหม้ไฟ (fire blight) จึงได้มีการถ่ายฝากยีนนั้นไปยังแอปเปิ้ลพันธุ์ Gala Galaxy เพื่อให้ต้านทานต่อโรค แต่อย่างไรก็ตามแอปเปิ้ลพันธุ์ใหม่นี้ยังไม่มีการปลูกเป็นการค้า

         สิ่งสำคัญ คือ นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถระบุตำแหน่งที่ถ่ายฝากยีนนั้นด้วยพันธุวิศวกรรมแบบดั้งเดิมได้ แม้ว่าพวกเขาจะใช้การหาลำดับดีเอ็นเอเพื่อระบุตำแหน่งหลังจากการถ่ายฝากแล้วก็ตาม

        ในทางตรงกันข้าม CRISPR กลับเป็นเครื่องมือที่มีความแม่นยำมากกว่า เป็นเช่นเดียวกับการใช้ฟังก์ชั่น “ค้นหา” ในโปรแกรมประมวลผลคำ เพื่อค้นหาคำหรือวลีที่ต้องการ ซึ่งทำได้อย่างรวดเร็ว

        นั่นคือ CRISPR จะค้นหาตำแหน่งเฉพาะในจีโนม มันจะตัดดีเอ็นเอทั้งสองเส้นที่ตำแหน่งนั้น และเนื่องจาก DNA ที่ถูกตัดเป็นเรื่องในระดับเซลล์ จึงมีกระบวนการในการซ่อมแซมเพื่อแก้ไขจุดที่ถูกตัดอย่างรวดเร็ว มีสองวิธีในการซ่อม DNA หนึ่งในนั้นคือ “CRISPR เพื่อการปรับเปลี่ยน (CRISPR for modification)” นั่นคือการแทรกยีนใหม่เพื่อเชื่อมโยงจุดที่ถูกตัด ในลักษณะเช่นเดียวกับการวางประโยคใหม่ลงในโปรแกรมประมวลผลคำ

        แต่ใน“ CRISPR สำหรับการกลายพันธุ์” (CRISPR for mutation) กระบวนการซ่อมแซมของเซลล์ ก็จะพยายามต่อดีเอ็นเอที่ถูกตัดกลับมารวมกันอีกครั้ง นักวิทยาศาสตร์สามารถชี้นำกระบวนการซ่อมนี้โดยเปลี่ยนหน่วย DNA สองสามหน่วยหรือคู่ฐาน (A, T, C และ G) ที่จุดที่ถูกตัด สร้างการเปลี่ยนแปลง DNA ขนาดเล็กที่เรียกว่าการกลายพันธุ์ เทคนิคนี้สามารถใช้ปรับแต่งพฤติกรรมของยีนในพืช นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการปิดการทำงานของยีนในพืช ที่เป็นอันตรายต่อการอยู่รอดของพืช เช่น ยีนที่เพิ่มความไวต่อการติดเชื้อรา

       ในพันธุวิศวกรรมจะมีการเพิ่มยีนใหม่ลงในจีโนมของพืชโดยสุ่มตำแหน่ง แต่ CRISPR เพื่อการปรับเปลี่ยน สามารถใช้เพิ่มยีนใหม่ลงในพืชได้เช่นกัน แต่กำหนดเป้าหมายยีนใหม่ไปยังตำแหน่งเฉพาะ ส่วน CRISPR สำหรับการกลายพันธุ์ ไม่ได้เพิ่ม DNA ใหม่ เพียงแต่ทำให้ DNA มีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในตำแหน่งที่แม่นยำ

        การปรับปรุงพันธุ์โดยการกลายพันธุ์นั้น ใช้สารเคมีหรือรังสี เพื่อกระตุ้นให้เกิดการกลายพันธุ์ในจุดเล็ก ๆ ในจีโนมของส่วนขยายพันธุ์พืช จากนั้นจึงทำการคัดเลือกต้นพืชที่มีลักษณะกลายพันธุ์ที่ต้องการ

        ในความเห็นของ Rebecca Mackelprang การปรับปรุงโดยการกลายพันธุ์ ยังจัดเป็นเทคโนโลยีชีวภาพชนิดหนึ่งที่ใช้ในการผลิตอาหารอินทรีย์ (ออร์แกนิค) อยู่แล้ว และสามารถสร้างพันธุ์ใหม่ได้หลายพันสายพันธุ์ในพืชหลาย ๆ ชนิด การปรับปรุงพันธุ์โดยการกลายพันธุ์ จึงถือเป็นเทคนิคการปรับปรุงพันธุ์แบบดั้งเดิม ดังนั้นจึงไม่ได้แยกออกจากการทำเกษตรอินทรีย์

       ในสหรัฐอเมริกาซึ่ง CRISPR สำหรับการกลายพันธุ์นั้น คล้ายคลึงกับการปรับปรุงพันธุ์โดยการกลายพันธุ์ มากกว่าที่จะเป็นกลุ่มเดียวกับพันธุวิศวกรรม เนื่องจากเป็นการลดตำแหน่งสุ่มและไม่ได้ถ่ายฝากยีนใหม่ ซึ่งเป็นเทคนิคที่สามารถควบคุมและคาดการณ์ได้สำหรับการสร้างพันธุ์พืชใหม่ที่เป็นประโยชน์ สามารถต้านทานโรคหรือสภาพดินฟ้าอากาศที่ไม่เอื้ออำนวย

        ครับ คงจะเห็นความแตกต่างชัดเจนระหว่าง พันธุวิศวกรรม CRISPR และการปรับปรุงพันธุ์โดยการกลายพันธุ์ ครับพรุ่งนี้มาดูความคิดของ Rebecca Mackelprang ในเรื่องของ การสูญเสียโอกาสโดยการเรียนรู้จากพันธุวิศวกรรมครับ

เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ