เทคนิคการแก้ไขยีนหรือการแก้ไขจีโนม (gene/genome editing) เป็นการเปลี่ยนแปลงดีเอ็นเอเป้าหมายโดยการตัดดีเอ็นเอในจีโนมของสิ่งมีชีวิต และทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงยีนในระหว่างกระบวนการซ่อมแซมดีเอ็นเอ เทคนิคการแก้ไขยีนระบบ CRISPR/Cas9 ได้รับความสนใจและมีประสิทธิสูง ทำหน้าที่คล้ายกรรไกรทางพันธุกรรมสามารถตัดแต่งดีเอ็นเอในพืช สัตว์ และจุลินทรีย์ได้อย่างแม่นยำสูงมาก เทคนิค CRISPR/Cas9 ถูกคิดค้นโดยนักวิทยาศาสตร์ 2 ท่าน คือ เอมมานูเอล ชาน์เพนเทียร์ (Emmanuelle Charpentier) และเจนนิเฟอร์ เอ โดด์นา (Jennifer A. Doudna) ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมี ในปี ค.ศ. 2020
ประเทศญี่ปุ่นใช้เทคนิคแก้ไขยีนระบบ CRISPR/Cas9 ผลิตมะเขือเทศแก้ไขยีน 1 ชนิด และปลาแก้ไขยีน 2 ชนิด รวมทั้งหมด 3 รายการ ได้รับอนุญาตให้จำหน่ายและบริโภคเป็นอาหารได้แล้ว โดยไม่ต้องผ่านการตรวจสอบเหมือนอาหารที่มาจากสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม เนื่องจากเทคนิคการแก้ไขยีนไม่มีการใส่ดีเอ็นเอแปลกปลอม (foreign gene) เข้าไปในสิ่งมีชีวิต
ญี่ปุ่นพัฒนามะเขือเทศพันธุ์ Sicilian Rouge High GABA ของบริษัท Sanatech Seed โดยใช้เทคโนโลยีการแก้ไขยีนระบบ CRISPR/Cas9 เพื่อให้มี gamma-aminobutyric acid (GABA) ปริมาณสูง GABA เป็นกรดอะมิโนที่พบได้ในพืช สัตว์ และแบคทีเรีย ทำหน้าที่เป็นสารสื่อประสาท ช่วยให้ผ่อนคลาย และช่วยลดความดันโลหิต มะเขือเทศแก้ไขยีนนี้มีปริมาณ GABA สูงกว่ามะเขือเทศทั่วไป 4-5 เท่า
เอนไซม์ glutamate decarboxylase (GAD) เป็นเอนไซม์หลักในการสังเคราะห์ GABA ประกอบด้วยโดเมน (autoinhibitory domain) ด้าน C-terminal ที่ทำหน้าที่ยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ เมื่อกำจัดโดเมนนี้ออก จะทำให้เพิ่มการทำงานของเอนไซม์ ในจีโนมของมะเขือเทศมียีน GAD 5 ยีน การกำจัด autoinhibitory domain ของยีน SIGAD2 และ SIGAD3 โดยเทคนิคการแก้ไขยีนระบบ CRISPR/Cas9 ทำให้เพิ่มปริมาณ GABA สะสมอยู่ในมะเขือเทศแก้ไขยีนในปริมาณสูง โดยญี่ปุ่นได้ประกาศว่ามะเขือเทศแก้ไขยีน จะไม่ถูกควบคุมเหมือนพืชและผลิตภัณฑ์ที่มาจากพืชดัดแปลงพันธุกรรม
นอกจากนี้ประเทศญี่ปุ่น ยังได้พัฒนาปลาแก้ไขยีนด้วยเทคนิค CRISPR/Cas9 จำนวน 2 ชนิด ซึ่งได้รับอนุญาตให้จำหน่ายได้แล้ว ได้แก่ ปลาปักเป้าเสือ (tiger puffer fish) ได้รับการแก้ไขยีน leptin receptor gene ด้วยระบบ CRISPR ยีนนี้มีรหัสสร้างโปรตีนที่ทำหน้าที่ควบคุมความอยากอาหาร เมื่อทำการแก้ไขยีนจะทำให้ยีนนี้หยุดการทำงาน ทำให้ปลาแก้ไขยีนมีความอยากอาหารและน้ำหนักตัวเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ปลาแก้ไขยีนมีน้ำหนักมากกว่าปลาปักเป้าเสือทั่วไปถึง 1.9 เท่า อีกชนิดหนึ่ง คือ ปลาทรายแดง (red sea bream fish) ได้รับการแก้ไขยีน myostatin gene ด้วยระบบ CRISPR ยีนนี้มีรหัสสร้างโปรตีนมัยโอสแตตินที่ทำหน้าที่ควบคุมการเจริญเติบโตของกล้ามเนื้อไม่ให้มากเกินไป เมื่อทำการแก้ไขยีนจะทำให้ยีนนี้หยุดการทำงาน ทำให้ปลาแก้ไขยีนมีขนาดใหญ่กว่าปลาทรายแดงทั่วไปถึง 1.2 เท่า เมื่อเลี้ยงด้วยปริมาณอาหารที่เท่ากัน เมื่อเลี้ยงปลาแก้ไขยีนทั้ง 2 ชนิดนี้ จะช่วยลดต้นทุนการผลิตได้
เอกสารอ้างอิง
สัมมนา Webinar เรื่อง Gaba Tomato and GM Eggplant : Thailand’s Opportunities” เมื่อวันที่ 21 มิถุนายน 2566 ผ่านระบบออนไลน์ ด้วยโปรแกรม Zoom จัดโดยสมาคมเทคโนโลยีชีวภาพสัมพันธ์ (Biotechnology Alliance Association; BAA)
Nonaka S, Arai C, Takayama M, Matsukura C, Ezura H. Efficient increase of ɣ-aminobutyric acid (GABA) content in tomato fruits by targeted mutagenesis. Sci Rep. 2017 Aug 1;7(1):7057
https://www.isaaa.org/kc/cropbiotechupdate/files/thai/thai-2021-03-24.pdf
https://kasettumkin.com/agriculture-news/article_64832
https://www.nature.com/articles/s41587-021-01197-8