<script language="JavaScript" src="http://www.vcharkarn.com/javafeed/article/35777" type="text/javascript"></script>

คู่หูโนเบล กับ พิศวงแห่ง RNA สายคู่ เมื่อมูลนิธิโนเบล ประเทศสวีเดน ประกาศรายชื่อนักวิทยาศาสตร์ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ 2006 ออกมาในวันที่ 2 ตุลาคม 2006 หลายคนในวงการวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ผู้เขียน: ดร. นำชัย ชีววิวรรธน์ ชมแล้ว: 33,028 ครั้ง post ครั้งแรก: Wed 19 March 2008, 4:15 pm ปรับปรุงล่าสุด: Fri 21 March 2008, 11:42 am อยู่ในส่วน: ชีววิทยา, เคมี, วิทยาศาสตร์, เทคโนโลยีชีวภาพ, สุขภาพทั่วไป

 ดร. นำชัย ชีววิวรรธน์
                                                                            หน่วยบริหารจัดการความรู้
ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (ไบโอทค)
สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ
กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ขอบคุณข้อมูลภายใต้ความร่วมมือของนิตยสาร @ll Biotech และ วิชาการ.คอม
http://www.biotec.or.th/Guru/

เครก เมลโล (ซ้าย) และ แอนดรูว์ ไฟร์ คู่หูนักวิทยาศาสตร์ เจ้าของรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ปี 2006 (ลิขสิทธิ์ภาพ: Standford และ UMASS)

               เมื่อมูลนิธิโนเบล ประเทศสวีเดน ประกาศรายชื่อนักวิทยาศาสตร์ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ 2006 ออกมาในวันที่ 2 ตุลาคม 2006   หลายคนในวงการวิทยาศาสตร์ชีวภาพ คงไม่รู้สึกประหลาดใจเลยแม้แต่น้อยว่า เหตุใด ศ. เครก เมลโล (Craig Mello) และ ศ. แอนดรูว์ ไฟร์ (Andrew Fire) คู่หูดูโอ ผู้ค้นพบและเป็นผู้เปิดเผยความน่าอัศจรรย์ใจของ RNA สายคู่ เมื่อปี 1998 ในวารสาร Nature สมควรได้รับรางวัลดังกล่าวหรือไม่   เพราะพวกเขาเชื่อกันว่า หากทั้งคู่ไม่เสียชีวิตไปเสียก่อน คงจะได้รับรางวัลนี้ในไม่กี่ปีนี้อย่างแน่นอน บางคนอาจจะถึงขั้นสงสัยว่า ทำไมทั้งสองคนยังไม่ได้รับรางวัลนี้สักที 

                แต่คนทั่วไปคงจะงงไม่น้อยว่า เหตุใดกันหนอที่ชายคู่นี้ จึงสมควรได้รับรางวัลดังกล่าว ยิ่งดูไปที่ผลงานว่า เป็นผู้ร่วมค้นพบกลไก RNA interference หรือ RNAi คงต้องมีคนยกมือขึ้นเกาหัวกันแกรกๆ เป็นแถวๆ ว่า คำๆ นี้หมายถึงอะไรกันแน่ ... สมัยเป็นนักเรียน นักศึกษาก็ไม่เคยได้ยินมาก่อนเลย

             อย่ากระนั้นเลย ... ตามมาดูกันดีกว่าครับว่า ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ในปีล่าสุดนี้ มีฝีมือสมศักดิ์ศรีมากน้อยเพียงใด และการค้นพบของพวกเขามีความสำคัญขนาด “พลิกฟ้าคว่ำดิน” ชนิดที่ต้องให้รางวัลโนเบลเป็นรางวัลได้อย่างไร

 ลูกชายนักล่าไดโนเสาร์
           ดร. เมลโล ยังจำคืนวันในวัยเยาว์ซึ่งคุณพ่อ ผู้เป็นนักโบราณคดีในสถาบันสมิธโซเนียน มักจะพาไปผจญภัยตามล่าฟอสซิล (fossil) ไดโนเสาร์ในแถบตะวันตกของสหรัฐอเมริกา อยู่เนืองๆ และนี่เองย่อมเป็นแรงบันดาลใจให้เด็กชายเมลโลในยามนั้น รู้สึกว่า “แม้จะเป็นเพียงแค่เด็ก แต่ผมก็รู้สึกหลงใหลในแนวคิดเรื่องอดีตอันไกลโพ้น ประวัติศาสตร์ของโลก และจุดกำเนิดของชีวิตมนุษย์”
           ครั้นพอเข้าเรียนในระดับมัธยมในช่วงทศวรรษ 1970 เด็กชายเมลโลก็หันเหมาสนใจพันธุวิศวกรรม (genetic engineering) อย่างจริงจัง ด้วยประทับกับความสำเร็จในยุคนั้น ที่นักวิทยาศาสตร์เพิ่งจะเริ่มรู้จักกับยีนอินซูลินของมนุษย์ แต่ในเวลาไม่นานก็กลับสามารถใส่ยีนดังกล่าวเข้าไปในแบคทีเรีย และควบคุมให้แบคทีเรียสร้างฮอร์โมนดังกล่าวได้อย่างไม่จำกัด ซึ่งมีผลเปลี่ยนแปลงชีวิตของผู้ป่วยเบาหวานนับล้านๆ คนทั่วโลก ให้ดีขึ้นอย่างมากมาย จากที่ก่อนหน้านั้นต้องอาศัยอินซูลินที่สกัดจากหมูและวัว  
           “แนวคิดที่ว่า งานวิจัยสามารถเกิดผลกระทบต่อสุขภาพมนุษย์อย่างแท้จริง ทำให้ผมอดประหลาดใจไม่ได้” ดร.เมลโลรำลึกถึงเรื่องในสมัยนั้น “และนี่ก็เป็นบางสิ่งที่ผมพบว่า ขาดหายไปในชีววิทยาที่ศึกษาวิวัฒนาการ”
 นี่เองเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญในชีวิตของ ดร.เมลโล ซึ่งนำพาเขาไปสู่รางวัลโนเบลในอีก 30 ปีต่อมา
 
RNA - พระรองที่กลายมาเป็นพระเอก
            นานหลายทศวรรษแล้ว ที่ในตำราเรียนชีววิทยามาตรฐานสรุปไว้ว่า RNA ก็เป็นแค่ “พระรอง” ที่ทำหน้าที่เพียงแค่ ส่งผ่านข้อมูลพันธุกรรมจาก “พระเอก” อย่าง DNA ออกจากนิวเคลียส (ซึ่งเป็น “บ้าน” แสนสุขของ DNA) ไปยังไซโทพลาซึม ซึ่งเป็นที่ตั้งของ “โรงงานผลิต” โปรตีน ในกระบวนการแปลรหัสพันธุกรรม
 ไม่เคยมีใครสงสัยหรือพิสูจน์ได้เลยว่า RNA จะมีสถานะอื่นใดไปได้!
RNA นอกจากพระรองลูกไล่   แม้แต่ ดร.เมลโล ไม่เคยรู้ล่วงหน้าเลยว่า เขากับคู่หูจะเป็นผู้ที่ทำให้ RNA ได้ปรับฐานะขึ้นเป็น “พระเอก” อย่างเต็มตัวในวันหนึ่งข้างหน้า
            เมื่อ ดร.เมลโลเริ่มมีห้องแล็บของตนเอง ที่โรงเรียนแพทย์แห่งมหาวิทยาลัยแมสซาชูเซ็ทส์ (The University of Massachusetts Medical School) นั้น   เขาจับงานวิจัยเกี่ยวกับหน้าที่ของยีนบางอย่าง ซึ่งจะทำได้ก็ด้วยการคิดค้นหาวิธีการที่จะ ป้องกันไม่ให้เกิดการแปลรหัสของยีนนั้นในเอ็มบริโอ (embryo) หรือตัวอ่อน   เขาเลือกใช้หนอนตัวกลม (C. elegans) เป็นสัตว์ทดลองต้นแบบในการศึกษา เนื่องจากเป็นสัตว์ที่มีขนาดเล็ก เลี้ยงดูง่าย และยังมีวิธีที่ทำให้สัตว์ตัวจิ๋วเหล่านี้ รับ DNA หรือ RNA แปลกปลอมจากภายนอก เข้าไปในตัวได้ไม่ยากนัก
 ดร. เมลโลทดลองฉีด RNA เข้าไปในเอ็มบริโอของหนอนตัวกลม เขาพบว่า RNA สายคู่ท่อนสั้นๆ ที่ฉีดเข้าไปนั้น สามารถหยุดยั้งการทำงานของยีนเป้าหมายที่สนใจอยู่ได้   ปรากฏการณ์นี้เองที่เรียกว่า “อาร์เอ็นเออินเทอร์เฟียเรนซ์ (RNA interference)” หรือ RNAi เพราะสายของ RNA ที่ใส่เข้าไป มีผลรบกวน (interfere) กลไกการแปลรหัสของยีนได้

            แต่ที่ไกลเกินกว่าที่เขาคิดไว้เดิมก็คือ ผลจาก RNA นี้ไม่เพียงแต่เกิดขึ้นในเซลล์ที่ได้รับ RNA เข้าไปเท่านั้น แต่ยังแพร่กระจายจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง ต่อๆ กันไป จนทั่วทุกเซลล์ของเอ็มบริโอหนอนที่ใช้ทดลอง และยังสามารถถ่ายทอดลักษณะใหม่นี้ ไปยังรุ่นถัดไปของหนอนตัวนั้นได้อีกด้วย
 เรื่องแบบนี้ไม่เคยมีระบุไว้ในตำราชีววิทยาเล่มใดมาก่อน ... แม้แต่ผู้ทดลองเองคือ ดร.เมลโล ก็ยังกล่าวได้แต่เพียงว่า “บางอย่างที่น่าสนใจสุดๆ เกิดขึ้น แต่เราไม่รู้เลยว่า มันคืออะไรกันแน่”   การทดลองต่อๆ มานี่เองที่ได้   ดร.ไฟร์ จากสถาบันคาร์เนกีแห่งวอชิงตัน (The Carnegie Institution of Washington) มาช่วยอีกแรงหนึ่ง   จนในที่สุด คู่หูสองคนนี้จึงสามารถไขความลับของปริศนานี้ออก และพวกเขาได้ตีพิมพ์ผลงานในวารสาร Nature ปี 1998 ว่า   ปรากฏการณ์นี้เกิดจากการที่ RNA สายคู่ ไปทำให้เกิดการหยุดการแปลรหัสยีน 
            ต่อมา กลไกนี้รู้จักกันอย่างแพร่หลายในอีกชื่อหนึ่งด้วยว่าเป็น “ยีนไซเลนซิง (gene silencing)” หรือ กระบวนการที่ทำให้ยีนไม่สามารถทำงานได้
            การค้นพบดังกล่าวทำให้พระรองคือ RNA ที่อยู่ใต้เงาพระเอกคือ DNA มานานนับสิบๆ ปีได้ออกมาปรากฏตัวอยู่ต่อหน้าสปอตไลท์อย่างเต็มภาคภูมิ
 
RNAi ทำงานได้อย่างไร
             หลังจากที่ ดร.เมลโล และ ดร.ไฟร์ ตีพิมพ์การค้นพบของพวกเขา   ปรากฏการณ์ RNAi ก็เป็นที่จับตามองว่า จะมีความจำเพาะกับหนอนตัวกลมเท่านั้น หรือจะมีความเป็นสากล และพบในสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ด้วย ซึ่งยิ่งศึกษาและเก็บข้อมูลมากขึ้นเท่าใด ก็ยิ่งน่าประหลาดใจมากขึ้นเท่านั้นว่า กลไกแบบนี้พบในสิ่งมีชีวิตที่หลากหลายอย่างเหลือเชื่อ ตั้งแต่แมลงหวี่ไปยันพืชต่างๆ หรือแม้กระทั่งในมนุษย์ก็ยังพบเช่นกัน!
 RNAi มีกลไกเป็นเช่นไรกันแน่?
 การศึกษา RNAi มีขั้นตอนสำคัญย่อๆ รวม 3 ขั้นตอนคือ
ขั้นตอนที่ (1) ต้องมีการสร้างสายคู่ของ RNA ขึ้น ซึ่งอาจจะใช้วิธีสังเคราะห์ DNA เพื่อให้เป็นแบบในการสร้าง RNA สายสั้นๆ อีกทอดหนึ่ง หรืออาจจะอาศัยเอนไซม์ที่พบในธรรมชาติ ซึ่งสามารถสร้างสาย RNA ได้ หากมีการติดเชื้อไวรัสของเซลล์เกิดขึ้น
สำหรับ ขั้นตอนที่ (2) RNA สายคู่ หรือที่บางครั้งใช้แทนเป็น dsRNA (double stranded RNA) ที่เกิดขึ้นนั้น จะถูกเปลี่ยนแปลง (ด้วยกลไกที่ยังไม่ทราบรายละเอียดมากนัก) ด้วยเอนไซม์ที่ชื่อ ไดเซอร์ (Dicer) ทำให้ได้เป็น RNA สั้นๆ ขนาดความยาวราว 21-25 หน่วย (นิวคลีโอไทด์) เรียกว่า siRNA (small interference RNA)
โมเลกุล RNA ขนาดสั้นๆ นี้เองที่จะทำหน้าที่ในขั้นตอนต่อไป
สำหรบ ขั้นตอนที่ (3) ซึ่งเป็นขั้นตอนสุดท้ายนั้น   siRNA ที่เกิดขึ้นจะรวมตัวกันโมเลกุลเชิงซ้อนขนาดใหญ่ เรียกว่า RISC (RNA-induced silencing complex) ซึ่งจะไปมีผลรบกวนการทำงานของ mRNA ซึ่งเป็นโมเลกุลนำรหัสพันธุกรรม ที่สร้างมาจากข้อมูลของ DNA อีกทอดหนึ่งกลเม็ดสำคัญของความสำเร็จของ RNAi อยู่ที่ว่า RNA สายคู่ที่ใส่เข้าไปหรือกระตุ้นให้มีการสร้างขึ้นนั้น สามารถผ่านขั้นตอนต่างๆ ที่เล่ามาแล้ว  

จนในที่สุด สามารถหลอกล่อให้เซลล์กำจัด mRNA ของยีนบางอย่างได้อย่างจำเพาะเจาะจง ก่อนที่เซลล์จะสามารถนำ mRNA ดังกล่าวไปใช้ในกระบวนการแปลรหัส เพื่อสร้างโปรตีน  ดังนั้นจึงสามารถหยุดยั้งการสร้างโปรตีนบางอย่างได้อย่างจำเพาะเจาะจง บางครั้งยังพบอีกว่า  แม้ว่า RISC จะไม่ทำให้ mRNA มีอายุสั้นลง แต่ก็สามารถหยุดยั้งการสร้างโปรตีนได้อยู่ดี   วิธีการชักนำให้เกิด RNAi นี้   ปัจจุบันได้กลายเป็นวิธีการสำคัญอันหนึ่ง ในการศึกษายีนและหน้าที่ของยีนในสิ่งมีชีวิตชั้นสูง ในห้องแล็บสำคัญทั่วโลก
 
RNAi - อาวุธสู้ไวรัส
             นักวิทยาศาสตร์ตั้งสมมติฐานกันว่า RNAi อาจจะเป็นกลไกสำคัญเก่าแก่ ที่เกิดขึ้นเมื่อนับร้อยๆ ล้านปีก่อน เพื่อเป็นเครื่องมือในการป้องกันเซลล์สิ่งมีชีวิตจากการโจมตีของไวรัส ซึ่งบ่อยครั้งต้องสร้าง RNA สายคู่ เมื่อยามจะต้องแบ่งตัวเพื่อเพิ่มจำนวน ปรากฏการณ์การต่อสู้ ป้องกันตนเองจากไวรัส มีการศึกษากันมากในพืชต่างๆ ในแมลง และหนอนตัวกลม  แต่ยังต้องศึกษาเพิ่มเติมว่าเกิดในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหรือไม่    นักวิทยาศาสตร์ไทยเอง ก็ค้นพบเช่นกันว่า RNAi นี้เอง อาจจะเป็นหนึ่งในกลไกที่ทำให้มะละกอดัดแปลงพันธุกรรม ซึ่งมีดีเอ็นเอของส่วนหนึ่งของไวรัสแทรกอยู่ ในจีโนมของมะละกอ สามารถต้านทานการโจมตีของไวรัสใบด่างจุดวงแหวนได้
            นอกจากนั้น RNAi ยังพบได้ในกระบวนการพื้นฐานทางชีววิทยาต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นการเปลี่ยนแปลงไปทำหน้าที่เฉพาะของเซลล์ (cell differentiation), การตายตามโปรแกรมเฉพาะของเซลล์ (apoptosis), การควบคุมกระบวนการสร้าง RNA และการควบคุมยีนกระโดด (jumping gene หรือ transposon) อีกด้วย
 
จาก DNA สู่ RNA
           โลกของการค้นพบทางวิทยาศาสตร์นั้น น่าสนใจไม่น้อยนะครับ คู่หูนักวิทยาศาสตร์ เจมส์ วัตสัน (James Watson) และ ฟรานซิส คริก (Francis Crick) ค้นพบในปี 1953 ว่า DNA ซึ่งเป็นสายคู่นั้น เป็นแหล่งบรรจุข้อมูลพันธุกรรม และเป็นโมเลกุลสำคัญยิ่งยวดของสิ่งมีชีวิตต่างๆ   มาบัดนี้ ปี 2006 คู่หูนักวิทยาศาสตร์อีกคู่หนึ่งคือ เครก เมลโล และแอนดรูว์ ไฟร์ ได้เปิดเผยให้โลกรู้ว่า RNA ไม่ได้เป็นแต่เพียงพระรองที่ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการถ่ายทอดรหัสพันธุกรรมเท่านั้น  แต่ก็เป็นพระเอกอีกโมเลกุลหนึ่ง ที่มีบทบาทหน้าที่ และความสำคัญต่อการอยู่รอดของเซลล์ไม่ยิ่งหย่อนไป DNA เลย  การค้นพบครั้งหลังนี้ ได้รับการประกาศเกียรติคุณ ภายหลังการค้นพบครั้งแรกในปี 1953 นาน 53 ปีพอดิบพอดี!

---

บทความอื่น

บทความแนะนำ

Blog แนะนำ

Hot Links

คลังข้อสอบ | ข่าววิชาการ
เล่นกล/เกม | อ่านนิยาย
ข่าวทุนการศึกษา | ลิงค์

ขอบคุณผู้สนับสนุน