เล่มที่ 40
การโคลนนิ่งสัตว์
สามารถแชร์ได้ผ่าน :
การประยุกต์ใช้การโคลนนิ่ง

            ปัจจุบันมีสัตว์หลายชนิดที่เกิดจากวิธีการโคลนนิ่ง ได้แก่ แกะ โค หนูถีบจักร สุกร แมว กระต่าย ม้า หนูขาว เฟอร์เร็ต กระบือ และอูฐ ทำให้นักวิทยาศาสตร์ให้ความสนใจในการศึกษาเรื่องต่างๆ แตกแขนงออกไปมากขึ้น เช่น การดัดแปรพันธุกรรมของเซลล์ต้นแบบ ก่อนที่จะนำมาโคลนนิ่งการนำตัวอ่อนที่ผลิตได้จากการโคลนนิ่งมาผลิตเซลล์ต้นกำเนิด การโคลนนิ่ง เพื่อนำไปใช้ในการรักษาโรค ทางการแพทย์ การโคลนนิ่งเพื่ออนุรักษ์และเพิ่มจำนวนสัตว์ที่ใกล้สูญพันธุ์ โดยมีรายละเอียดดังนี้

๑  การโคลนนิ่งเพื่อประโยชน์ทางการแพทย์และการรักษาโรค

๑.๑ การโคลนนิ่งผลิตเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนเพื่อใช้รักษาโรค

            เซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อน (embryonic stem cell) ได้จากตัวอ่อนระยะก่อนฝังตัว เป็นเซลล์ที่ยังไม่มีหน้าที่เฉพาะเจาะจง สามารถแบ่งเซลล์ได้อย่างไม่จำกัด มีความสามารถในการพัฒนาไปเป็นเซลล์ใดๆ ก็ได้ เมื่อได้รับการกระตุ้นที่เหมาะสม จากสภาวะแวดล้อม หรือจากสารอาหารที่ใช้เลี้ยงเซลล์ การผลิตตัวอ่อน เพื่อนำมาผลิตเซลล์ต้นกำเนิดนั้น สามารถทำได้ โดยการใช้ตัวอ่อนที่เกิดจากการปฏิสนธิตามธรรมชาติ การทำปฏิสนธิในหลอดแก้ว หรือการโคลนนิ่ง แล้วนำตัวอ่อน ที่อยู่ในระยะบลาสโตซีสต์มาสกัดแยกเซลล์ไอซีเอ็ม (ICM: Inner Cell Mass) จากนั้น นำเซลล์ไอซีเอ็มที่ได้ มาเลี้ยงบนเซลล์พี่เลี้ยง ในน้ำยาที่เหมาะสมนาน ๕-๗ วัน หลังจากนั้นเซลล์ไอซีเอ็มจะเจริญเป็นเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อน


กลุ่มเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนมนุษย์ (ตรงกลาง)

            ตัวอ่อนที่เกิดจากการปฏิสนธิตามธรรมชาติและการปฏิสนธิในหลอดแก้ว จะมีสารพันธุกรรม ของพ่อและแม่ปนกันอยู่ เมื่อนำตัวอ่อนที่ได้มาผลิตเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อน เพื่อใช้รักษาคนไข้ อาจทำให้ร่างกายเกิดการต่อต้านเซลล์ที่ปลูกถ่าย แม้จะเป็นบุคคลใกล้ชิดทางพันธุกรรมก็ตาม การนำวิธีการโคลนนิ่งมาใช้ผลิตตัวอ่อน ระยะบลาสโตซีสต์ เพื่อนำตัวอ่อนที่ได้มาผลิตเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อน จึงเป็นวิธีที่กำลังศึกษากันอย่างแพร่หลาย เพราะสามารถใช้เซลล์จากผู้ป่วย มาเป็นเซลล์ต้นแบบในการโคลนนิ่ง เพื่อผลิตเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนได้ ซึ่งเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนที่ได้ จะมีการแสดงออกของระบบภูมิคุ้มกันเหมือนกับผู้ป่วย ที่เป็นเจ้าของเซลล์ต้นแบบ ทำให้สามารถนำไปใช้รักษาผู้ป่วย โดยไม่มีการต่อต้าน ของระบบภูมิคุ้มกัน เรียกวิธีนี้ว่า การรักษาด้วยเซลล์ต้นกำเนิดที่มีระบบภูมิคุ้มกัน เหมือนคนไข้ (patient-specific stem cell therapy) ทั้งนี้ เซลล์ต้นกำเนิดจะต้องกระตุ้น ให้พัฒนาไปเป็นเซลล์เป้าหมายที่ต้องการ นำไปรักษาคนไข้ จึงจะสามารถใช้งานได้จริง เช่น กระตุ้นให้เป็นเซลล์บีตา (beta cell) ที่ผลิตอินซูลิน สำหรับนำไปปลูกถ่ายให้แก่คนไข้ เพื่อให้ผลิตอินซูลินออกมารักษาโรคเบาหวานในกรณีป่วยเป็นโรคเบาหวานชนิดที่ ๑ หรือการผลิตเซลล์ประสาทที่สามารถผลิตสารสื่อประสาทโดปามีน เพื่อนำมาใช้รักษาผู้ป่วยโรคพาร์กินสัน ซึ่งมีการทดลองโคลนนิ่งเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนได้เป็นผลสำเร็จในลิงวอก เมื่อ พ.ศ. ๒๕๕๐ และล่าสุดใน พ.ศ. ๒๕๕๖ ได้ประสบความสำเร็จในมนุษย์

๒. การโคลนนิ่งสัตว์ทดลองเพื่อใช้ในงานวิจัย

            สัตว์ที่นิยมนำมาใช้ในการทดลองส่วนมากคือ สัตว์วงศ์หนู ซึ่งจากการทดลองครั้งหนึ่งๆ ต้องใช้สัตว์ทดลองเป็นจำนวนมาก เพื่อให้ได้ความแม่นยำหลังคำนวณค่าทางสถิติ ส่วนหนึ่งเป็นเพราะสัตว์แต่ละตัวที่ใช้ทดลอง มีลักษณะทางพันธุกรรม ไม่เหมือนกันทุกประการ จึงทำให้มีการตอบสนองต่อการทดลองไม่เท่ากัน การที่จะลดความแปรปรวนเหล่านี้ลงได้ จะต้องทำ โดยเพิ่มจำนวนสัตว์ทดลองให้มากขึ้น การผลิตสัตว์ทดลองที่มีความเหมือนกันทุกประการโดยวิธีการโคลนนิ่ง ทำให้ความแปรปรวน ของผลการทดลองมีน้อยลง และใช้สัตว์ทดลองน้อยลง แต่ก็ยังให้ผลการทดลองที่น่าเชื่อถือได้เหมือนเดิม นอกจากสัตว์วงศ์หนูแล้ว เฟอร์เร็ตยังเป็นสัตว์ที่น่าสนใจในการทำโคลนนิ่ง เพื่อนำลูกที่ได้มาทำการทดสอบต่างๆ ในการวิจัย เนื่องจากเฟอร์เร็ต เป็นสัตว์ที่นิยมใช้ในการศึกษาเกี่ยวกับกลไกที่ทำให้เกิดโรคของไวรัส รวมถึงการศึกษาเกี่ยวกับการทำให้เกิดโรค โดยไวรัสไข้หวัดใหญ่ในมนุษย์ด้วย ทั้งนี้ มีรายงานความสำเร็จในการทำโคลนนิ่งเฟอร์เร็ตใน พ.ศ. ๒๕๔๙ อย่างไรก็ตาม การโคลนนิ่งยังมีปัญหาเกี่ยวกับอัตราการแท้งสูง นอกจากนี้ยังมีการตายก่อนเกิด ระหว่างเกิด และหลังเกิดมาก จำเป็นต้องหาทางแก้ไขปัญหาเหล่านี้ จึงจะทำให้สามารถผลิตลูกสัตว์โคลนนิ่งได้จำนวนมากพอต่อการนำไปใช้ในงานวิจัย


การโคลนนิ่งสัตว์ทดลอง เพื่อใช้ในการวิจัย

๓. การโคลนนิ่งเพื่อผลิตยารักษาโรค

            การโคลนนิ่งเพื่อการผลิตยารักษาโรคต้องมีการดัดแปรพันธุกรรมของเซลล์ต้นแบบก่อน แล้วจึงนำเซลล์ต้นแบบเหล่านั้นมาโคลนนิ่ง การดัดแปรพันธุกรรม หมายถึง การนำเอายีนอื่นมาแทรกเข้าในจีโนมของเซลล์ต้นแบบ โดยยีนที่อยู่ในจีโนมของเซลล์ต้นแบบ จะสามารถถ่ายทอดไปยังลูกหลานได้ ยีนที่นำมาใส่เพิ่มนี้มีประโยชน์ในด้านต่างๆ เช่น เป็นยีนที่ควบคุมการผลิตเอนไซม์ ฮอร์โมน และโปรตีนต่างๆ ที่มีคุณค่าและมีประโยชน์ต่อมนุษย์ โดยเป็นโปรตีนที่ใช้ในการบำบัดรักษา (therapeutic protein) เช่น ยีนแอลฟา-๑-แอนไททริปซิน (alpha-1-antitrypsin) ใช้ในการรักษาโรคซิสติกไฟโบรซีส (Cystic Fibrosis: CF) และภาวะมีอากาศในเนื้อเยื่อ (emphysema) ยีนฮิวแมนแฟกเตอร์ ๘ (human factor VIII) และแฟกเตอร์ ๙ (factor IX) ใช้รักษาโรคฮีโมฟิเลีย (hemophilia) ดังนั้น การดัดแปรพันธุกรรมของเซลล์ต้นแบบก่อนนำมาโคลนนิ่ง จะเป็นประโยชน์อย่างมาก เพราะเซลล์ต้นแบบที่ดัดแปรพันธุกรรมแล้วสามารถเลี้ยงให้เพิ่มจำนวนได้อย่างไม่จำกัดในสภาวะที่เหมาะสม เมื่อนำเซลล์ต้นแบบ ที่ดัดแปรพันธุกรรมแล้วไปโคลนนิ่ง  ตัวอ่อนทุกตัวที่ผลิตได้จะเป็นตัวอ่อนดัดแปรพันธุกรรม และเมื่อนำตัวอ่อนถ่ายโอนให้ตัวรับ จะมีโอกาสได้สัตว์ดัดแปรพันธุกรรมเกิดมาจำนวนมาก การผลิตโคดัดแปรพันธุกรรมถูกนำมาใช้ประโยชน์กันอย่างแพร่หลาย ในการผลิตโปรตีนที่มีประโยชน์ต่อมนุษย์ หรือโปรตีนที่ใช้ในการรักษาโรคซึ่งมีมูลค่าสูง เพราะสามารถผลิตได้ในปริมาณมาก โดยการให้โปรตีนเหล่านั้น หลั่งออกมากับน้ำนม และนำน้ำนมมาสกัดโปรตีนที่ต้องการ จากนั้นจึงทำให้บริสุทธิ์ ปัจจุบัน มีบริษัทหลายแห่งที่ทำวิจัย เพื่อผลิตโปรตีนทางการแพทย์ที่ใช้ในการรักษาโรค โดยการผลิตสัตว์ดัดแปรพันธุกรรม

๔. ผลิตอวัยวะสำรองสำหรับปลูกถ่ายให้แก่ผู้ป่วย

            นอกจากการดัดแปรพันธุกรรมของเซลล์ต้นแบบจะมีประโยชน์ในด้านการศึกษาวิจัย และผลิตโปรตีนทางการแพทย์ ที่ใช้ในการรักษาโรคแล้ว การนำเซลล์ต้นแบบที่ดัดแปรพันธุกรรมแล้วมาโคลนนิ่ง ยังมีประโยชน์ เพื่อศึกษาวิจัย ด้านการปลูกถ่ายเซลล์ เนื้อเยื่อ หรือระหว่างอวัยวะของสัตว์ชนิดหนึ่งไปยังสัตว์อีกชนิดหนึ่ง หรือเรียกว่า การปลูกถ่ายข้ามชนิดสัตว์ (xenotransplantation) ในสหรัฐอเมริกามีการปลูกถ่ายอวัยวะกันมากในแต่ละปี และยังมีผู้ป่วย ที่รอการปลูกถ่ายอวัยวะเป็นจำนวนมาก การผลิตอวัยวะสำรอง เพื่อใช้ปลูกถ่ายให้แก่มนุษย์มักศึกษาโดยใช้สุกรเป็นสัตว์ทดลอง หลายคนสงสัยว่าทำไมต้องเป็นสุกร เนื่องจากสัตว์ในวงศ์ไพรเมต เช่น ลิงชนิดต่างๆ น่าจะมีลักษณะทางพันธุกรรม ที่ใกล้เคียงกับมนุษย์มากกว่าสุกร แต่ปัจจุบันการโคลนนิ่งลิงโดยใช้เซลล์ร่างกายลิงเป็นเซลล์ต้นแบบยังไม่ประสบความสำเร็จ

            เมื่อได้พิจารณาจากสัตว์หลายชนิดที่ประสบความสำเร็จในการโคลนนิ่งแล้ว ก็พบว่าสุกรเป็นสัตว์ที่เหมาะสมมากกว่าสัตว์ชนิดอื่น เนื่องจากอวัยวะของสุกรมีขนาดใกล้เคียงกับอวัยวะของมนุษย์ การโคลนนิ่งสุกรจึงประสบความสำเร็จเป็นอย่างดี นอกจากนี้ สุกรให้ลูกเป็นครอก ครอกละหลายตัว ดังนั้น ถ้าสามารถผลิตสุกรดัดแปรพันธุกรรมจากการโคลนนิ่ง แล้วนำสุกรที่ผลิตได้ ไปผสมพันธุ์ให้เพิ่มจำนวนมากๆ ก่อนที่จะนำอวัยวะนั้นมาปลูกถ่ายให้แก่มนุษย์ ก็น่าจะมีความเป็นไปได้สูง


ภาพเขียนแสดงการผลิตอวัยวะสำรองของสุกรสำหรับปลูกถ่ายให้แก่ผู้ป่วย

            การปลูกถ่ายอวัยวะสุกรให้แก่มนุษย์นั้นไม่สามารถทำได้โดยตรง เนื่องจากตามธรรมชาติพบว่า เซลล์ของสุกรมียีน ที่ผลิตเอนไซม์ บีตา ๑, ๓ กาแลกโตซิลทรานสเฟอเรส (beta 1, 3 galactocyl transferase) ซึ่งมีสารจำพวกกาแลกโทส (galactose) อยู่บนผิวเซลล์ เมื่อนำอวัยวะสุกรไปปลูกถ่ายให้แก่มนุษย์ จะทำให้ระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์สามารถตรวจจับความแปลกปลอม ของเซลล์สุกรได้ ดังนั้น ร่างกายของมนุษย์จึงเกิดการต่อต้านขึ้น แต่หากลบการแสดงออกของยีนที่ผลิตเอนไซม์บีตา ๑, ๓ กาแลกโตซิลทรานสเฟอเรสออกจากเซลล์สุกรก่อนที่จะนำมาโคลนนิ่ง จากนั้น จึงนำอวัยวะของสุกรมาปลูกถ่ายให้แก่มนุษย์ ก็จะทำให้ประสบความสำเร็จดีขึ้น เนื่องจากระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์ไม่พบความแตกต่างบนผิวเซลล์สุกร ทั้งนี้ มีการผลิตสุกรโคลนนิ่งที่ไม่มียีนที่ผลิตเอนไซม์บีตา ๑, ๓ กาแลกโตซิลทรานสเฟอเรสเกิดมาแล้วหลายตัว

แม้ว่าจะสามารถผลิตสุกรที่ไม่มียีนที่ผลิต เอนไซม์บีตา ๑, ๓ กาแลกโตซิลทรานสเฟอเรสได้แล้วก็ตาม แต่ก็ยังไม่สามารถนำอวัยวะ ของสุกรไปปลูกถ่ายให้แก่ผู้ป่วยได้ เนื่องจากยังมีความวิตกกังวลในเรื่องอวัยวะของสุกรที่อาจมีเชื้อโรคต่างๆ ที่ติดต่อถึงคนได้ จึงจำเป็นต้องผลิตสุกรที่มีความปลอดเชื้อโรคต่างๆ ก่อน จึงจะสามารถนำไปใช้ปลูกถ่ายให้แก่มนุษย์ได้จริง

๒. การโคลนนิ่งเพื่อเพิ่มจำนวนของสัตว์ป่า สัตว์ใกล้สูญพันธุ์ หรือสัตว์สูญพันธุ์

โดยทั่วไปวิธีการโคลนนิ่งสามารถแบ่งออกเป็น ๓ ชนิด ได้แก่

๑. การโคลนนิ่งภายในชนิดเดียวกัน (Intraspecies cloning)

เป็นวิธีการใช้เซลล์ต้นแบบและไซโทพลาซึมผู้รับของสัตว์ชนิดเดียวกันมาโคลนนิ่ง

๒. การโคลนนิ่งข้ามชนิดและข้ามสกุล (Interspecies and genus cloning)

เป็นวิธีการใช้เซลล์ต้นแบบของสัตว์ชนิดหนึ่ง และใช้ไซโทพลาซึมผู้รับของสัตว์อีกสกุลหนึ่งมาโคลนนิ่ง

๓. การโคลนนิ่งข้ามสกุล (Intergeneric cloning)

เป็นวิธีการใช้เซลล์ต้นแบบของสัตว์สกุลหนึ่ง และใช้ไซโทพลาซึมผู้รับของสัตว์อีกสกุลหนึ่งมาโคลนนิ่ง

            วิธีการโคลนนิ่งเพื่อเพิ่มจำนวนสัตว์ใกล้สูญพันธุ์มักใช้เทคนิควิธีการโคลนนิ่งข้ามชนิด ซึ่งก็คือ การนำไข่หรือไซโทพลาซึมผู้รับ จากสัตว์คนละชนิดกันกับสัตว์เจ้าของเซลล์ต้นแบบมาใช้ เพื่อสนับสนุนการเจริญเติบโตของตัวอ่อน เช่น การโคลนนิ่งกระทิง โดยใช้เซลล์ต้นแบบจากผิวหนังกระทิง (Bos gaurus) แต่ใช้ไซโทพลาซึมผู้รับจากไข่โค (Bos taurus และ Bos indicus) ในอดีตการเพิ่มจำนวนสัตว์ใกล้สูญพันธุ์นิยมใช้วิธีการปฏิสนธิในหลอดแก้วและการถ่ายโอนตัวอ่อน แต่ปัจจุบัน การโคลนนิ่งข้ามชนิด เข้ามามีบทบาทสำคัญเป็นอย่างมากในการเพิ่มจำนวนสัตว์ใกล้สูญพันธุ์ และมีการศึกษาวิจัยเพิ่มเติมอยู่ตลอดเวลา เริ่มตั้งแต่ พ.ศ. ๒๕๔๑ เป็นต้นมา มีการรวบรวมเก็บข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับการโคลนนิ่งสัตว์ใกล้สูญพันธุ์หลายๆ ชนิด เช่น การทดสอบ หาไซโทพลาซึมผู้รับที่เหมาะสมสำหรับการโคลนนิ่งสัตว์ต่างชนิดและต่างสกุล ซึ่งจากการรวบรวมข้อมูลพบว่า มีไข่ จากสัตว์หลายชนิดที่นิยมนำมาศึกษา เพื่อใช้เป็นไซโทพลาซึมผู้รับ เช่น ไข่แมว ไข่กระต่าย ไข่โค แต่ไข่โคจะเป็นที่นิยมมากที่สุด เนื่องจากให้อัตราการเจริญของตัวอ่อนได้ดีกว่าไข่จากสัตว์ชนิดอื่นๆ สามารถนำมาใช้เป็นไซโทพลาซึมผู้รับ สำหรับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมต่างชนิดได้ หรือเรียกว่าเป็น ไซโทพลาซึมสากล (universal recipient cytoplasm) นอกจากนี้ มีการทดลองนำไข่กระบือมาใช้เป็นไซโทพลาซึมผู้รับสำหรับโคลนนิ่งโคเช่นกัน พบว่า ไข่กระบือ สามารถนำมาใช้เป็นไซโทพลาซึมผู้รับ สำหรับโคได้ แต่อัตราการเจริญของตัวอ่อนต่ำกว่าการใช้ไข่โค นอกจากไข่ของสัตว์ชนิดต่างๆ ตามที่ได้กล่าวมาแล้ว ยังมีไข่ของสัตว์ที่อยู่ในวงศ์ (family) เดียวกับสัตว์ต้นแบบ สามารถนำมาใช้เป็นแหล่งไซโทพลาซึมผู้รับได้เป็นอย่างดี เช่น การทดลองโคลนนิ่งเสือเกาหลี ที่มีวัตถุประสงค์ เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพของไข่โค ที่มีคุณสมบัติเป็นไซโทพลาซึมสากลกับไข่แมวที่เป็นสัตว์วงศ์เดียวกับเสือว่า ไข่ของสัตว์ชนิดใด ที่สามารถนำมาใช้เป็นแหล่งไซโทพลาซึมผู้รับสำหรับเสือเกาหลีได้ดีที่สุด จากผลการทดลองสรุปได้ว่า ไข่แมว สามารถใช้เป็นไซโทพลาซึมผู้รับสำหรับเสือเกาหลีได้ดีกว่าไข่โค