ขอต้อนรับทุกท่านสู่หน้าบล็อก รายวิชา PC54504

23 ม.ค. 2556

เทคโนโลยีชีวภาพกับเทคโนโลยีสารสนเทศ


        แม้ในการใช้เทคนิคพื้นๆ เช่น การผสมพันธุ์พืชแบบเดิม  เทคโนโลยีชีวภาพแผนใหม่ ก็เข้ามีอิทธิพลมากขึ้นเป็นลำดับ เช่น  การตรวจลักษณะทางพันธุกรรมของสัตว์ หรือ พืชที่นำมาผสมกัน  หรือลักษณะของจุลชีพที่คัดเลือกมาใช้ในการหมักดอง  หรือการบำบัดน้ำเสีย  แต่เดิมมาเรามักยึด รูปพรรณสัณฐาน  แต่ในปัจจุบันจะใช้  ” ลักษณะทางพันธุกรรม” เป็นหลัก  เนื่องจากดีเอ็นเอของสิ่งมีชีวิต แต่ละชนิดจะมีลักษณะเฉพาะตัว  มีรหัสที่เป็นเสมือนลายนิ้วมือของตนเอง  สามารถนำมาบันทึกเป็น ” ลายพิมพ์ดี เอ็น เอ” ที่มีความเฉพาะเจาะจงได้  วิธีการโดยทั่วไป คือ ใช้ ” กรรไกร” ตัดดีเอ็นเอตรงที่ ต่างๆ  กรรไกรดังกล่าวคือ เอ็นไซม์ หรือ โปรตีน ที่มีหน้าที่ตัดดีเอ็นเอเฉพาะตรงที่มีรหัสระบุ เมื่อตัดได้ชิ้นดีเอ็นเอที่มีความยาวแตกต่างกันแล้วแต่ ลักษณะทางพันธุกรรมแล้ว  ก็สามารถตรวจได้ว่า มีอะไรบ้าง  โดยนำไปแยกด้วยไฟฟ้า  จะได้แบบแผนของดีเอ็นเอที่ถูกตัดสั้นยาวต่างกันเป็นลักษณะเฉพาะตัวและนำไป ตรวจดูได้¼br /> สิ่งมีชีวิตทุกชนิดล้วนมีลายพิมพ์ดีเอ็นเอของตน  เทคนิคตรวจลายพิมพ์ดีเอ็นเอนี้ ไม่เพียงนำมาใช้ตรวจลักษณะของพืช สัตว์ และจุลชีพ  เพื่อประโยชน์ในการพัฒนาพันธุ์ ตามที่กล่าวมาแล้วเท่านั้น  แต่ยังนำมาใช้ในการวินิจฉัยโรคต่างๆ ในการตรวจเชื้อโรคที่ปนเปือ้นในอาหาร หรือในการตรวจพันธุกรรม ของมนุษย์ เช่น  ตรวจว่า เป็นบุตรของผู้หนึ่งผู้ใดหรือตรวจหาว่า ผู้ใดเป็น อาชญากร  ในการตรวจต้องการดีเอ็นเอในปริมาณน้อยมาก  เพราะเป็นการตรวจที่มีความไวสูง  เช่น  อาจตรวจจากน้ำลายที่ถูกบ้วนทิ้งไว้  หรือแม้แต่ คราบน้ำลาย บนก้นบุหรี่ ก็สามารถสืบหา ตัวอาชญากรได้  ที่ทำได้เช่นนั้นก็เพราะมีเทคนิคเรียกว่า PCR ที่จะขยาย ปริมาณ ดีเอ็นเอ ที่มีอยู่น้อย จนเพียงพอที่จะตรวจได้อย่างชัดเจนไม่ผิดพลาด จึงมีการนำมาใช้แทนที่ เทคนิคเดิมมากขึ้นทุกที  แม้จะมีราคาค่อนข้างแพงก็ตาม




  เทคโนโลยีชีวภาพผสมกับเทคโนโลยีสารสนเทศ
          เทคโนโลยีชีวภาพยุคใหม่ มีความเชื่อมโยงกับเทคโนโลยีสารสนเทศอยู่มาก  การหาและใช้ข้อมูล ที่มีอยู่ในยีน  ข้อมูลที่สำคัญ คือ ข้อมูลลำดับอักษรของดีเอ็นเอ อักษรแต่ละตัว คือสารเคมีที่เรียกว่า เบส  ซึ่งมีอยู่ 4 ชนิดด้วยกัน  ได้แก่ATGC ยีนต่างๆมีการเรียงตัวของเบส4 ชนิดนี้แตกต่างกัน
ออกไป   เช่น  AGTC  ATGC  AATCCG  เป็นต้น เมื่อรู้ลำดับการเรียงตัวของยีน  ก็จะสามารถรู้ได้ว่า มันมีหน้าที่อย่างไร  ทำให้เกิดการสร้างโปรตีนอะไรภายในเซลล์  เปรียบเสมือนได้รู้  ” แผนงานละเอียด”  ของสิ่งมีชีวิตนั้นทีเดียว นักวิทยาศาสตร์จึงต้องการ ที่จะล่วงรู้ลำดับเบสของดีเอ็นเอ  ไม่ว่าจะเป็น ของจุลชีพซึ่งมีอยู่หลายล้านเบสหรือของคน ซึ่งมีอยู่ประมาณ 3,500 ล้านเบส ดีเอ็นเอทั้งสิ้นในสิ่งมีชีวิต หนี่งๆ เรียกว่า  ยีโนม ของมัน การหาลำดับเบสมากมาย ในยีโนมเช่นนี้  ทำได้โดยตัดแบ่งออกเป็นชิ้นๆ  แล้วไปหาลำดับ ในแต่ละชิ้น จากนั้นเอากลับมาปะติดปะต่อกันใหม่  คล้ายกับเอาหน้าหนังสือที่ฉีกขาดไปแล้วกลับมาต่อใหม่
         ทั้งหมดนี้เป็นงานยืดยาวมหาศาล  ไม่เพียงต้องใช้การ วิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการเท่านั้น  แต่ต้องใช้เทคโนโลยี - สารสนเทศ (Information Technology - IT) ช่วยในการเก็บและวิเคราะห์ ข้อมูล  การวิเคราะห์ทำได้ หลายด้าน  เช่น วิเคราะห์ความเหมือนและความต่างระหว่างยีนต่างๆ ในสิ่งมีชีวิตเดียวกัน กับสิ่งมีชีวิต แตกต่างกัน วิเคราะห์โครงสร้างและหน้าที่ของยีน รวมถึง โครงสร้างและหน้าที่ของโปรตีนที่เป็นผลผลิต ของยีน การพัฒนาอินเทอร์เน็ตทำให้สามารถเข้าถึง ข้อมูลเหล่านี้ได้ไม่ว่าจะอยู่ทีใดในโลก  มีการพัฒนา Software สำหรับการวิเคราะห์เหล่านี้ รวมถึงช่วยให้เข้าถึงข้อมูลสาธารณะที่มีอยู่แล้วในอินเตอร์เน็ต  พัฒนาการเช่นนี้เป็นสิ่งที่ ประเทศกำลังพัฒนาเช่นประเทศไทยควรตระหนักและพยายาม เพิ่มขีดความสามารถของตน ในการเข้าถึง และใช้ข้อมูลเหล่านี้ให้เป็นประโยชน์ พัฒนาการนี้แตกต่าง ไปจาก แนวโน้ม อีกประการหนึ่ง คือ การปกปิดข้อมูลที่มีประโยชน์ในเชิงการค้าซึ่งก็มีมากขึ้นด้วยเช่นกัน
          การเก็บและวิเคราะห์ข้อมูลเกี่ยวกับลำดับเบสในดีเอ็นเอ และการวิเคราะห์ทางชีววิทยา- สมัยใหม่โดยทั่วไป  ได้พัฒนามาเป็นวิทยาการแขนงใหม่ที่อาจเรียกว่า  ชีวสารสนเทศ Bioinformatics  เป็นศาสตร์ที่ผสมระหว่าง ชีววิทยา กับ สารสนเทศศาสตร์  ซึ่งกำลังมาแรง และเป็นที่ต้องการของวงการอุตสาหกรรม และวงวิชาการเทคโนโลยีชีวภาพเป็นอย่างยิ่ง  ชีวสารสนเทศไม่เพียงมีประโยชน์ในการวิเคราะห์ดีเอ็นเอเท่านั้น แต่ยังมีประโยชน์มาก ในการศึกษาโครงสร้างของโปรตีน และสารชีวภาพอื่นๆ ซึ่งการศึกษาโมเลกุลเหล่านี้ต้องใช้เทคนิค เช่น การฉายรังสีเอกซ์ เข้าไปในผลึกของมัน  แล้วนำภาพที่เกิดขึ้นมาวิเคราะห์  ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีสารสนเทศ ทำให้การวิเคราะห์โครงสร้างเหล่านี้ง่ายดายขึ้น  ละเอียดขึ้น  และให้ข้อมูลที่นำไปใช้ในการออกแบบยาวัคซีนหรือตรวจวินิจฉัยโรคได้ดียิ่ง ขึ้น


ขอขอบคุณข้อมูลจาก   http://www.agro.cmu.ac.th/office/KMnetwork/?p=317

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น