เทคโนโลยีทางอณูชีววิทยาในงานโรคติดเชื้อ

Abstract

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาวงการวิทยาศาสตร์หันมาให้ความสนใจเทคโนโลยีด้านพันธุวิศวกรรมมากขึ้น ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางความคิดและวิทยาการทางอณูวิทยา นำไปสู่เทคโนโลยีชีวภาพยุคใหม่ เพื่อพัฒนาศักยภาพของจุลชีพและสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ ให้เอื้อประโยชน์ประโยชน์ต่อมวลมนุษยชาติ โดยอาศัยคุณสมบัติของยีนซึ่งเป็นรหัสพันธุกรรม มีลำดับนิวคลีโอไทด์แตกต่างกันและเป็นเอกลักษณ์ และมีความสำคัญต่อการกำหนดพฤติกรรมและลักษณะเฉพาะของสิ่งมีชีวิตนั้นๆ องค์ความรู้ทางอณูชีววิทยานำมาประยุกต์ในทางการแพทย์อุตสาหกรรมและงานวิจัย อาทิ งานด้านการวินิจฉัย เภสัชกรรม การผลิตวัคซีน และการตรวจจับทางชีวภาพเทคนิคทางอณูชีววิทยานำมาพัฒนาวิธีการตรวจวินิจฉัยโรคติดเชื้อ ได้แก่ ก) การจับคู่สม ใช้ดีเอนเอตรวจสอบจับอย่างจำเพาะกับสายนิวคลีโอไทด์ของจุลชีพก่อโรคที่ต้องการตรวจ ข) การเพิ่มจำนวนของกรดนิวคลิอิก มีการพัฒนาปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสหรือพีซีอาร์โดยเพิ่มจำนวนของกรดนิวคลิอิกได้เป็นหลายล้านชุดในเวลารวดเร็ววิธีนี้มีประโยชน์ในกรณีที่เชื้อในตัวอย่างส่งตรวจมีปริมาณน้อยมากหรือเชื้อที่ยังไม่สามารถเพาะเลี้ยงได้ ค) การตรวจลำดับการเรียงตัวของนิวคลีโอไทด์ ซึ่งมีความจำเพาะในจุลชีพแต่ละสายพันธ์ เพื่อแยกแยะความใกล้เคียงของเชื้อก่อโรคสายพันธ์ต่างๆ ง) การตัดกรดนิวคลิอิกด้วยเอนไซม์จำเพาะ ใช้เอนไซม์ตัดจำเพาะสายดีเอนเอให้เป็นท่อนสั้นๆ หลังจากแยกในวุ้นแข็งที่ผ่านกระแสไฟฟ้า จำนวนและขนาดของสายดีเอนเอที่ถูกตัด มีลักษณะจำเพาะของจุลชีพหนึ่งๆ เทคนิคทางอณูชีววิทยานำมาพัฒนางานด้านเภสัชกรรม โดยผลิตภัณฑ์ที่ได้มีความปลอดภัยและประหยัดกว่าผลิตภัณฑ์ที่ผลิตได้จากเนื้อเยื่อสัตว์ เทคนิคทางอณูชีววิทยานำมาพัฒนาการผลิตวัคซีน โดยมีการนำยีนเข้าเซลล์ยีสต์หรือแบคทีเรีย จากนั้นเซลล์ดังกล่าวสามารถผลิตโปรตีนปริมาณมากเพื่อใช้สำหรับกระตุ้นภูมิคุ้มกัน เมื่อไม่นามมานี้มีการใช้วัคซีนชนิดดังกล่าวป้องกันโรคไวรัสตับอักเสบชนิดบี และมะเร็งปากมดลูกในมนุษย์ ส่วนเทคนิคทางอณูชีววิทยานำมาพัฒนาการตรวจจับทางชีวภาพ ได้แก่ การตรวจหาร่องรอยของการได้รับอาวุธชีวภาพซึ่งต้องอาศัยการตรวจที่มีความไวสูง

Genetic engineering brought biotechnology into a new era by a revolution in molecular biology which has occurred over the past several decades. The rapid developments in recombinant DNA techniques have made it possible to genetically alter organisms to give them more useful traits. Molecular biology provided a powerful tool for manipulation microorganisms for medical, industrial,and research uses i.e. detection of infectious diseases, pharmaceutical production, vaccine production, and biosensing. The knowledge in molecular biology leads to the development in detection of infectious diseases: A) hybridization, DNA probes are used to locate nucleotide sequences of interest in individual cells or nucleic acid extracted from samples. B) amplification, the polymerase chain reaction (PCR) and its application can be used to create millions copies of target sequences within a few hours to detect organisms present in extremely small numbers as well as those that cannot yet be grown in culture. C) DNA sequencing, provides a mechanism for determining the evolutionary relatedness of organisms. D) enzymatic digestion, restriction enzymes cut interest DNA into fragments. Each microorganism can be identified by numbers and size of DNA fragments in gel electrophoresis. Many pharmaceutical products are now produced by genetically engineered microorganisms which are safer and more economical than extracting it from animal tissues. In vaccine production, the genes can be cloned into yeast or bacteria so that these cells produce large amount of immunizing proteins. This type of vaccine is currently used to prevent hepatitis B and cervical cancer in humans. Molecular biology also leads to the development of biosensing. High sensitivity of biosensing is necessary for the detection of bioterrorism clues.