SCI104

เทคโนโลยีชีวภาพ? Biotechnology?

ความหมายของเทคโนโลยีชีวภาพการนาความรู้ทางด้านวิทยาศาสตร์ประยุกต์ใช้กับสิ่งมีชีวิต หรือชิ้นสว่ นของสิ่งมีชีวิต หรอื ผลิตผลของส่ิงมีชีวิต เพ่ือเป็นประโยชน์ต่อมนุษย์ไม่ว่าจะเป็นการผลิตหรือกระบวนการ ของสินค้าหรือบริการ เพื่อใช้ประโยชนเ์ ฉพาะอยา่ งตามที่เราต้องการ โดยสามารถใช้ประโยชน์ทางด้านต่างๆ เช่น ด้านการเกษตร ด้านอาหาร ด้านส่ิงแวดลอ้ ม ดา้ นทางการแพทย์ เปน็ ต้น

ววิ ฒั นาการของเทคโนโลยชี ีวภาพ• เทคโนโลยเี ทคโนโลยีชวี ภาพแบบดั้งเดิม – เทคโนโลยีการหมกั (Fermentation Technology) เกา่ แก่ ท่ีสดุ• เทคโนโลยีเทคโนโลยีชวี ภาพแบบสมัยใหม่ – การตัดแตง่ พนั ธุกรรม(DNA Recombinant Technology)

เทคโนโลยีชวี ภาพ มีความสาคัญอยา่ งไร

* ชว่ ยลดปริมาณการใชส้ ารเคมใี นเกษตรกรรม ดว้ ยการคดิ ค้นพนั ธ์พุ ืชใหมท่ ่ตี า้ นทานโรคศตั รพู ืช อนั จะชว่ ยลดปญั หาการใช้สารเคมซี ึ่งเป็นหนงึ่ ในตน้ เหตขุ อง ปัญหาดา้ นสง่ิ แวดลอ้ ม * เพม่ิ พ้นื ทเ่ี พาะปลูกของโลก ด้วยการปรับปรุงพันธุ์พืชใหม่ ทท่ี นทานตอ่ ภาวะแหง้ แลว้ หรืออุณหภมู ิท่สี ูงหรือต่าเกนิ ไป

* เพม่ิ ผลผลติ ทางการเกษตรของโลก ดว้ ยการคดิ คน้ ปรบั ปรงุ พันธพ์ุ ชื และพนั ธส์ุ ัตว์ ทท่ี นทานตอ่ โรคภยั และใหผ้ ลติ สงู ขน้ึ

* ความพยายามจะค้นคิดตัวยาปอ้ งกันและรกั ษาโรคติดต่อหรือโรคร้ายแรงต่าง ๆ ที่ยงั ไมม่ ีวธิ รี กั ษาทไ่ี ด้ผล การคดิ ตัวยาหยุดยง้ั การลุกลามของเนือ้ เยอื่ มะเร็งแทนการใช้ สารเคมที าลาย การคิดค้นวัคซนี ป้องกันไวรสั ตบั ต่างๆ

เทคโนโลยชี ีวภาพสมัยใหม่ เปน็ เทคโนโลยชี วี ภาพที่ตอ้ งใช้ความรทู้ างด้านวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคนิควิธีการทางชวี วิทยาช้ันสงู เน่อื งจากเกี่ยวขอ้ งกบั การตดั แต่งสารพันธุกรรมเพอื่ ก่อใหเ้ กิดการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมเพ่ือก่อใหเ้ กดิ การเปลย่ี นแปลงทางพันธกุ รรมในสงิ่ มชี ีวิต

โครงสร้างของสารพันธุกรรมdeoxyribonucleic acid

ยนี (gene)• หนว่ ยที่ควบคมุ ลกั ษณะตา่ งๆ จากพอ่ แม่พนั ธผ์ุ า่ นทางเซลลส์ ืบพันธุ์ไปยังลูกหลาน ซ่งึ อยู่บนโครโมโซม ยีนมอี งค์ประกอบทสี่ าคัญ คอื สารประกอบDNA ซง่ึ เป็นโปรตนี และกรดมบี ทบาทสาคัญในการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรมโครมาโซม  DNA  ยนี(Deoxyribonucleic Acid) (Gene)

การประยกุ ต์ใช้ประโยชน์ จาก DNA

พนั ธุวิศวกรรม(Genetic Engineering) เป็นเทคนคิ การนา DNA จากสิง่ มีชวี ติ หนึ่งไปตอ่ กับ DNA อกี สิ่งมีชวี ติ หน่ึง ประโยชน์ - สงิ่ มชี ีวิตทไ่ี ด้รับยนี ใหม่จะสามารถสร้างโปรตีนเหมอื น สิ่งมีชีวติ ท่ีเปน็ ผใู้ หไ้ ด้ ท้งั นีส้ ิง่ มชี วี ติ น้นั อาจจะเปน็ พืช สตั ว์ หรอื แม้กระทั่งแบคทีเรียก็ได้

GMOsGenetically Modified Organismsความหมาย การนาเทคโนโลยที างดา้ นพันธวุ ศิ วกรรมมาประยกุ ตใ์ ช้ ในการดดั แปลงยีนของสง่ิ มชี วี ิตท่เี ราตอ้ งการปรับปรงุ เพ่ือใหม้ ลี กั ษณะตามท่ีต้องการ

ยุงตดั ตอ่ พนั ธุกรรมที่มคี วามต้านทานเชือ้ มาลาเรีย (ใส่ยนี เรืองแสงเข้าไปในยงุ จเี อม็ เพื่อให้ยงุ มีตาสเี ขยี วงา่ ยตอ่ การคดั แยกจากยงุ ปกติ)“หมูเรอื งแสง” ฉีดโปรตนี ทสี่ กดั จากแมงกะพรนุ เข้าไปในนวิ เคลยี สของเซลลต์ วั อ่อนหมูตดั ต่อยีนของแบคทเี รยี ทค่ี วบคมุ การสร้างเอนไซม์ซ่งึ สามารถทาลายสารกอ่ มะเรง็ ใส่ให้กับต้นปอปลาร์ (poplar tree) นักวิจัยอสิ ราเอลทามะเขือเทศหลากกลิ่น หลายรส ทงั้ กล่นิ กุหลาบ มะนาว ตะไคร้

\"golden rice \" มสี ารเบต้าแคโรทีนมากกว่าข้าวปกติ 23 เทา่ เพอ่ื ชว่ ยแก้ปัญหาตาบอดในเด็กทีม่ จี านวนผู้ป่วยปีละเกือบ 5 แสนรายBt cotton contains a genefrom the bacteriumBacillus thuringiensis.

Transgenic salmon “Super Salmon”Vaccines could be added to food

ไทย ต้านทานไวรสั ใบดา่ งจุดวงแหวน (ทดสอบภาคสนาม) มะละกอ พรกิ ต้านทานไวรสั มะเขือเทศ ต้านทานไวรสัในหอ้ งทดลอง ข้าว ทนเคม็ , ตา้ นทานไวรสั กล้วยไม้ สีดอก, ตา้ นทานราสนิมและเพลย้ี ไฟ

ประโยชน์ของ GMOs1. เพื่อการปรบั ปรงุ พนั ธุ์ เช่น ผลิตพืชหรือสตั ว์ให้มคี วามตา้ นทานโรค2. เพื่อลดการใชป้ ริมาณสารเคมี เช่น สารเคมกี าจดั ศัตรูพชื หรือเพื่อลด ปริมาณการใชย้ าปฏชิ วี นะในสัตว์3. เพิ่มคุณค่าทางโภชนาการของส่งิ มชี ีวิตท่ีถกู นามาเปน็ อาหารทง้ั ของ คนและสตั ว์4. เพื่อเพิ่มผลผลิต หรือเป็นการสรา้ งสรรคพ์ ชื และสตั ว์พนั ธุใ์ หมท่ ี่มี คุณสมบัติโดดเด่นและเปน็ ประโยชน์ในแงเ่ ศรษฐกจิ เพ่ิมมูลคา่ หรือ พัฒนาสายพนั ธุจ์ ลุ ินทรียใ์ หผ้ ลติ สารพิเศษบางอยา่ งทีม่ นุษยต์ อ้ งการ

ขอ้ กังวลเกีย่ วกับ GMOs1. เกิดการถ่ายทอดยีนออกสสู่ ่ิงแวดล้อม ทาใหเ้ กิดผลกระทบ ตอ่ ความหลากหลายทางชวี ภาพเนอื่ งจากมพี ืช สัตว์ สายพันธใ์ุ หม่ ๆ ท่เี หนอื กว่าสายพนั ธุ์ด่งั เดมิ ในธรรมชาติ หรือลักษณะสาคญั บางอยา่ งถกู ถ่ายทอดไปยงั สายพนั ธอุ์ ่นื ท่ีไมพ่ ึงประสงค์ หรืออาจเกิดการวชั พืช, แมลงศตั รูพืช พันธใ์ุ หม่ ทมี่ คี วามสามารถตา้ นทานตอ่ ยาปราบศัตรูพชื \"super weed\" , \"super bug\"

2. สารพษิ บางชนิดทีใ่ ช้ปราบแมลงศตั รูพืช เชน่ BT อาจมี ผลกระทบต่อแมลงท่ีมีประโยชนช์ นดิ อน่ื ๆ เช่น ผเี สื้อ Monarch, แมลงเต่าทอง3. สารอาหารทไ่ี ดจ้ าก GMOs อาจมคี ณุ คา่ ทางโภชนาการไมเ่ ทา่ อาหารปกติ เช่น ถวั่ เหลอื ง GM มี isoflavone มากกวา่ ถวั่ เหลอื ง ธรรมดา ซ่งึ สารนอี้ ยใู่ นกล่มุ phytoestrogen เกิดความกงั วลวา่ การเพ่ิมขึ้นของฮอรโ์ มน estrogen อาจก่อให้เกิดอันตรายตอ่ ผ้บู รโิ ภค หรือไม่

มะเขอื เทศจเี อม็ โอทใ่ี ห้กลิ่มหอมของพืชพนั ธนุ์ านาชนิด แต่พบว่าผลมะเขอื จะมสี ีแดงสว่างหรือสีแดงเข้ม น้อยลงจากมะเขือเทศปกติ ทงั้ น้ีเพราะการดดั แปลง พันธุกรรมนีม้ ผี ลให้มะเขอื เทศจีเอ็มโอสรา้ งสาร ไลโคพีน (lycopene) ลดลงถึงคร่ึงหน่งึ ของมะเขือเทศ ท่วั ไป แตไ่ ปเพม่ิ การสร้างสารเทอรพ์ นี อยด์ (terpenoid) มากขนึ้ ซ่งึ เปน็ สารทที่ าใหเ้ กิดกลิน่ หอม ระเหย* ไลโคพีนเปน็ รงควตั ถหุ รอื สารท่ที าใหเ้ กดิ สแี ดงในมะเขือเทศ และเปน็อนพุ นั ธข์ องแคโรทนี อยด์ (carotenoid) รงควตั ถทุ ท่ี าให้เกิดสีเหลอื งหรอื สม้ ในผกั และผลไมต้ า่ งๆ ทง้ั ไลโคพีนและแคโรทีนอยดม์ ีคณุ สมบัติเปน็ สารตา้ นอนุมูลอิสระ (antioxidant)

4. การเกิดสารภมู แิ พ้ (allergen) ทไ่ี ดม้ าจากแหลง่ เดมิ ของยนี ทน่ี ามาใช้ทา GMOs เชน่ การใช้ยีนจากถว่ั บราซิล (Brazil nut) เพ่มิ คุณค่าโปรตีนในถัว่ เหลือง พบว่ามผี ้บู รโิ ภคกลุ่ม หนึ่งเกิดอาการแพ้เนืองจากไดร้ ับโปรตีนท่ีเป็นสารภูมิแพ้จาก ถั่วสายพันธน์ุ ้ี

5. เกดิ การดือ้ ยาในมนุษย์ เนื่องจากการใช้ marker gene ที่สรา้ งสาร ตอ่ ต้านยาปฏิชีวนะ(antibiotic resistance) - ถา้ ผบู้ ริโภคอยใู่ นระหว่างการใชย้ า จะทาให้การรักษาไม่ได้ผล หรือไม่ เนื่องจากมีสารต้านยาปฏชิ วี นะอยใู่ นรา่ งกาย - ถ้าเช้อื แบคทเี รยี ท่ีมอี ยู่ตามปกตใิ นรา่ งกายคน ไดร้ บั marker gene ดังกลา่ วเข้าไป จะทาให้เกดิ สายพันธ์ใุ หม่ท่ีมฤี ทธิ์ต้านทานยา ปฏิชีวนะหรือไม่

6. ทาให้การเพาะปลูกในภาคเกษตรตอ้ งพ่งึ พาสารเคมมี ากเกนิ ไป7. ทาใหส้ ารเคมีตกค้างในพชื มากเกินไป8. อาจเกิดการผูกขาดระบบเกษตรกรรม

จงแสดงความคดิ เหน็เกย่ี วกับ GMOsเขียนส่งคนละ 1 แผน่

การโคลนนง่ิ (Cloning) ความหมาย ของ การโคลนน่งิ (Cloning) การสร้างสิ่งมีชวี ติ ท่ีมลี ักษณะทางพันธุกรรมเหมอื นสิ่งมีชวี ิตตน้ แบบทุกประการและโดยไมต่ อ้ งผา่ นการสบื พนั ธุ์แบบใชเ้ พศวตั ถุประสงค์ของการโคลนน่งิ 1. การโคลนเพ่ือการบาบัดรกั ษา (therapeutic cloning) 2. การโคลนเพอ่ื การสืบพนั ธุ์ (reproductive cloning)



เซลลเ์ ตา้ นม(2n) (2n) แกะสีขาว กระต้นุ ดว้ ยไฟฟา้ ฯลฯ(Finn Dorset) เซลล์ไข่ยังไมผ่ สม(1n) ใสใ่ นมดลูก แกะหน้าดา แกะหนา้ ดา(Scottish Blackface) Dolly

\"คอปปี แคท \" (Copy Cat) หรือ ซซี ี (CC)แมวตวั แรกของโลกท่ีโคลนข้ึนโดยทีมนักวจิ ัยของมหาวิทยาลัยเทก็ ซสั เอแอนดเ์ อ็ม (Texas A&M University) ลกู แพะโคลนนิง (กลาง) กับแพะตน้ แบบเพศผู้(ขวา) โดยมีแม่อุ้มบุญ (ซา้ ย) ท่ีไมม่ คี วามข้องเกีย่ วทาง พันธกุ รรมยืนอยู่ขา้ งๆ โดย ดร.รงั สรรค์ พาลพา่ ย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยสี รุ นารี (มทส.)



กรงุ เทพธุรกิจออนไลน์ 22 มกราคม พ.ศ. 2551 นกั วทิ ย์สหรัฐโคลนตวั ออ่ นมนษุ ย์ บริษัทสเตมมาเจน ประกาศวา่ ประสบความสาเร็จในการโคลนตัวอ่อนมนษุ ย์ เปน็คร้ังแรกจากเซลลผ์ วิ หนงั ของผ้ใู หญ่ โดยใช้เทคนคิ เดยี วกบั การโคลนแกะดอลล่ี โดยการเจาะเซลล์ไข่สตรที ไ่ี ด้รบั บรจิ าค และฉดี นวิ เคลยี สของเซลลผ์ ิวหนังผชู้ ายลงไป ตวั อ่อนที่ได้จากโคลนน่ิง แลดูแข็งแรง แมจ้ ะไมม่ ผี ู้ใดทราบว่า ตัวอ่อนทไี่ ดจ้ ากการโคลนน่ิงจะแขง็ แรงพอจนสามารถเติบโตเปน็ ทารกตอ่ ไปไดห้ รือไม่

ถา้ เทคนคิ การโคลนนงิในมนุษยป์ ระสบผลสาเร็จนกั ศึกษาจะคิดทาโคลนของตัวเองหรือไม่ เพราะเหตใุ ด

ประโยชน์ของการโคลนนง่ิ• มนษุ ยส์ ามารกาหนดลกั ษณะและคณุ ภาพของพืชหรอื สัตวท์ ี่ ตอ้ งการได้• สามารถใช้วธิ โี คลนนงิ่ ในการอนุรักษพ์ นั ธ์สตั ว์หรอื พชื ทหี่ ายาก หรอื กาลงั จะสบู พนั ธ์ไุ ด้

What are Stem Cells ???

1234

Stem cells หรือ เซลล์ต้นกาเนิด เป็นเซลล์ทพ่ี ร้อมจะเจรญิ เตบิ โตแบง่ ตัวเองขน้ึ มาใหม่ และเปล่ยี นแปลงไปทาหนา้ ที่อย่างใดอย่างหนง่ึ

Stem cells มีคุณสมบัติที่แตกตา่ งจาก cells ชนดิ อ่ืนๆ ดังตอ่ ไปนี้1. เป็น unspecialized cells ซึง่ หมายถึง cells ที่ยังไม่มีการพฒั นาเป็น cells ชนดิ ใดชนดิ หนึง่

2. มคี วามสามารถในการแบง่ ตวั และยังคงรักษาคุณสมบัติเดมิ ได้ ในระยะเวลานาน

3. มคี วามสามารถในการเปลยี่ นไปเป็นเซลลท์ ่ีทาหนา้ ที่ เฉพาะเจาะจงได้ เมื่ออยูใ่ นสภาวะทีเ่ หมาะสม

ประโยชนข์ อง Stem Cells สามารถรกั ษาอาการปว่ ยอันเนอื่ งมาจากเซลล์ เน้อืเย้ือ หรอื อวยั วะท่ีเสียหายหรอื เสื่อมสภาพไป โดยหวังวา่stem cells จะพฒั นาไปเปน็ อวยั วะตามต้องการ

ตัวอยา่ งการปลูกถา่ ยเซลลต์ น้ กาเนดิ

การรักษาด้วย Stem Cells



“Stem Cells”แบง่ เป็น 2 ประเภทตามแหล่งกาเนดิ คอื สเตมเซลลจ์ ากตวั ออ่ น (Embryonic stem cell) และสเตมเซลลร์ ่างกาย (adult stem cell)



สเตม เซลล์จากตัวออ่ น (Embryonic stem cell)

1.จากเซลลต์ วั ออ่ นในระยะ Blastocyst Stages of Embryogenesis Day 1 Day 2 Day 3-4Fertilized egg 2-cell embryo Multi-cell embryo Day 11-14 Day 5-6Tissue Differentiation Blastocyst

สเตมเซลล์รา่ งกาย(Adult stem cell หรอื Somatic stem cell หรอื Mature stem cell)

Adult stem cellรก ไขกระดูก  เซลลไ์ ขมันสายสะดือ เซลลร์ ากฟัน (จากการผา่ ตัดลดนา้ หนักเลือด เซลลผ์ วิ หนงั  ฯลฯ

การบรจิ าคเซลลต์ ้นกาเนดิ1. ผ่านทางเส้นเลือดดาใหญ่ในร่างกาย มีการนาเคร่ืองเก็บ เซลล์ตน้ กาเนิดมาใชใ้ นขน้ั ตอนการเก็บเซลล์ตน้ กาเนดิ2. วธิ กี ารเจาะดูดเลือดที่มเี ซลลต์ ้นกาเนิดจากไขกระดกู3. ผ่านทางรกได้ ซึ่งสูตินรีแพทย์จะทาการเก็บเซลล์ต้น กาเนิดจากรกหลังจากทาคลอดผู้บริจาคและเด็กเสร็จ สมบรู ณแ์ ลว้