เทคโนโลยีชีวภาพ

มาตรฐาน

เทคโนโลยีชีวภาพ

เทคโนโลยีชีวภาพ หมายถึง การนำเอาความรู้ทางด้านวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะความรู้สาขาชีววิทยามาประยุกต์ใช้ให้เกิดประโยชน์ในด้านต่างๆ เช่น การถ่ายฝากตัวอ่อน การโคลน (Cloning) พืชและสัตว์ให้มีจำนวนมากขึ้น และพันธุวิศวกรรม เป็นกระบวนการเปลี่ยนแปลงสารพันธุกรรมในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต เพื่อให้ได้สิ่งมีชีวิตที่มีสมบัติตามต้องการ ซึ่งเป็นเทคนิควิธีที่นำมาใช้ในการปรับปรุงสายพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต
การถ่ายฝากตัวอ่อน เป็น วิธีที่พัฒนามาจาก การผสมเทียม เพื่อให้ได้ปริมาณสัตว์พันธุ์ดีเพิ่มขึ้นในระยะเวลาที่เท่ากัน วิธีการถ่ายฝากตัวอ่อนนี้ จะทำกับสัตว์ที่ตกลูกครั้งละ 1 ตัว และใช้เวลาอุ้มท้องนานๆ เช่น โค กระบือ เป็นต้น ขั้นตอนการถ่ายฝากตัวอ่อน มีดังนี้

แผนผัง : การถ่ายฝากตัวอ่อน

ตาราง : แสดงการเปรีบยเทียบของวิธีการผสมเทียมกับการถ่ายฝากตัวอ่อน

การโคลน (Cloning) เป็นการผลิตสิ่งมีชีวิตให้มีลักษณะพันธุกรรมเหมือนกันทุกประการ ทำให้ได้สิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะเหมือนกัน เป็นจำนวนมาก ภายในระยะเวลาอันสั้น ซึ่งทำให้ได้ทั้งในพืชและสัตว์ อย่างเช่น การโคลนพืชซึ่งเป็นที่รู้จักกันมาก เนื่องจากมีการนำมาใช้ในวงการอุตสาหกรรมอย่างแพร่หลายใน พ.ศ.2537 ที่เรียกว่า ” การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช ”
การโคลนพืชซึ่งเป็นที่รู้จักกันมาก เนื่องจากมีการนำมาใช้ในวงการอุตสาหกรรมอย่างแพร่หลายใน พ.ศ.2537 ที่เรียกว่า “การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ”

ภาพ : ขั้นตอนการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ

ภาพ : การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ

ภาพ : การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช

การโคลนสัตว์ (Animal cloning) ดร.เอียน วิลมุต นักวิทยาสาสตร์ชาวสกอต ได้โคลนแกะดอลลี่สำเร็จด้วยวิธีการ ดังนี้

ภาพ: แสดงการโคลนนิ่งแกะดอลลี่

พันธุวิศวกรรม (genetic engineering) หมายถึง การนำเอายีนจากสิ่งมีชีวิตหนึ่งไปถ่ายฝากให้กับสิ่งมีชีวิตอื่น โดยมียีนพาหะพาไปทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงลักษณะต่างไปจากพันธุ์เดิมที่มี อยู่ในธรรมชาติ เช่น การนำยีนบางยีนจากปลาตัวใหญ่มาใส่ปลาตัวเล็ก แล้วทำให้ปลาเล็กมีขนาดใหญ่กว่าเดิม หรือหนูเล็กได้รับยีนที่สร้างฮอร์โมนเจริญเติบโต (growth hormone (GH)) ของมนุษย์เข้าไป ทำให้ขนาดใหญ่ขึ้น เป็นต้น

ดีเอ็นเอพาหะ (DNA vector) เป็นตัวรับชิ้นส่วนของยีนเพื่อต้องการศึกษา แล้วนำไปสอดแทรกในดีเอ็นเอหรือโครโมโซมเป้าหมาย ดีเอ็นเอพาหะที่นิยมใช้กันคือ พลาสมิด (pasmid) ตามปกติพบอยู่ในเซลล์แบคทีเรีย มีขนาดเล็ก รูปร่างกลม สามารถจำลองตัวเองได้ พบอยู่เป็นอิสระ ไม่รวมกับโครโมโซมของแบคทีเรีย มีสมบัติทำให้แบคทีเรียสามารถต้านยาปฏิชีวนะ ต้านโลหะหนัก และชักนำให้เกิดปมขึ้นในพืช
ประโยชน์ของพันธุวิศวกรรม มีดังนี้
1. ผลิตฮอร์โมน เช่น ฮอร์โมนอินซูลิน เอนเดอร์ฟิน เป็นต้น ฮอร์โมอินซูลินนี้แต่ก่อนอกสกัดได้จากเนื้อเยื่อหรือต่อมไร้ท่อของสัตว์ แต่ปัจจุบันผลิตได้จากแบคทีเรียและยีสต์
2. สร้างวัคซีน ใช้สร้างวัคซีนที่ปราศจากสารแอนติเจนที่มีพิษ ป้องกันโรคตับอักเสบ โรคเท้าเปื่อยในสัตว์ และโรคกลัวน้ำ
3. แก้ไขโรคพันธุกรรมบางชนิด โดยการตรวจพันธุกรรมของทารกก่อนเกิดโดยใช้น้ำคร่ำ เพื่อตรวจหา DNA ที่ผิดปกติ แล้วทำการแก้ไข DNA
4. ปรับปรุงพันธุ์พืชและพันธุ์สัตว์ เช่น การสร้างสัตว์ให้มีขนาดใหญ่ขึ้น โตเร็ว มีปริมาณเนื้อมาก หรือให้ได้พันธุ์พืชที่ทนทานต่อแมลงศัตรูพืช ให้ผลผลิตมาก เป็นต้น

แผนภาพ : แสดงขั้นตอนการตัดต่อยีนในสิ่งมีชีวิต

ประโยชน์ของความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีชีวภาพ

ปัจจุบันได้มีการนำเทคโนโลยีชีวภาพมาใช้ให้เกิดประโยชน์ในด้านการเกษตร อุตสาหกรรม และการแพทย์ ดังนี้

  1. การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ มีประโยชน์ดังนี้
  • ขยายพันธุ์พืชได้อย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะพืชเศรษฐกิจที่ได้รับการคัดเลือกพันธุ์หรือปรับปรุงพันธุ์แล้ว
  • การปรับปรุงพันธุ์พืช ทำให้สามารถสร้างพันธุ์พืชชนิดต่างๆ ได้ตามต้องการ เช่น การสร้างลูกผสมพันธุ์ใหม่ที่ผสมพันธุ์ผักกาดขาวกับกะหล่ำปลีได้ผักกาดกะหลการเพาะเลี้ยงต้นอ่อน เช่น มะพร้าวกะทิ เป็นต้น ผลิตพืชที่ปราศจากโรค โดยการตัดเอาส่วนที่เจริญมาเพาะเลี้ยงในอาหารปลอดเชื้อ ทำให้ต้นพืชที่ได้จากการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อปราศจากเชื้อไวรัส
  • การผลิตสารเคมีบางชนิด ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมากในทางเภสัชกรรม ได้แก่ พืชสมุนไพรต่างๆ
  1.  การผสมเทียมและการถ่ายฝากตัวอ่อน เป็นการเพิ่มปริมาณ และพัฒนาคุณภาพการผลิตของกิจการปศุสัตว์ เช่น การผลิตโคนมที่ให้น้ำนมมาก โคเนื้อที่มีเนื้อมาก สำหรับใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตเนื้อโค นมโค และแปรรูปนมผงหรืออาหารกระป๋อง
  2. พันธุวิศวกรรม มีประโยชน์ ดังนี้
  • เพิ่มผลผลิตโปรตีนที่สำคัญและหายากโดยใส่ยีนที่ต้องการเข้าไปใน จุลินทรีย์ ได้แก่ แบคทีเรีย หรือยีสต์ เพื่อให้สามารถผลิตโปรตีนที่เป็นประโยชน์ เช่น โกรทฮอร์โมน อินซูลิน อินเตอร์ฟีรอน วัคซีนโรคตับอักเสบชนิดบี วัคซีนโรคปากเท้าเปื่อยในสัตว์ เป็นต้น
  • ปรับปรุงสายพันธุ์จุลินทรีย์ที่ใช้ในอุตสาหกรรม เช่น การผลิตยาปฏิชีวนะ การหมัก การกำจัดศัตรูพืชและสัตว์ เป็นต้น
  • ตรวจวินิจฉัยและแก้ไขความบกพร่องทางพันธุกรรมของมนุษย์ สัตว์ และพืชได้อย่างแม่นยำและถูกต้องยิ่งขึ้น
  • เพื่อรักษาโรคทางพันธุกรรม
  • ผลิตพลังงานจากพืช เช่น การผลิตแอลกอฮอล์จากแป้งมันสำปะหลัง การลดความหนืดของน้ำมัน เป็นต้น