เปิดโลกการดัดแปลงพันธุ์พืชและสัตว์

ในช่วงเวลานี้ หนึ่งในข่าววิทยาศาสตร์ที่ถูกพูดถึงอย่างกว้างขวางที่สุด คือกรณีนักวิทยาศาสตร์จากประเทศจีนที่อ้างว่าประสบความสำเร็จในการตัดต่อพันธุกรรมของทารก จนกลายเป็นประเด็นฮือฮาไปทั่วโลก แม้ในเวลาต่อมา รัฐบาลจีนจะสั่งให้มีการตรวจสอบและระงับโครงการดังกล่าวทันที แต่ข่าวนี้ก็ได้จุดประกายความสนใจต่อเทคโนโลยีการตัดต่อยีนในวงกว้าง

โครงการดังกล่าวอ้างว่าสามารถดัดแปลงพันธุกรรมของทารกแฝดเพศหญิง ซึ่งมีบิดาติดเชื้อ HIV โดยใช้เทคโนโลยี CRISPR ที่มีความแม่นยำสูงในการตัด ย้าย และทดแทนสายดีเอ็นเอ เพื่อป้องกันเด็กทั้งสองจากการติดเชื้อ HIV ในอนาคต

 CRISPR ระบบภูมิคุ้มกันจากธรรมชาติ

Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR) 

หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า “คริสเปอร์” เป็นลำดับเบสดีเอ็นเอชนิดหนึ่งที่พบในเซลล์โปรคาริโอต เช่น แบคทีเรีย ลำดับเบสเหล่านี้มีที่มาจากดีเอ็นเอของไวรัสที่เคยเข้ามาโจมตีเซลล์แบคทีเรีย

แบคทีเรียจะเก็บข้อมูลของไวรัสเหล่านี้ไว้ และนำมาใช้เป็นเครื่องมือในการตรวจจับและทำลายไวรัสที่มีลักษณะคล้ายกันในอนาคต หลักการนี้เปรียบเสมือนระบบภูมิคุ้มกัน หรือการฉีดวัคซีนในมนุษย์ ทำให้ CRISPR ถูกขนานนามว่าเป็นระบบภูมิคุ้มกันของเซลล์โปรคาริโอต

Cas9 กรรไกรตัดดีเอ็นเอ

องค์ประกอบสำคัญอีกส่วนหนึ่งคือ CRISPR associated protein 9  (Cas9) 

หรือ “แคส 9” ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่มีหน้าที่ตัดสายดีเอ็นเอ Cas9 สามารถทำงานได้โดยไม่ต้องพึ่งพาโปรตีนหรือสารอื่นเพิ่มเติม จึงเป็นเอนไซม์ที่ได้รับความนิยมอย่างมากในงานวิจัยด้านพันธุศาสตร์ในปัจจุบัน

เมื่อนำ CRISPR และ Cas9 มาทำงานร่วมกัน ระบบ CRISPR/Cas9 จึงกลายเป็นเครื่องมือพื้นฐานของเทคโนโลยีการปรับเปลี่ยนยีนในสิ่งมีชีวิต นักวิทยาศาสตร์สามารถออกแบบไกด์อาร์เอ็นเอ (guide RNA: gRNA) เพื่อนำ Cas9 ไปตัดดีเอ็นเอในตำแหน่งที่ต้องการ ทำให้สามารถกำจัดยีนเดิมหรือเพิ่มยีนใหม่เข้าไปในเซลล์ได้อย่างแม่นยำ

การตัดยีน CCR5 เพื่อป้องกัน HIV

จากเทคโนโลยีดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์จีนจึงนำ CRISPR/Cas9 มาใช้ตัดยีน CCR5 ซึ่งเป็นตัวรับบนผิวเซลล์ภูมิคุ้มกันที่ไวรัส HIV ใช้เป็นช่องทางเข้าสู่ร่างกาย การตัดยีนนี้จึงมีเป้าหมายเพื่อป้องกันการติดเชื้อ HIV

เด็กหญิงฝาแฝด “ลู่ลู่” และ “น่าน่า” ถือกำเนิดจากกระบวนการผสมเทียมแบบหลอดแก้ว โดยใช้ไข่ที่ผ่านการปรับแต่งพันธุกรรม ก่อนจะฝังตัวในมดลูก โดยทันทีที่อสุจิถูกผสมกับไข่ นักวิทยาศาสตร์ด้านเอ็มบริโอได้ใส่โปรตีน CRISPR/Cas9 เข้าไปเพื่อทำการตัดต่อยีนที่เกี่ยวข้องกับการติดเชื้อ HIV

อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์จีนใช้เทคโนโลยี CRISPR/Cas9 กับตัวอ่อนมนุษย์ โดยในปี พ.ศ. 2558 ได้มีการทดลองเพื่อรักษาโรคทางพันธุกรรมมาแล้ว ซึ่งสร้างแรงสั่นสะเทือนอย่างมากในวงการวิทยาศาสตร์ พร้อมกับข้อกังวลด้านจริยธรรมในการทดลองกับมนุษย์

อาหารและผลิตภัณฑ์ที่ทำจากพืชดัดแปลงพันธุกรรม 

พืชดัดแปลงพันธุกรรม หรือ Genetically Modified Food (GMF) หมายถึงอาหารและผลิตภัณฑ์ที่ผลิตหรือแปรรูปจากพืชที่ผ่านการดัดแปลงพันธุกรรม เช่น เต้าหู้ที่ผลิตจากถั่วเหลือง GMOs เป็นต้น

จากการศึกษาพบว่า มีอาหารสำเร็จรูปและอาหารแปรรูปไม่น้อยกว่า 3,000 ชนิด ที่มีส่วนประกอบหรือใช้วัตถุดิบจากพืช GMOs ซึ่งครอบคลุมอาหารแทบทุกประเภท ตั้งแต่อาหารหลัก เครื่องดื่ม อาหารเด็ก ขนมขบเคี้ยว ไปจนถึงผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการแปรรูปอย่างมาก เช่น ช็อกโกแลตและลูกกวาด ทำให้ผู้บริโภคส่วนใหญ่ไม่สามารถระบุได้อย่างชัดเจนว่าอาหารใดเกี่ยวข้องกับ GMOs

สำหรับประเทศไทย วัตถุดิบต้นทางที่สำคัญซึ่งเป็นพืช GMOs ได้แก่ ถั่วเหลือง ข้าวโพด มันฝรั่ง มะเขือเทศ และมะละกอ ซึ่งล้วนเป็นพืชที่ควรได้รับการเฝ้าระวังเป็นพิเศษ โดยเฉพาะผลิตภัณฑ์อาหารที่มีการแปรรูปจากวัตถุดิบเหล่านี้

ความหวังและข้อกังวลของเทคโนโลยี GMOs

นักวิทยาศาสตร์คาดหวังว่าการดัดแปลงพันธุกรรมจะช่วยปรับปรุงพันธุ์พืชให้มีศักยภาพสูงขึ้น เพิ่มผลผลิต และสามารถแก้ปัญหาการขาดแคลนอาหารของประชากรโลกที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วได้

อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีนี้ยังคงถูกวิพากษ์วิจารณ์อย่างมาก โดยเฉพาะประเด็นด้านความปลอดภัย แม้ในอดีตจะมีการประเมินความเสี่ยงทั้งในด้านองค์ประกอบทางเคมี ผลกระทบต่อยีนเป้าหมาย ความปลอดภัยในการบริโภค และการย่อยสลายในสิ่งมีชีวิตแล้วก็ตาม แต่งานวิจัยส่วนใหญ่ยังไม่ครอบคลุมผลกระทบในระยะยาว ทั้งต่อสุขภาพมนุษย์และสิ่งแวดล้อม

กรณีศึกษา

มีการตัดต่อยีนให้พืช เช่น ถั่วเหลืองและข้าวโพด สร้างโปรตีนที่มีพิษต่อแมลงศัตรูพืช ส่งผลให้แมลงที่เข้ามารบกวนตายภายในไม่กี่วัน อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงนี้ยังกระทบต่อห่วงโซ่อาหารของสัตว์ที่กินแมลงเหล่านั้น

แม้สำนักงานอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา (FDA) จะระบุว่าโปรตีนดังกล่าวไม่ส่งผลต่อสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม แต่ผลกระทบในระยะยาวยังคงต้องอาศัยเวลาในการศึกษาเพิ่มเติม ทำให้หลายประเทศยังไม่ยอมรับการใช้ GMOs และ GMF อย่างเต็มรูปแบบ