เทคโนโลยีดีเอ็นเอ

2. 6.1 พันธุวิศวกรรมและการโคลน
6.2 การหาขนาดของ DNA และการหาลาดับนิวคลีโอไทด์
6.3 การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีทางดีเอ็นเอ
6.4 เทคโนโลยีทางดีเอ็นเอกับความปลอดภัยทางชีวภาพ
และชีวจริยธรรม

4. 6.1 พันธุวิศวกรรมและการโคลน
> เป็นการตัดต่อและถ่ายยีนที่ต้องการเข้าสู่สิ่งมีชีวิต จะได้สิ่งมีชีวิตดัดแปร
พันธุกรรม (genetically modified organism: GMO) ทาให้ได้สิ่งมีชีวิตที่
มีสมบัติตามต้องการหรือมีลักษณะเปลี่ยนแปลงไปจากเดิม

5. > เป็นการเพิ่มปริมาณยีน หรือ DNA ที่ต้องการโดยใช้ดีเอ็นเอพาหะหรือเวกเตอร์
(vector) เช่น พลาสมิดของแบคทีเรีย นายีนเข้าสู่เซลล์แบคทีเรีย และนาแบคทีเรีย
ไปเลี้ยงเพื่อเพิ่มจานวน พลาสมิดที่มียีนที่ต้องการจะเพิ่มจานวนด้วย
มี 3 ขั้นตอน
1.1 การตัดสาย DNA ด้วยเอนไซม์ตัดจาเพาะ
1.2 การเชื่อมสาย DNA ด้วยเอนไซม์ DNA ligase
1.3 การถ่าย DNA recombinant เข้าสู่เซลล์แบคทีเรีย
และคัดเลือกเซลล์ต้องการ

7. พลาสมิดที่ใช้เป็นเวกเตอร์ มีสมบัติดังนี้
1. มีจุดเริ่มต้นของการจาลองดีเอ็นเอเพื่อให้สามารถเพิ่มจานวนได้ด้วยตัวเอง
2. มียีนสาหรับคัดเลือกในเซลล์เจ้าบ้าน เช่น ยีนต้านทานยาปฏิชีวนะ
3. มีบริเวณที่เป็นตาแหน่งตัดของเอนไซม์ตัดจาเพาะหลายชนิดสาหรับแทรก DNA
หรือยีนที่ต้องการ
พลาสมิด (plasmid)

8. 1.1 การตัดสาย DNA ด้วยเอนไซม์ตัดจาเพาะ
> เอนไซม์ตัดจาเพาะ (restriction enzymes) ได้มาจากแบคทีเรีย
> ทาหน้าที่ตัดพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ภายในสาย DNA มีลาดับนิวคลีโอไทด์จาเพาะ
> เอนไซม์ตัดจาเพาะจะจดจาและเข้าจับ DNA ในบริเวณที่มีลาดับเบสที่เป็นบริเวณจดจา
(recognition site)
> เอนไซม์ตัดจาเพาะแต่ละชนิดจะมีลาดับเบสที่เป็นบริเวณจดจาและจุดตัดจาเพาะที่
แตกต่างกัน

11. > ถ้าตัดสาย DNA แล้วทาให้เกิดปลายสายเดี่ยวที่มีนิวคลีโอไทด์ยื่นออกมา เรียกว่า
ปลายเหนียว (sticky end)
> ถ้าเอนไซม์ตัดจาเพาะมีจุดตัดอยู่ตรงกันทั้งสองสายของ DNA จะทาให้เกิดปลายทู่
(blunt end)

13. ?

14. 1.2 การเชื่อมสาย DNA ด้วยเอนไซม์ DNA ligase
> เอนไซม์ DNA ligase สามารถเร่งปฏิกิริยาการสร้างพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ระหว่าง
ปลายสาย DNA สองปลายเชื่อมต่อกันได้

18. 1.3 การถ่าย DNA recombinant เข้าสู่เซลล์แบคทีเรียและคัดเลือกเซลล์ที่
ต้องการ
> เพิ่มจานวน DNA recombinant โดยถ่ายเข้าสู่เซลล์แบคทีเรีย แล้วนาแบคทีเรียที่ได้รับ
DNA recombinant ไปเลี้ยงเพื่อเพิ่มจานวน DNA ที่ต้องการที่แทรกอยู่ในพลาสมิดก็จะเพิ่ม
จานวนด้วย และทาการคัดเลือกเซลล์ที่ต้องการ เซลล์แบคทีเรียที่ได้รับพลาสมิดจะเจริญได้
ในอาหารเลี้ยงเชื้อที่ใส่ยาปฏิชีวนะ

20. พลาสมิด (plasmid)

21. การคัดเลือก โดยวิธี Blue white screening

22. เมื่อมี DNA แทรกในยีน LacZ บนพลาสมิด ยีนนั้นไม่สามารถสร้างเอนไซม์ที่ทางานได้
จึงไม่ย่อยสารตั้งต้นให้สารสีฟ้า โคโลนีบนอาหารเลี้ยงเชื้อจึงเป็นสีขาว แต่ถ้าไม่มี DNA แทรก
ยีนจะทางานได้ สร้างเอนไซม์ย่อยสารตั้งต้นได้สารสีฟ้า โคโลนีบนอาหารเลี้ยงเชื้อจึงเป็นสีฟ้า
ดังนั้นสีของโคโลนีจึงบอกได้ว่าเซลล์แบคทีเรียได้รับดีเอ็นเอรีคอมบิแนนท์หรือไม่ เรียกวิธี
การคัดเลือกนี้ว่า blue white screening

27. > PCR = polymerase chain reaction
> เป็นการเพิ่มจานวน DNA ในหลอดทดลองเพื่อให้ได้โมเลกุลของ DNA ที่เหมือนกันใน
ปริมาณมาก โดยใช้ เครื่อง thermal cycler
> ในการทาปฏิกิริยา PCR เป็นการเพิ่มจานวน DNA บางบริเวณไม่ได้ครอบคลุมทั้งสาย
ของ DNA ต้นแบบ ถ้าต้องการเพิ่มจานวน DNA ที่บริเวณใด ให้เลือกไพรเมอร์ (primer)
ที่มีลาดับเบสเป็นเบสคู่สมกับดีเอ็นเอแม่แบบที่จุดเริ่มต้นของแต่ละสายซึ่งครอบคลุม
บริเวณนั้นของสายดีเอ็นเอแม่แบบซึ่งมีลาดับเบสเป็นเบสคู่สมกับไพรเมอร์

33. > ข้อดี : สามารถเพิ่มปริมาณส่วนของ DNA ที่ต้องการได้ปริมาณมากในเวลาอันรวดเร็ว
> ข้อจากัด : ไม่สามารถเพิ่มปริมาณส่วนของ DNA ที่มีขนาดใหญ่ได้ และต้องทราบลาดับ
เบสของส่วนปลายของ DNA ที่ต้องการให้ไพรเมอร์เข้าจับ

35. 6.2 การหาขนาดของ DNA และการหาลาดับนิวคลีโอไทด์
เมื่อเพิ่มจานวน DNA แล้ว สามารถนามาหาขนาดของ DNA ได้ด้วย เทคนิค
เจลอิเล็กโทรฟอริซิส (gel electrophoresis) ซึ่งแยกโมเลกุลของ DNA ที่มีขนาด
แตกต่างกันออกจากกันในสนามไฟฟ้าผ่านตัวกลางที่มีลักษณะเป็นวุ้นที่รูพรุน นอกจากนี้
ยังสามารถใช้แยกและศึกษาโมเลกุลของโปรตีนได้อีกด้วย

40. ขั้นตอน....

42. การหาขนาดของ DNA สามารถทาได้โดยเปรียบเทียบกับโมเลกุลดีเอ็นเอมาตรฐาน
(DNA marker ; M) ซึ่งประกอบด้วยชิ้น DNA ที่ทราบขนาดเป็นจานวนคู่เบส (base pair;
bp) จะทาให้ทราบขนาดโมเลกุลของ DNA ที่ต้องการศึกษาได้

43. ลองทา กรณีศึกษา หน้า 130-131
แนวการคิด การทาปฏิกิริยา PCR นั้น ไพรเมอร์
จะจับกับดีเอ็นเอแม่แบบในตาแหน่งที่จาเพาะซึ่ง
อาจได้ผลิตภัณฑ์เป็นชิ้น DNA ขนาดแตกต่างกัน
ในการตรวจหาการปนเปื้อนของเชื้อแบคทีเรียใน
อาหาร เป็นดังนี้
- B1 เป็นแบคทีเรียสายพันธุ์ไม่ก่อโรค จะได้ชิ้น
DNA จานวน 1 ขนาด คือ 150 คู่เบส
- F1 ที่มีแบคทีเรียสายพันธุ์ไม่ก่อโรคและที่ก่อ
โรค จะได้ชิ้น DNA จานวน 2 ขนาด คือ 150
และ 400 คู่เบส
- F2 ที่มีแบคทีเรียสายพันธุ์ไม่ก่อโรคจะได้ชิ้น
DNA จานวน 1 ขนาด คือ 150 คู่เบส
- B2 เป็นแบคทีเรียสายพันธุ์ก่อโรค จะได้ชิ้น
DNA จานวน 1 ขนาด คือ 400 คู่เบส

44. > ทาได้โดยใช้ เครื่องหาลาดับนิวคลีโอไทด์แบบอัตโนมัติ (automated sequencer)
ซึ่งเมื่อทราบลาดับนิวคลีโอไทด์ของโมเลกุล DNA แล้วจะสามารถบอกได้ว่า DNA นั้นเป็น
ยีนใดโดยนาไปเทียบกับฐานข้อมูลที่มีการศึกษาแล้ว
> นอกจากนี้ลาดับนิวคลีโอไทด์ยังสามารถใช้วิเคราะห์การเกิดมิวเทชันได้อีกด้วย รวมทั้ง
นาลาดับนิวคลีโอไทด์ไปแปลเป็นลาดับกรดแอมิโนเพื่อใช้ในการทานายโครงสร้างและการ
ทางานของโปรตีนได้

45. 6.3 การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีทางดีเอ็นเอ
> การสร้างผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์และเภสัชกรรม
การสร้างแบคทีเรียดัดแปรพันธุกรรมที่มียีนที่ควบคุมการผลิตอินซูลินของมนุษย์

46. การสร้างแบคทีเรียดัดแปรพันธุกรรมที่มียีนที่ควบคุมการผลิต growth hormone

47. การผลิตวัคซีนป้องกันไวรัสตับอักเสบชนิด B

48. > การวินิจฉัยโรค
เทคโนโลยีทางดีเอ็นเอสามารถใช้วินิจฉัยโรคต่าง ๆ ได้ เช่น โรคทางพันธุกรรมซึ่งรวมถึง
การเป็นพาหะที่อาจไม่แสดงอาการของโรค โรคที่เกิดจากการทางานของยีนที่ผิดปกติก่อนมี
อาการของโรค โรคที่เกิดจากไวรัส เป็นต้น ซึ่งมีข้อดี คือ ทาให้สามารถตรวจพบและรักษาได้
อย่างรวดเร็ว และสามารถวางแผนการรักษาได้อย่างมีประสิทธิภาพ

49. > การบาบัดด้วยยีน (gene therapy)
เป็นการรักษาโรคทางพันธุกรรมรวมถึงอาการผิดปกติต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นจากยีน โดย
การถ่ายแอลลีลที่ปกติเข้าสู่เซลล์หรือเนื้อเยื่อที่แสดงอาการผิดปกติ เพื่อให้ยีนนั้นแทรก
เข้าสู่จีโนมของมนุษย์และควบคุมให้มีการแสดงออกและสร้างโปรตีนที่ปกติ

51. การรักษาโรคภูมิคุ้มกันบกพร่องรุนแรงชนิด ADA (adenosine deaminase
severe immunodeficiency)

53. เครื่องหมายโมเลกุล (molecular marker) :
ลาดับนิวคลีโอไทด์ภายในจีโนมที่สามารถใช้
ระบุตัวตนหรือชนิดของสิ่งมีชีวิต รวมถึงยีนที่
สนใจ โดยอาศัยความแตกต่างในรูปแบบต่างๆ
เช่น ความต่างของลาดับนิวคลีโอไทด์ซึ่งเกิดจาก
การแทนที่คู่เบส การเพิ่มขึ้นหรือขาดหายไป
ของนิวคลีโอไทด์
ใช้ในการคัดเลือกพืชและสัตว์ด้วยการตรวจหาเครื่องหมายโมเลกุล (molecular
marker) ของลักษณะที่ต้องการเพื่อช่วยลดระยะเวลาการปรับปรุงพันธุ์แบบดั้งเดิมซึ่ง
เป็นการคัดเลือกจากลักษณะฟีโนไทป์

54. พืชดัดแปรพันธุกรรม
การทา GMO ในพืชโดยใช้ A. tumefaciens โดยถ่ายยีนที่เกี่ยวข้องกับการสร้าง
สารสีน้าเงินจากต้นไอริสเข้าสู่จีโนมของกุหลาบ

57. ภาพ ฝ้ายธรรมดา (ซ้าย) และฝ้ายที่มียีนบีที (ขวา) ภาพ มะละกอที่มียีนต้านทานต่อโรคใบด่างจุดวงแหวน

59. transgenic animal

61. แอนดี (ANDi) ลิงตัดต่อพันธุกรรมที่มียีนเรืองแสงตัวแรกของโลก เกิดเมื่อวันที่ 2 ต.ค. 2543
(ภาพจาก www.abc.net.au)

64. สิ่งมีชีวิตมีความแตกต่างทางพันธุกรรมในระดับบุคคล จะไม่มีใครที่มีลาดับเบสเหมือนกัน
ทุกประการ จึงสามารถใช้ความแตกต่างนี้เป็นข้อมูลในการระบุบุคคลได้ (ยกเว้น แฝดร่วมไข่)
โดยใช้เทคนิคการวิเคราะห์ STR (short tandem repeat analysis) คือ การตรวจหา
จานวนซ้าของ STR ในแต่ละตาแหน่งโดยการใช้เทคนิค PCR
STR (short tandem repeat analysis):
บริเวณที่มีการซ้าๆ กันของลาดับเบสสั้น ๆ
ต่อเนื่องกัน พบกระจายทั่วไปในจีโนมของ
สิ่งมีชีวิต

66. ลายพิมพ์ดีเอ็นเอ
(DNA fingerprint)

67. ภาพ การเปรียบเทียบลายพิมพ์DNA ของผู้ต้อง
สงสัยกับคราบเลือดฆาตกร

70. - ระบุตัวบุคคล เช่น ผู้เสียชีวิตจากเครื่องบินตกหรือไฟไหม้ หรือการระบุผู้กระทาความผิด
ในคดีฆาตกรรม
- ระบุตัวตนของสิ่งมีชีวิต เช่น ช้าง เสือ เพื่อป้องกันการนาช้างป่าหรือช้างที่นามาจาก
แหล่งอื่นมาสวมสิทธิ์ว่าเป็นช้างบ้านซึ่งขึ้นทะเบียนถูกต้องตามกฎหมาย
- ตรวจพิสูจน์ความสัมพันธ์ทางสายเลือด หาความสัมพันธ์ทางสายเลือดของพ่อแม่กับ
ลูก รวมทั้งความสัมพันธ์ในหมู่เครือญาติ
- จาแนกสิ่งมีชีวิตในระดับประชากร ใช้ระบุเชื้อชาติ ระบุถิ่นที่อยู่ของสิ่งมีชีวิตซึ่งสามารถ
นามาใช้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับการลักลอบนาเข้าสัตว์ผิดกฎหมาย
- ใช้ในการระบุสปีชีส์ของสิ่งมีชีวิต ใช้ระบุได้ว่าชิ้นเนื้อเยื่อหรือชิ้นส่วนของมนุษย์หรือ
สิ่งมีชีวิตอื่น หรือตรวจสอบการปนเปื้อนของอาหารว่ามีส่วนประกอบหรือมีการปนเปื้อน
ของสิ่งมีชีวิตหรือไม่ เช่น เนื้อหมูในอาหารฮาลาล หรือการปนเปื้อนของสิ่งมีชีวิตที่อาจเป็น
อันตรายต่อผู้บริโภค เช่น เนื้อปลาปักเป้าในลูกชิ้นปลา

73. 6.4 เทคโนโลยีทางดีเอ็นเอกับความปลอดภัยทางชีวภาพและชีวจริยธรรม
> เทคโนโลยีทางดีเอ็นเอมีการนามาใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ แต่ในขณะเดียวกันก็ทาให้
เกิดข้อกังวลเกี่ยวกับผลกระทบที่อาจเกิดขึ้น
> การใช้เทคโนโลยีเหล่านี้จึงควรคานึงถึงความปลอดภัยทางชีวภาพและชีวจริยธรรม
เช่น - ความปลอดภัยต่อชีวิตและสุขภาพของมนุษย์
- การป้องกันการสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพ
- การปฏิบัติต่อสิ่งชีวิตอย่างมีคุณธรรม

74. ความปลอดภัยของพันธุวิศวกรรมและมุมมอง
ของสังคมและวัฒนธรรม