|
The
Big Battle for the Human Genome Hackers:
ความลับที่พระเจ้าก็เก็บไว้ไม่อยู่
หนึ่งเดือนก็ผ่านไปแล้ว เวลาผ่านไปเร็วเหลือเกิน ฉบับนี้ก็มาคุยกันต่อเรื่อง
human
genome project น่ะค่ะ
จำกันได้หรือเปล่าค่ะว่า human genome project ก็คือโครงการถอดรหัสดีเอ็นเอ
หรือสารพันธุกรรมทั้งหมดของมนุษย์ เพราะฉะนั้นวัตถุดิบทึ่สำคัญก็คือ
ดีเอ็นเอของมนุษย์ เอของใครกันน่ะ ก็เป็นคำถามแรกที่ผุดขึ้นในใจของผู้เขียน
แต่ก็ไม่มีใครทราบหรอกค่ะว่า ดีเอ็นเอนี้เอามาจากใครกันแน่ เพราะทางคณะนักวิทยาศาสตร์ทั้งสองกลุ่มเก็บเป็นความลับ
เพราะฉะนั้นก็เสียใจด้วยน่ะค่ะบอกไม่ได้ แต่พี่เดากันกับเพื่อนๆ
ที่เรียนพันธุศาสตร์ด้วยกัน ว่าดีเอ็นเอนี้น่าจะมาจาก ผู้ชายมากกว่าผู้หญิง
ไม่ใช่ว่าเพศชายนั้นเท่ห์กว่าเพศหญิงน่ะค่ะ แต่เพราะความที่ว่าเพศชายมีทั้งโครโมโซม
X และ Y คน แต่ผู้หญิงมีแต่ X โครโมโซม 2 อัน (แล้วทั้งสองก็มี
อีก 44 โครโมโซม ที่เหมือนกันทั้งใน 2 เพศ) ดังนั้นจึงคิดกันว่าถ้าจะ
ถอดรหัสทั้งทีก็ควรจะถอดให้ครบทุกโครโมโซมเลย
สำหรับวิธีสกัด ดีเอ็นเอนั้นก็มีหลายวิธีมาก ส่วนใหญ่แล้วจะสกัดดีเอ็นเอมาจาก
เลือด โลหิต แต่ก็สามารถสกัดดีเอ็นเอได้จากส่วนอื่น ๆ เช่นกัน
พิ่มีเพื่อนชาวมาเลเซียคนหนึ่ง เค้าทำการศึกษาเรื่อง อุรังอุตัง
เอ๊ะ ไม่ใช่ค่ะ เป็นชิมแพนซีต่างหาก แล้วเค้าต้องเข้าไปในป่าที่มาเลเซียทุกปีช่วงปิดภาคฤดูร้อน
เพื่อเก็บตัวอย่างขนของ ชิมแพนซี เหล่านี้แล้วเอามาสกัดดีเอ็นเอ
(ดีเอ็นเอนี้ไม่ได้มาจากขนหรอกน่ะ แต่อยู่ในรากของขน ซึ่งคล้ายกับเวลาเราถอนผมออกมาจะมี
tissue = เนื้อนิด ๆ หน่อยๆตรงโคนผมติดออกมาด้วย)
ได้ดีเอ็นเอามาแล้วก็ต้องเริ่มถอดรหัส แต่ดีเอ็นเอนี้ช่างมีข้อมูลมากมายเหลือเกิน
3.1 billion bases ทั้งสองกลุ่มจึงต้องวางแผนอย่างดี กลยุทธ์ที่ใช้ในการถอดรหัสระหว่างสองนั้นต่างกันด้วย
ถึงแม้จะใช้เครื่องถอดรหัสออโตเมติกเหมือนกัน เรามาเริ่มดูวิธีที่ทางคณะนักวิทยาศาสตร์ส่วนกลางนำด้วย
Mr Collins
วิธีที่เลือกใช้นี้เป็นวิธีที่มีมานานแล้วนั่นก็คือ Piece
by piece approach (ถอดรหัสทีละส่วน) เริ่มด้วยการนำดีเอ็นเอของคนประมาณ
6-10 คนมาตัดด้วย restriction enzyme ซึ่งเป็นโปรตีนที่สามารถตัดดีเอ็นเอที่มีการเรียงตัวของเบสเฉพาะตัวขึ้นอยูกับว่าเป็นเอ็นไซม์อะไร
หลังจากดีเอ็นเอถูกตัดเป็นส่วน ๆ แล้วก็นำมาต่อ (ในหลอดทดลองโดยใช้เอ็นไซม์
ligase กระบวนการนี้เรียก ligation) กับ plasmid DNA ซึ่งเป็นดีเอ็นเอของแบคทีเรีย
ที่สามารถทำกระบวนการ replication ได้ในแบคทีเรีย แล้วนำ recombinant
DNA ที่ได้จากการต่อนี้้ใส่เข้าไปในแบคทีเรียเพื่อที่จะให้ แบคทีเรียผลิตดีเอ็นเอชนิดนี้ขึ้นมาอีกหลาย
ๆ ชุด (copies) การใส่ดีเอ็นเอเข้าไปในแบคทีเรียเพื่อเพิ่มจำนวนชุดนี้เรียกโดยรวมว่า
Bacterial Artificial Chromosome หรือย่อว่า BAC (=โครโมโซมประดิษฐ์ในแบคทีเรีย)
โดยแบคทีเรียแต่ละตัวนั้น ก็จะมีดีเอ็นเอของมนุย์ต่างชิ้นส่วนกันไป
แต่แบคทีเรียทั้งหมดนี้จะรวม ๆ เรียกว่า BAC library
แบคทีเรียสามารถเพิ่มจำนวนชุดของดีเอ็นเอที่ใส่เข้าไปได้เพราะ
หนึ่ง ดีเอ็นเอที่ใส่เข้าไปนั้นใส่เข้าไปในรูป plasmid ทำให้มันมีความสามารถที่จะ
replicate เพิ่มจำนวนชุดได้โดยไม่ต้องรอให้แบคทีเรียแบ่งตัว
สอง แบคทีเรียแบ่งตัวเร็วมาก (น้อยกว่า 40 นาที จะแบ่งตัว จากหนึ่งเป็นสอง
สองเป็นสี่) ดังนั้นในเวลาไม่กี่ชั่วโมงเราจะได้แบคทีเรียเป็นจำนวนมาก
ซึ่งก็หมายถึงได้ดีเอ็นเอที่เราใส่เข้าไปเป็นจำนวนมากด้วย)
ดีเอ็นเอจะถูกสกัดมาจาก BAC library เหล่านี้ แล้วแต่ละส่วนจะถูกถอดรหัสแยกกัน
แล้วตัดด้วย Restriction enzyme อีก (ต่างชนิดกับที่ใช้ในช่วงแรก)
แต่ละส่วนเล็ก ๆ จะโดย subclone = นำไปใส่ในแบคทีเรียตัวอื่น
เพื่อให้สร้างหลายๆชุด
ดีเอ็นเอจะถูกสกัดจาดแบคทีเรียนี้ แล้วนำไปถอดรหัส เมื่อถอดรหัสแล้ว
รหัสที่ได้จากแบคทีเรียต่างๆ จะถูกนำมาเทียบกันทีหลัง เพื่อจะรู้ว่าส่วนไหนต่อกับส่วนไหนกันแน่
สามารถทราบได้โดยหาชิ้นส่วนที่สาม ที่มีรหัสคาบเกี่ยวกับรหัสทั้งสอง
(ชิ้นส่วนที่มีส่วนคาบเกี่ยวนี้ สามารถทำได้โดย การตัดที่ไม่เสร็จสมบูรณ์
=partial digestion ดังนั้นจะมีบางดีเอ็นเอที่ถูกตัด แต่บางดีเอ็นเอไม่โดนตัดที่ส่วนนั้น
แต่ถูกตัดส่วนอื่นแทน) ดังนั้นเมื่อนำดีเอ็นเอเหล่านี้มาทำ BAC
library บางแบคทีเรียจะมีดีเอ็นเอ ส่วนที่หนึ่ง บางอันจะมีส่วนที่สอง
แล้วเราก็อาศัยแบคทีเรียที่มีทั้งส่วนที่หนึ่งและสองนี่แหละเป็นตัวบอกว่าส่่วนที่สองนี่ติดกับส่วนที่หนึ่งจริงๆ
จะเห็นได้ว่าเป็นขบวนการหลายขั้นตอน และแต่ละขึ้นก็จะต้องผ่านกระบวนการ
subclone ทำให้เสียเวลามาก เพราะต้องรอให้แบคทีเรียโต (เวลาเป็นเงินเป็นทองไงค่ะ)
ก่อนที่จะเบื่อกันเสียก่อนเราก็ลองมองมาดูกลยุทธ์ของ Celera
นำโดย Mr. Venter เพื่อประหยัดเวลา piece by piece นั้นใช้ไม่ได้
ทาง Celera ก็ได้ใช้วิธีที่เรียกว่า whole-genome
shortgun วิธีนี้ดียังไง เร็วตรงไหนเรามาคุยกันในฉบับหน้าน่ะค่ะ
หากเบื่อๆ ไม่รู้จะทำอะไรดี ก็ลองเข้าไปอ่านข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่
http://www.nhgri.nih.gov/
สำหรับอ้างอิงที่ผ่านมาคือ:
Finally the Book of Life and Instructions
for Navigation It. Science, News Focus, 288(5475): 2304-2307.
The Race is Over. TIME. July 3, 2000.
|
