การโคลน ยีน มี จุด ประสงค์ เพื่อ อะไร

     อย่างไรก็ดีได้มีกรนำเทคนิคนี้มาประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางตั้งแต่การโคลนยีนของตัวอย่างที่มี DNA ปริมาณน้อยให้มีปริมาณมากพอ แล้วจึงนำมาโคลนโดยอาศัยพลาสมิด เช่น การเพิ่มปริมาณ DNA จากซากของ  วอล-ลี่ แมมมอธ  (wolly mammoth) ซึ่งสูญพันธุ์แล้วแต่ถูกแช่แข็งไว้ที่ไซบีเรียเมื่อสี่หมื่นปีก่อน ทำให้มีโอกาสศึกษาเชิงปริมาณวิวัฒนาการในสิ่งมีชีวิตที่สูญพันธุ์ไปแล้ว การตรวจสอบ DNA ปริมาณน้อย ที่ติดอยู่ตามคราบเลือด เนื้อเยื่อ หรือน้ำอสุจิที่พบในอาชญากรรมต่างๆ ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการสืบสวนของกระบวนการยุติธรรม ตลอดจนการตรวจสอบ DNA จากเซลล์ของเอ็มบริโอในครรภ์ ว่ามีความผิดปกติทางพันธุกรรมหรือไม่ รวมทั้งตรวจสอบการติดเชื้อไวรัสบางชนิด เช่น HIV เป็นต้น

การโคลนยีนโดยอาศัยพลาสมิดของแบคทีเรีย การโคลนยีนวิธีหนึ่งที่เป็นที่นิยมกัน คือ อาศัยวิธีการเพิ่มจำนวนชุดของ DNA ในพลาสมิด (plasmid) ของแบคทีเรีย ซึ่งถือว่าเป็น DNA พาหะ(vector) สำหรับการโคลน DNA อย่างหนึ่งในแบคทีเรีย 1 เซลล์ อาจมีพลาสมิด 1 ถึง 300 ชุด เมื่อนำเซลล์แบคทีเรียไปเลี้ยงเพื่อเพิ่มจำนวน ชุดของพลาสมิดก็เพิ่มขึ้นด้วย ซึ่งส่วนของ DNA ที่ต้องการแทรกไว้ในพลาสมิดก็จะเพิ่มขึ้นตามโดยปริยาย หากส่วนของ DNA ที่แทรกไว้เป็นยีนก็อาจนำไปใช้ประโยชน์ต่อไป

1. การแยกเม็กพลาสมิดที่จะนำมาใช้
2. แทรกสาย DNA ที่มียีนที่ต้องการ
3. นำพลาสมิดที่เป็นพาหะใส่ใน
4. โคลนยีนโดยอาศัยพลาสมิดของ เป็นพาหะ และ DNA ให้แก่พลาสมิดที่เป็นพาหะ เซลล์ของแบคทีเรียแบคทีเรีย ไปเพาะเลี้ยงแล้วจากสิ่งมีชีวิตที่เลี้ยงให้พลาสมิดจำลองตัวเอง ในเซลล์ของแบคทีเรีย

พลาสมิดเป็น DNA วงแหวนสายคู่ที่อยู่นอกโครโมโซมของแบคทีเรีย โดยธรรมชาติ อาจมีขนาดตั้งแต่ 1,000-200,000 คู่เบส พบได้ในเซลล์แบคทีเรียหลายชนิด มักมียีนที่สร้างเอนไซม์ที่จะทำให้แบคทีเรียมีลักษณะเฉพาะ
พลาสมิดที่นิยมใช้ในการโคลนยีน ปัจจุบันได้พัฒนาให้มีขนาดเล็กประมาณ 3,000-4,000 คู่เบส มียีนต้านทานยาปฏิชีวนะเพื่อใช้เป็นเครื่องหมายในการคัดเลือกเซลล์แบคทีเรียที่มีพลาสมิด และมีตำแหน่งของเอนไซม์ตัดจำเพาะที่เหมาะต่อการแทรกสาย DNA ที่ต้องการเพื่อให้เกิดความสะดวกในการโคลนยีน

การโคลนยีนโดยอาศัยพลาสมิดของแบคทีเรียเริ่มจาก การตัดยีนหรือ DNA ที่ต้องการศึกษาด้วยเอนไซม์ตัดจำเพาะแล้วนำมาเชื่อมต่อกับ DNA พาหะหรือเวกเตอร์ (vector) เช่น พลาสมิดได้เป็น DNA รีคอมบิแนนท์  แล้วถ่ายโอน DNA รีคอมบิแนนท์ที่ได้เข้าสู่เซลล์เจ้าบ้านมีการเพิ่มจำนวนยีนหรือ DNA นี้จะเพิ่มจำนวนตามเซลล์เจ้าบ้านด้วย เซลล์เจ้าบ้านที่ที DNA รีคอมบิแนนท์เหมือนๆ กัน เรียกว่า โคลน (clone)

                 //www.vcharkarn.com/lesson/1312
                 //biology.ipst.ac.th/?p=3084

โคลนนิ่งนี้เป็นประโยชน์ต่อการเลี้ยงสัตว์เป็นอย่างมาก ในแง่การปรับปรุงพันธุ์สัตว์ การใช้วิธีโคลนนิ่งจะช่วยให้ปรับปรุงพันธุ์ได้เร็วขึ้น ในแง่การทดลองทางวิทยาศาสตร์ สามารถช่วยลดจำนวนสัตว์ที่ใช้ในการทดลองให้น้อยลง เนื่องจากสัตว์มีลักษณะทางพันธุกรรม เหมือนกัน ทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายในการทดลองในทางการแพทย์มีความพยายามที่จะผลิตเนื้อเยื่อมนุษย์ เพื่อใช้ในการรักษาโรคต่าง ๆ

โทษ

มีความพยายามที่จะโคลนนิ่งมนุษย์ทั้งคน แต่อย่างไรก็ตามการกระทำดังกล่าวยังไม่เป็นที่ยอมรับ จัดว่าเป็นการกระทำที่ผิดจริยธรรม ในทางการแพทย์แม้มีข้อกล่าวอ้างถึงประโยชน์จากการปลูกถ่ายทดแทนอวัยวะของมนุษย์  แต่อย่างไรก็ตามการกระเช่นนี้เป็นกระทำที่เห็นแก่ตัว  ลองนึกว่าถ้าเราเป็นมนุษย์โคลนนิ่ง เราจะมีความรู้สึกอย่างไรเมื่อถูกสร้างขึ้นมาเพียงเพื่อต้องการให้เป็นอวัยวะสำรองสำหรับมนุษย์เช่นเดียวกัน และถ้าหากว่ามีการทำโคลนนิ่งขึ้นมาจริงการที่มีคนที่หน้าตาเหมือนเรา ทุกอย่าง มากมายหลายคน จะทำให้ไม่สามาแยกแย่ออกว่าใครเป็นใคร ???????????????

DNA สายผสมที่ได้จากการตัดและต่อนี้ยังไม่สามารถทำงานได้ต้องมีวิธีการที่จะดำรง DNA สายผสมให้คงอยู่และเพิ่มจำนวนเพื่อใช้ในการศึกษาว่า สาย DNA เหล่านั้นควบคุมการสร้างโปรตีนชนิดใดและศึกษาว่าDNA ยีนอะไรบ้าง สิ่งที่จำเป็นคือ จะต้องเพิ่มDNA ในบริเวณดังกล่าวให้มากพอที่จะศึกษาได้ การเพิ่ม DNA ที่เหมือนกันนั้นเรียกว่า “การโคลนดีเอ็นเอ (DNA cloning)” หาก DNA บริเวณดังกล่าวเป็นยีนก็อาจเรียกว่า “การโคลนยีน (gene cloning)”

การโคลนยีนโดยอาศัยพลาสมิดของแบคทีเรีย

การโคลนยีนวิธีหนึ่งที่เป็นที่นิยมกัน คือ อาศัยวิธีการเพิ่มจำนวนชุดของ DNA ในพลาสมิด (plasmid) ของแบคทีเรีย ซึ่งถือว่าเป็น DNA พาหะ (vector) สำหรับการโคลน DNA อย่างหนึ่งในแบคทีเรีย 1 เซลล์ อาจมีพลาสมิด1 – 300 ชุด เมื่อนำเซลล์แบคทีเรียไปเลี้ยงเพื่อเพิ่มจำนวนชุดของพลาสมิดก็จะ เพิ่มขึ้นด้วย ซึ่งส่วนของ DNA ที่ต้องการที่แทรกไว้ไนพลาสมิดก็จะเพิ่มขึ้นตามโดยปริยาย หากส่วนของDNA ที่แทรกไว้เป็นยีนก็อาจนำไปใช้ประโยชน์ต่อไป

ภาพแสดงการโคลนDNA โดยอาศัยพลาสมิด

สิ่งที่ต้องใช้ในการทดลอง คือ 1. DNA แม่แบบ (DNA template)ซึ่งเป็น DNA ที่ต้องการโคลนหรือเพิ่มจำนวน 2. DNA ไพรเมอร์ (DNA primer) เป็น DNAสายสั้นๆ ที่ใช้เกาะกับ DNA ที่ต้องการโคลนเพื่อเป็นจุดเรื่มต้นในการสังเคราะห์สายDNA 3. นิวคลีโอไทด์ทั้ง 4 ชนิด ประกอบด้วย dATP (A) , dGTP (G) , dCTP (C) และ dTTP (T) 4. เอนไซม์ DNA พอลิเมอเรส ชนิดพิเศษ

ขั้นตอนของการทำงานของเครื่องเทอร์มอไซเคลอร์ โดยใช้เทคนิค PCR 1. ขั้นตอนแรกนี้เรียกว่า “Denaturation” เพิ่มอุณหภูมิของเครื่องให้สูงขึ้นจนสาย DNA สายคู่ที่เป็นแม่แบบแยกออกจากกันเป็นสายเดี่ยว(ขั้นนี้อุณหภูมิประมาณ 90 ◦) 2. ขั้นตอนที่สองเรียกว่า “Annealing” ลดอุณหภูมิลง (เหลือประมาณ 55 ◦) จะทำให้ DNA ไพรเมอร์จับกับ DNA แม่แบบสายเดี่ยวแต่ละสายในตำแหน่งที่เป็นจุดเริ่มต้นในการสังเคราะห์ DNA ด้วยพันธะไฮโดรเจน 3. ขั้นตอนที่สามเรียกว่า “Extension” ปรับอุณหภูมิให้เหมาะสมต่อการทำงานของเอนไซม์ DNA พอลิเมอเรส เพื่อให้สร้างสาย DNA สายคู่เพิ่มขึ้น(ช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการทำงานของเอนไซม์DNA พอลิเมอเรส คือ ประมาณ 72 ◦-75 ◦) 4. เริ่มกระบวนการในขั้นที่1 ใหม่จะได้ DNA สายคู่ 2 สาย เพิ่มเป็น 4 สายคู่ 8 สายคู่ และ 16 สายคู่ ตามลำดับไปเรื่อยๆ จนมากพอกับความต้องการ

จะเห็นได้ว่าเทคนิคPCR นี้จะเพิ่มปริมาณ DNA ที่ต้องการที่มีปริมาณน้อยให้มากได้อย่างรวดเร็ว แต่อย่างไรก็ตามเทคนิค PCR ยังมีข้อจำกัดอยู่ คือ ขั้นตอนการแสดงของยีน เช่น การสร้างโปรตีนและขั้นตอนการตรวจสอบความผิดพลาดของ DNA ที่สร้างขึ้น เนื่องจากเอนไซม์ที่ใช้ในปฏิกิริยานี้บางชนิดไม่มีการตรวจสอบลำดับนิวคลีโอไทด์ของ DNA เหมือนในระบบของเซลล์สิ่งมีชีวิต