นวัตกรรมตัดต่อพันธุกรรมอย่าง CRISPR-Cas9 ซึ่งมีความสามารถในการแก้ไขพันธุกรรมของมนุษย์เพื่อรักษาโรคทางพันธุกรรม เหตุใดจึงยังไม่ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในมนุษย์

เทคโนโลยีตัดต่อพันธุกรรมอันหลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นเทคโนโลยีตัดต่อพันธุกรรมด้วยไวรัสตัวนำพา (Viral Vector) หรือแม้แต่เทคโนโลยีล่าสุดอย่าง CRISPR-Cas9 ซึ่งมีความสามารถในการตัดต่อพันธุกรรมในระดับจีโนมอยู่กับเรามานานแล้ว เหตุใดจึงยังไม่มีการใช้นวัตกรรมเหล่านี้ในการรักษาโรคทางพันธุกรรมในมนุษย์อย่างแพร่หลาย คำตอบที่หลายคนเคยได้ยินคือเป็นเรื่องของจริยธรรม ซึ่งเป็นความจริงในระดับหนึ่ง อย่างไรก็ตาม เหตุและผลที่เป็นมากกว่านั้นคือข้อจำกัดของเทคโนโลยีตัดต่อพันธุกรรม และความเสี่ยงของการแก้ไขพันธุกรรมที่มักจะไม่คุ้มค่ากับประโยชน์ในตอนนี้

โรคทางพันธุกรรมหลายโรคถูกควบคุมโดยยีนเด่นหรือยีนด้อยเป็นหลัก

มนุษย์เรารวมถึงสิ่งมีชีวิตทุกชนิดมีหนังสืออยู่เล่มหนึ่งซึ่งจะคอยบอกร่างกายเราว่าควรเติบโตอย่างไร ควรมีขาและแขนกี่ข้าง ควรมีหน้าตาอย่างไร หรือควรมีความสูงเท่าไหร่ หนังสือเล่มดังกล่าวเรียกว่า “จีโนม (Genome)”

มนุษย์ทุกคน ยกเว้นฝาแฝดแท้ มี Genome ที่แตกต่างกัน ทำให้เรามีหน้าตาหรือรูปร่างภายนอกที่ไม่เหมือนกัน ซึ่งเราเรียกความแตกต่างนี้ว่าฟีโนไทป์ (Phenotype) แต่นอกจากรูปร่างหน้าตาแล้ว ร่างกายของเราในระดับเซลล์ยังคงทำงานแตกต่างกันอีกด้วย เราเรียกความแตกต่างในระดับนี้ว่าจีโนไทป์ (Genotype)

ในทางพันธุกรรมแล้ว มนุษย์สองคนอาจมี Phenotype เดียวกันแต่ Genotype ต่างกันได้ ยกตัวอย่างเช่น การมีคางบุ๋ม (Cleft Chin) ซึ่งถูกควบคุมโดยยีนเด่น (Dominant Allele) และยีนด้อย (Recessive Allele) โดยการมีคางบุ๋มเกิดจากการมียีนเด่นเพียงแค่ยีนเดียว (Autosomal Dominant) ในขณะที่คนที่คนคางเรียบจะต้องไม่มียีนเด่นเลยแม้แต่ยีนเดียว หรือก็คือมียีนด้อยสองยีนในคู่โครโมโซม (Chromosome)

บางโรคอาจจะเกิดจากยีนด้อยเป็นหลัก (Autosomal Recessive) หมายความว่าคนที่จะเกิดโรคจะต้องมียีนด้อยทั้งสองยีน คนคนนั้นจึงจะแสดงอาการของโรค หากมียีนด้อยเพียงแค่ยีนเดียวจากสองยีน คนคนนั้นจะเป็น “พาหะ” ยกตัวอย่างเช่น โรคเลือดจางธาลัสซีเมีย (Thalassemia)

การลบของยีนเป็นหนึ่งในสามการกลายพันธุ์หลักของยีน

เมื่อพูดถึงคำว่ายีนเด่นหรือยีนด้อย หลายคนอาจจะนึกไม่ออกว่ามันเด่นหรือมันด้อยอย่างไร หากจะอธิบายให้ง่ายขึ้น มนุษย์เรามียีนอยู่หนึ่งคู่เสมอ โดยยีนคู่นั้น ๆ ส่วนใหญ่จะได้มาจากพ่อหนึ่งยีนและแม่อีกหนึ่งยีน รวมกัน ในแต่ละยีนซึ่งรวมกันเป็นคู่อาจจะเป็นยีนเด่นหรือยีนด้อยก็ได้

ยีนเด่นนั้นเป็นยีนที่โดยตัวมันเองมีความสามารถในการ “กลบ” อำนาจของยีนด้อยได้ ในขณะที่ยีนด้อยนั้นเป็นยีนที่ไม่สามารถสู้การแสดงออก (Expression) ของยีนเด่นได้ เราจึงมีโรคที่ควบคุมโดยยีนเด่น (Autosomal Dominant) และโรคที่ควบคุมโดยยีนด้อย (Autosomal Recessive) ให้นึกว่ายีนเด่นเป็นยีน Extrovert ชอบแสดงออกจนกลบยีนด้อยซึ่งเป็นยีน Introvert ในขณะที่ยีนด้อยซึ่งเป็น Introvert หากอยู่ด้วยกันเป็นคู่จึงค่อยแสดงออกได้

การมียีนเด่นและยีนด้อยมักจะเกิดจากการกลายพันธุ์ (Mutation) หลายคนเมื่อได้ยีนคำว่ากลายพันธุ์อาจจะคิดว่าเป็นเรื่องไม่ดี แต่ไม่เสมอไป เนื่องจากมีการกลายพันธุ์ที่ทำให้เกิด Phenotype ที่ดีขึ้นได้

เทคนิคการตัดต่อพันธุกรรมสามารถใช้ในการรักษาโรคทางพันธุกรรมซึ่งเกิดจากยีนเด่นหรือยีนด้อย ด้วยการแก้ไขยีนใน Genome ของผู้ป่วยให้เป็น Phenotype ซึ่งไม่เกิดโรคนั่นเอง

หลักการทำงานของ CRISPR-Cas9 คือการตัดยีนออก

CRISPR-Cas9 เป็นเทคโนโลยีที่อาศัยความสามารถของแบคทีเรียในการตรวจจับ ตัด และทำลายยีนของไวรัสในจีโนมของแบคทีเรียมาประยุกต์ใช้กับสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ กล่าวอีกนัยหนึ่ง CRISPR-Cas9 เป็นระบบตัดต่อพันธุกรรมที่เราสามารถบอกมันได้ว่าต้องตัดอะไรตามที่เราต้องการ เช่น เราบอกว่าต้องตัดยีน A ออกจากจีโนม เราก็เพียงต้องเอาให้ CRISPR-Cas9 ดูว่ายีน A หน้าตาเป็นอย่างไร หลังจากนั้นเมื่อถูกฉีดเข้าไปในร่างกายหรือเซลล์ ระบบ CRISPR-Cas9 จะหายีน A ที่เราให้มันภายในจีโนม เมื่อเจอ มันจะตัดยีนดังกล่าวออกจากดีเอ็นเอ (Double Strand Break) นี่เป็นเทคนิคในการลบยีน (Deletion)

แต่แน่นอนว่าการซ่อมยีนไม่ใช่การลบยีน การลบยีนนั้นจะใช้ก็ต่อเมื่อเราต้องการทำลายการทำงานของยีนนั้น ๆ ยกตัวอย่างเช่น ยีนที่ก่อให้เกิดมะเร็ง ในอีกด้านหนึ่งการลบยีนเป็นการเบิกทางให้เราสามารถใส่ยีนใหม่ที่ถูกต้องเข้าไปได้ เทคนิคนี้เรียกว่า “Homology Directed Repair” ซึ่งเป็นการใช้กลไกการซ่อมแซม DNA ของเซลล์ (DNA Damage Response) ในการซ่อมส่วนของยีนที่หายไป เทคนิคคือการเอาแม่พิมพ์ให้เซลล์ไปใช้ในการสร้างยีนที่ถูกต้องขึ้นมาใหม่ ซึ่งเรียกว่า “Donor DNA” เพียงเท่านี้ เราก็จะสามารถซ่อมยีนได้แล้ว

หลังจากการตัดยีนโดย CRISPR-Cas9 เราสามารถใช้แม่แบบ DNA ที่ถูกต้องในการนำทางให้เซลล์ซ่อม DNA ตามแม่แบบของเราได้ หากไม่ซ่อม เซลล์ร่างกายก็จะพยายามซ่อมแบบสุ่ม ทำให้ยีนอายสูญเสียการทำงานได้ เป็นประโยชน์ในกรณีที่ต้องการ

อย่างไรก็ตาม ปัญหาของ CRISPR-Cas9 มีหลายประการ ทำให้มันยังไม่ถูกนำมาใช้ในการรักษาจริงนอกจากประเด็นด้านจริยธรรม

แม้ CRISPR-Cas9 จะเรียกได้ว่าเป็นเทคโนโลยีตัดต่อพันธุกรรมที่แม่นยำมากที่สุด แต่ยังคงเป็นปัญหาในโลกของการตัดต่อพันธุกรรม Genome ของมนุษย์มี DNA มากกว่า 3 พันล้านคู่ (Base Pair) และมีประมาณ 20,000 ยีนใน Genome

จากตอนต้นที่ได้กล่าวไปว่า มนุษย์แทบทุกคนมี Genome แตกต่างกัน ความแตกต่างดังกล่าวนั้นคือยีนกว่า 20,000 ยีนที่อาจแตกต่างกันได้ในแต่ละคน รวมไปถึงการกลายพันธุ์ที่ก่อให้เกิดยีนเด่นและยีนด้อยซึ่งไม่เหมือนกันในแต่ละคน ทำให้การออกแบบ CRISPR-Cas9 ให้หายีนที่กลายพันธ์นั้นจะต้องทำทีละคน เพราะแม้จะเป็นโรคเดียวกัน แต่การกลายพันธุ์ที่ก่อให้เกิดโรคนั้นอาจไม่เหมือนกัน

ยิ่งไปกว่านั้น โรคทางพันธุกรรมบางโรคถูกควบคุมโดยหลายยีนพร้อม ๆ กัน (Polygenic) ดังนั้นหากจะรักษา จะต้องรักษายีนเหล่านั้นพร้อม ๆ กันด้วย

และที่อันตรายที่สุด “การตัดโดยไม่ได้ตั้งใจ” แม้ CRISPR-Cas9 จะมีความแม่นยำสูงมาก ๆ แต่มันก็ผิดพลาดได้เช่นกัน ยกตัวอย่างเช่น มียีนที่หน้าตาคล้ายกับยีนที่เราต้องการจะตัด CRISPR-Cas9 ก็อาจจะตัดยีนที่เราไม่ได้ตั้งใจจะตัดไปด้วย ผลลัพธ์ไม่ใช่การกลายพันธุ์เป็น Mutant แต่อย่างใด แต่เป็นการสะสมความเสียหายในระดับ DNA เพราะว่ามนุษย์เรามีความสามารถในการซ่อม DNA ไม่ให้เราตาย แต่ความเสียหายจาก CRISPR-Cas9 นั้นเป็นระดับ Double Strand Break หรือการตัดแบบไม่มีอะไรหลงเหลืออยู่เลย หากไม่มีแม่แบบให้ซ่อมตาม วิธีเดียวในการซ่อมแซมคือการ DIY ใส่ DNA แบบมั่ว ๆ เข้าไปพอให้มันเชื่อมกันได้ หรือที่เรียกกันว่า “Non-homologous End Joining” ผลก็คือความเสี่ยงในการเป็นโรคอื่น ๆ เพิ่มมากขึ้น เช่น มะเร็ง

ด้วยเหตุผลเหล่านี้ การตัดต่อพันธุกรรมจึงเป็นการรักษาที่ต้องออกแบบและทดลองใหม่กับผู้ป่วยแทบทุกคน ตราบใดที่เรายังไม่มีเทคโนโลยีอื่น ๆ ในการแก้ปัญหาเหล่านี้ และนี่นำไปสู่เหตุผลที่สอง ราคาที่ต้องจ่าย การรักษาด้วยเทคโนโลยีตัดต่อพันธุกรรมมีค่าใช้จ่ายมหาศาลในปัจจุบัน เนื่องจากมีจำนวนผู้ป่วยน้อย และการรักษาจะถูกออกแบบมาสำหรับผู้ป่วยแต่ละคนโดยเฉพาะ ทำให้ต้นทุนในการรักษานั้นสูงมาก

MEGANUCLEASE-ZFN-TALEN-CRISPR-text-to-path

อย่างไรก็ตาม แม้จะมีอุปสรรคหลายอย่าง มีการทดลองใช้งาน CRISPR-Cas9 ในมนุษย์แล้วหลายการทดลองเพื่อรักษาโรคต่าง ๆ และมีการทดลองหลายการทดลองที่มีผลลัพธ์เชิงบวก เช่น การรักษาโรคเม็ดเลือดแดงรูปเคียว (Sickle Cell Disease) ทำให้เม็ดเลือดแดงกลับมามีรูปร่างปกติ

จะเห็นได้ว่า แท้จริงแล้วการตัดต่อพันธุกรรม เบื้องหลังของการไม่ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายนั้นไม่ใช่เรื่องของจริยธรรมเป็นหลัก แต่เป็นเรื่องของความปลอดภัย ประสิทธิภาพ และต้นทุน จริยธรรมในด้านการตัดต่อพันธุกรรมนั้นส่วนใหญ่แล้วจะเป็นปัญหาในด้านของการตัดต่อพันธุกรรมในเอ็มบริโอ (Germline Editing) หรือการตัดต่อพันธุกรรมทารกในครรภ์ ซึ่งมีทั้งปัญหาด้านสิทธิของทารก ปัญหาด้านการเลือกลักษณะหน้าตาของลูกจากการตัดต่อพันธุกรรม และผลข้างเคียงระยะยาวต่อเด็ก ทั้งหมดนี้จะถูกส่งต่อรุ่นสู่รุ่น

เรียบเรียงโดย
โชติทิวัตถ์ จิตต์ประสงค์
Department of Biomedical Sciences
College of Veterinary Medicine and Life Sciences
City University of Hong Kong

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

CRISPR-Cas9 นวัตกรรมตัดต่อพันธุกรรม เหตุใดไม่ถูกใช้แพร่หลาย