ทีมวิจัยจีนเพาะ “ลูกหนู” จากพ่อแม่เพศเดียวกัน

วันที่ 24 ตุลาคม 2561 - 19:26 น.

ทีมนักวิจัยจากสถาบันวิทยาศาสตร์จีน ทดลองใช้กระบวนการสลับซับซ้อน ทั้งเทคโนโลยี เอ็มไบรโอนิค สเต็มเซลล์ และการตัดแต่งหน่วยพันธุกรรมหรือ ยีน เอดิทติง ในการสร้างลูกหนูขึ้นมาจาก พ่อแม่ที่มีเพศเดียวกัน โดยลูกหนูที่เกิดจากพ่อ-แม่ที่เป็นเพศผู้เหมือนกัน มีชีวิตอยู่ได้เพียง 48 ชั่วโมงเท่านั้น แต่ลูกหนูที่เกิดจากพ่อ-แม่ที่เป็นเพศเมียเหมือนกันสามารถรอดชีวิตได้จนเติบใหญ่และสามารถมีลูกของตัวเองได้ด้วยการผสมพันธุ์กับหนูตัวผู้ตามปกติ

ผลงานวิจัยซึ่งตีพิมพ์เผยแพร่ในวารสารวิชาการ สเต็มเซลส์ ดังกล่าวนี้ถือเป็นส่วนหนึ่งของงานวิจัยเพื่อหาคำตอบให้คำถามสำคัญเกี่ยวกับการสืบพันธุ์ของมนุษย์ว่า ทำไมคนเราถึงต้องมีพ่อ-แม่ ที่มีเพศสภาพแตกต่างกัน

พาร์เธโนเจเนซิส หรือการขยายพันธุ์โดยไม่ผ่านกระบวนการผสมระหว่างอสุจิ กับไข่ สามารถเกิดขึ้นได้ในสัตว์บางประเภท อาทิ ปลาบางชนิด, แมลง, และแม้กระทั่งในสัตว์เลื้อยคลาน อาทิ ที่เคยพบในมังกร โคโดโม เป็นต้น แต่สำหรับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เช่น หนูและมนุษย์เรา ธรรมชาติกำหนดให้จำเป็นต้องมีพ่อและแม่ที่มีสภาพทางชีววิทยาทางเพศแตกต่างกันจึงสามารถมีลูกอ่อนได้ และจำเป็นต้องมีกระบวนการให้ไข่ได้รับการผสมจากอสุจิเท่านั้น นักวิทยาศาสตร์พยายามหาคำตอบด้วยการทดลองและวิจัยมามากมายเพื่อหาคำตอบว่าทำไมถึงเป็นเช่นนั้น โดยเฉพาะในการทดลองกับหนูทดลอง

ริชาร์ด เบห์ริงเกอร์ นักพันธุวิทยาจากมหาวิทยาลัยเท็กซัส สหรัฐอเมริกา (ซึ่งไม่เกี่ยวข้องการทดลองนี้) อธิบายเอาไว้ว่า การได้รับข้อมูลทางพันธุกรรมจากพ่อและแม่ถือเป็นความได้เปรียบอย่างหนึ่งของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เนื่องจากตัวอ่อนสามารถผสมผสานความหลากหลายจากพันธุกรรม 2 ชุดเข้าด้วยกันแล้วสามารถกำหนดการจัดเรียงเสียใหม่ (รีคอนฟิเกอเรชัน) แต่ก็มีข้อด้อยอยู่ในตัวเช่นกัน นั่นคือการมีลูกเพื่อสืบต่อสายพันธุ์จำเป็นต้องมีสิ่งมีชีวิตนั้นๆ ที่มีเพศสภาพตรงกันข้ามกันคู่หนึ่งกระบวนการดังกล่าวจึงเป็นไปได้

แต่นักวิทยาศาสตร์เองไม่สามารถอธิบายได้ว่าเหตุใดสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมรวมทั้งมนุษย์วิวัฒนาการมาเช่นนั้น แม้จะบอกได้ว่าเป็นเพราะมนุษย์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั้งหลาย ต้องการ ข้อมูลทางพันธุกรรมจากพ่อและแม่เท่านั้นจึงเติบโตได้

เมื่อปี 2004 ทีมนักวิจัยชาวญี่ปุ่นเป็นทีมแรกที่สามารถสร้างหนูทดลองที่ถูกปรับแต่งทางพันธุกรรมจากหนูเพศเมีย 2 ตัว ลูกหนูที่ได้เติบโตจนเต็มวัยและสามารถมีลูกในเวลาต่อมาได้ ทีมวิจัยญี่ปุ่นประสบผลสำเร็จด้วยการปรับเปลี่ยนยีน (หน่วยกำหนดคุณลักษณะทางพันธุกรรมที่เป็นส่วนหนึ่งของดีเอ็นเอ) ซึ่งเป็นยีนที่ทำหน้าที่จำเพาะที่สำคัญอย่างยิ่งที่เรียกว่ากระบวนการ อิมพรินติง กลุ่มหนึ่ง

อิมพรินติง เป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้ข้อมูลทางพันธุกรรมจากหนูเพศผู้ 2 ตัว หรือเพศเมีย 2 ตัว ไม่สามารถรวมกันเพื่อสร้างลูกหนูได้ถ้าไม่มีกระบวนการปรับแต่ง ทั้งนี้ แม้ว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเพศผู้และเพศเมียจะมีโครโมโซม (หน่วยพันธุกรรมที่ใหญ่ที่สุด เป็นที่อยู่ของดีเอ็นเอและยีน) จำนวนเท่ากันก็ตาม แต่โครโมโซมจำเป็นต้องจับคู่เข้าด้วยกันอย่างเหมาะสมได้ เหมือน 2 ด้านของซิปที่สามารถรูดเข้าหากันได้สนิทเท่านั้นจึงทำให้ดีเอ็นเอสามารถสร้างโปรตีนที่ทำให้การมีชีวิตและการเติบโตเป็นไปได้

แต่พันธุกรรมของเพศเมียและเพศผู้แตกต่างกัน ยีนบางตัวที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของตัวอ่อน หรือทารก ถูก เปิด ให้ทำงานในเพศเมียหรือ ปิด การทำงานในเพศผู้ซึ่งทำให้จำเป็นต้องมีข้อมูลทางพันธุกรรมครึ่งหนึ่งจากเพศเมีย กับอีกครึ่งหนึ่งจากเพศผู้สำหรับการ อิมพรินติง ที่จำเป็นต่อการทำให้พัฒนาการของตัวอ่อนในตอนแรกเริ่มทำงานได้ ส่วนการแยกเพศนั้นเกิดขึ้นในตอนหลังเท่านั้น

งานวิจัยในช่วงทศวรรษ 1980 แสดงให้เห็นว่า โครโมโซมของเพศผู้และเพศเมียนั้นมีลักษณะ อสมมาตร กล่าวคือ มีความต่างกันออกไป ดังนั้นเราจึงไม่สามารถใช้ชุดดีเอ็นเอ 2 ชุดจากเพศเมียด้วยกัน หรือ 2 ชุดจากเพศผู้ด้วยกัน เพื่อสร้างสิ่งที่จำเป็นต่อการเติบโตของตัวอ่อนได้ เพราะแม้จะมีข้อมูลทางพันธุกรรมเช่นกัน แต่มียีนที่ถูกปิดการทำงานแตกต่างกันออกไป ขึ้นอยู่กับเพศของพ่อแม่ ซึ่งทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า เจเนติค คอนฟลิคท์ หรือความขัดแย้งเชิงพันธุกรรมขึ้น ข้อมูลทางพันธุกรรม 2 ชุดจำเป็นต้องมีการเปิดทำงานยีนที่จำเป็นทั้งหมดในตัวอ่อน

นั่นคือเหตุผลที่ทำให้ตัวอ่อนหนูที่เกิดจากเพศเมีย 2 ตัวโดยที่ไม่มีการปรับแต่งพันธุกรรม สามารถเจริญเติบโตได้เพียง 10 วัน พัฒนาขึ้นได้เล็กน้อยแต่ล้มเหลวในที่สุด

ในการทดลองของนักวิทยาศาสตร์ญี่ปุ่นที่สร้างลูกหนูจากหนูเพศเมียคู่หนึ่งนั้น ใช้วิธีการปรับแต่งยีนที่ทำหน้าที่อิมพรินติง ที่สำคัญ 2 ตัวให้เปิดทำงาน เพื่อให้ทำหน้าที่เป็นเสมือนข้อมูลพันธุกรรมจากเพศชาย ในการวิจัยต่อๆ มามีการใช้วิธีเดียวกันกับหนูเพศผู้คู่หนึ่งอีกหลายครั้งแต่ล้มเหลว

ทีมวิจัยของจีนใช้กรรมวิธีที่แตกต่างกันออกไป โดยการใช้สเต็มเซลล์ตัวอ่อน (เอ็มไบรโอนิค สเต็มเซลล์) ที่มีโครโมโซมชุดเดียวมาจัดการแก้ไขพันธุกรรมโดยใช้กรรมวิธีตัดแต่งพันธุกรรม แต่แทนที่จะปิดการทำงานของยีนตามเพศเหมือนในกรณีของทีมวิจัยญี่ปุ่น ทีมวิจัยของจีนกลับใช้วิธีการ ลบ ยีนที่เปิดหรือปิดตามเพศดังกล่าวนั้นทิ้งไป ในกรณีที่จะใช้พ่อแม่เป็นเพศเมียอย่างเดียว ก็จัดการตัดยีน 3 ตัวทิ้งไป ในกรณีที่เป็นเพศผู้ทั้งคู่ ต้องตัดทิ้งถึง 7 ตัว หลังจากนั้นก็นำนิวเคลียสจากเซลล์ต้นกำเนิดเหล่านั้นไปฉีดลงในไข่ หรือสเปิร์ม เพาะเลี้ยงจนเติบโตเป็นหนูมีชีวิตจากพ่อแม่ที่เป็นเพศเดียวกัน

เอ็มไบรโอนิค สเต็มเซลล์ ทำงานได้ผลในกรณีนี้ เพราะตัวอ่อนที่ได้มีข้อมูลทางพันธุกรรมที่จำเป็นต้องใช้ในการเติบโตเพียงครึ่งเดียว และข้อมูลทางพันธุกรรมดังกล่าวถูกจัดการปรับเปลี่ยนให้เหมาะสมด้วย

ศาสตราจารย์เบห์ริงเกอร์ แสดงความชื่นชมต่อความสำเร็จครั้งนี้มาก เพราะแม้ว่าจะยังไม่สามารถไขปริศนาว่าด้วยสมดุลทางพันธุกรรมระหว่างเพศผู้และเพศเมียในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมได้ แต่ก็ปูทางไปสู่ความสำเร็จในการประยุกต์ใช้หลายด้าน ทั้งในด้านการโคลนนิง และการขยายพันธุ์ปศุสัตว์

รวมทั้งการสร้างทายาททางชีวภาพที่แท้จริงจากมนุษย์เพศเดียวกันในอนาคตอีกด้วย

ที่มา มติชนออนไลน์