เทคโนโลยีชีวภาพกับการแก้ไขปัญหาเศรษฐกิจและสังคม

๑. สัตว์ถ่ายโอนพันธุกรรม 

      กรรมวิธีในการถ่ายโอนพันธุกรรมจากแมงกะพรุนเพื่อนำมาใส่ไว้ในเซลล์ของลิงรีซัส (Rhesus monkey) มีขั้นตอนที่พอจะสรุปได้ดังนี้ คือ ใช้เอนไซม์ตัดเอาเฉพาะพันธุกรรมที่มีสมบัติทำให้เกิดสารเรืองแสงได้แยกออกจากจีโนมของแมงกะพรุนแล้วนำพันธุกรรมนี้ไปถ่ายโอนตัดต่อให้ไวรัสสายพันธุ์ที่ไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพและร่างกายของลิงรีซัส  โดยใช้เทคนิครีคอมบิแนนต์ดีเอ็นเอเพื่อที่จะใช้ไวรัสดังกล่าวนี้เป็นพาหะนำพาพันธุกรรมของแมงกะพรุนถ่ายโอนไปอยู่ในเซลล์ของลิงรีซัสโดยการฉีดไวรัสพาหะดังกล่าวเข้าไปในเซลล์ไข่ของลิงรีซัสประมาณ ๒๒๔ เซลล์ และคาดหวังว่าเซลล์ไข่บางเซลล์จะเกิดกระบวนการยีนรีคอมบิเนชันระหว่างพันธุกรรมจากไวรัสพาหะกับพันธุกรรมของเซลล์ไข่จนได้รีคอมบิแนนต์ดีเอ็นเอ  จากนั้นจึงนำเซลล์ไข่ที่ใช้ทดลองทั้งหมดไปทำให้เกิดการปฏิสนธิกับสเปิร์มจากลิงรีซัสตัวผู้เพื่อทำให้ได้ไซโกตที่สามารถเจริญเติบโตเป็นเอ็มบริโอได้จำนวนประมาณ ๑๒๖ เอ็มบริโอ (หรือ มากกว่าร้อยละ ๕๐) ในจำนวนนี้จะมีเอ็มบริโอที่แข็งแรงและสมบูรณ์พันธุ์เพียงประมาณ ๔๐ เอ็มบริโอ ที่จะสามารถนำไปปลูกฝังไว้ในมดลูกของลิงรีซัสตัวเมียที่ได้คัดสรรไว้ล่วงหน้าแล้วว่าพร้อมที่จะเป็นแม่เลี้ยงชั่วคราว (surrogate mother) จำนวน ๒๐ ตัว จนเกิดการตั้งท้องสำเร็จเพียง ๕ ตัวเท่านั้น ลิงแม่เลี้ยงชั่วคราวทั้ง ๕ ตัวนี้สามารถอุ้มท้องจนกระทั่งคลอดได้ลูกลิงจำนวน ๓ ตัว และมีเพียง ๑ ตัวที่ได้รับการตั้งชื่อว่า ANDi เพราะว่ามียีนเรืองแสงจากแมงกะพรุนตลอดทั้งตัว  จึงนับได้ว่าการทดลองครั้งนี้ประสบความสำเร็จอย่างดียิ่งและนับว่าเป็นก้าวแรกที่จะปูทางไปสู่การตัดแต่งดัดแปลงพันธุกรรมในมนุษย์ได้ในอนาคตโดยเฉพาะแนวทางการแก้ไขปัญหาโรคภัยไข้เจ็บที่ใช้เทคโนโลยีชีวภาพยุคใหม่ที่เรียกว่า พันธุกรรมบำบัด (gene therapy) และการแสวงหาแนวทางป้องกันและบำบัดรักษาโรคทางพันธุกรรมอื่น ๆ รวมทั้งการบำบัดรักษาโรคเอดส์ที่คาดหวังกันว่าจะสามารถทำได้ในอนาคตโดยใช้กรรมวิธีดังกล่าวผสมผสานกับเทคโนโลยีทางเซลล์ต้นตอ (stem cell) ซึ่งกำลังดำเนินการวิจัยกันในประเทศที่พัฒนาแล้ว 

๒. พืชถ่ายโอนพันธุกรรม 

      การสร้างสายพันธุ์ข้าวทองโดยการใช้เทคนิครีคอมบิแนนต์ดีเอ็นเอก็สามารถทำได้เช่นเดียวกัน  แต่ในกรณีของการตัดแต่งดัดแปลงพันธุกรรมพืชจำเป็นต้องใช้พลาสมิดของเซลล์แบคทีเรียเป็นพาหะนำพาหน่วยพันธุกรรมที่ต้องการถ่ายโอนไปให้เซลล์พืชเป้าหมายซึ่งเริ่มต้นด้วยการใช้เอนไซม์ตัดเอาเฉพาะหน่วยพันธุกรรมที่มีสมบัติควบคุมการสร้างสารบีตาแคโรทีน (beta-carotene) ซึ่งเป็นสารเริ่มต้นตัวสำคัญในกระบวนการสังเคราะห์วิตามินเอออกมาพร้อมกับโปรโมเตอร์ (promoter) ที่มีบทบาทในการแสดงออกของยีนที่ต้องการนั้นจากต้นแดฟโฟดิล (daffodil) พร้อมกันนั้นก็ตัดเอาหน่วยพันธุกรรมที่ต้องการจากแบคทีเรียชนิด Erwinia uredovora  จากนั้นจึงนำหน่วยพันธุกรรมต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการสร้างสารบีตาแคโรทีนไปถ่ายโอนฝากไว้ในพลาสมิดของแบคทีเรียชนิด Agrobacterium tumefaciens ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นพาหะนำพันธุกรรมเหล่านี้ถ่ายโอน  ต่อไปให้เอ็มบริโอข้าวโดยนำแบคทีเรียพาหะนี้ไปใส่ผสมในจานเพาะเลี้ยงเอ็มบริโอข้าวเพื่อให้แบคทีเรียพาหะนี้ติดเชื้อเข้าไปในเอ็มบริโอข้าวซึ่งจะนำไปสู่การถ่ายโอนตัดต่อหน่วยพันธุกรรมที่เราต้องการเหล่านั้นโดยกระบวนการธรรมชาติภายในเอ็มบริโอข้าวต่อไป  ส่งผลให้เกิดเอ็มบริโอข้าวที่ตัดแต่งพันธุกรรม (genetically engineering embryo) หรือเอ็มบริโอถ่ายโอนพันธุกรรม (transgenic embryo) ที่มียีนควบคุมการสังเคราะห์สารบีตาแคโรทีนเรียบร้อยและปล่อยให้เอ็มบริโอถ่ายโอนพันธุกรรมนั้นเจริญเติบโตจนเป็นเมล็ดข้าวแล้วนำไปเพาะปลูกจนได้สายพันธุ์ข้าวที่มียีนที่ต้องการดังกล่าว  จากนั้นจึงนำพันธุ์ข้าวถ่ายโอนพันธุกรรมนี้ไปผสมพันธุ์ตามปกติกับสายพันธุ์ข้าวท้องถิ่นที่สามารถเจริญเติบโตได้ดีในสภาพแวดล้อมของท้องถิ่น

๓. สิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม 

      จากความพยายามของนักวิทยาศาสตร์และนักเทคโนโลยีชีวภาพที่จะแก้ไขปัญหาการขาดแคลนอาหารเพื่อเลี้ยงประชากรโลกที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วได้ก่อให้เกิดการพัฒนาด้านเทคโนโลยีชีวภาพ และการพัฒนาเทคนิคพันธุวิศวกรรมที่เกี่ยวกับการตัดต่อพันธุกรรมทั้งภายในสายพันธุ์เดียวกันและข้ามสายพันธุ์หรือแม้กระทั่งระหว่างสิ่งมีชีวิตต่างชนิดกันเพื่อสร้างสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม (Genetically Modified Organisms ที่เรียกโดยย่อว่า GMOs หรือ Living Modified Organisms ที่เรียกว่า LMOs) เทคโนโลยีชีวภาพที่ก้าวหน้าเช่นนี้สามารถทำได้ทั้งในจุลินทรีย์พืชและสัตว์หรือแม้กระทั่งในมนุษย์  ดังกรณีตัวอย่างการโยกย้ายถ่ายโอนตัดต่อยีนที่มีสมบัติสร้างสารพิษ (toxin) ต่อแมลงศัตรูพืชที่ได้มาจากแบคทีเรีย Bacillus thuringiensis (เรียกกัน โดยย่อว่า Bt) โดยการถ่ายโอนตัดต่อยีนนี้ให้เข้าไปอยู่ในจีโนมของพืช เช่น ข้าว ข้าวโพด มะเขือเทศ ถั่วเหลือง ฝ้าย เป็นต้น หนอนแมลงศัตรูพืชที่มากัดกินพืชดัดแปลงพันธุกรรมเหล่านี้ก็จะรับเอาสารพิษที่ผลิตโดยพืชนั้นเข้าไปด้วย จนทำให้หนอนศัตรูพืชถึงแก่ชีวิตได้  ยังผลทำให้ได้ลดค่าใช้จ่ายในการใช้ยาฆ่าแมลงศัตรูพืชและไม่เกิดผลเสียต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วยอีกทั้งยังทำให้ได้ผลผลิตทางการเกษตรต่อหน่วยพื้นที่เพิ่มสูงขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับผลผลิตจากพืชสาย-พันธุ์ธรรมชาติในทำนองเดียวกัน   นักพัฒนาเทคโนโลยีชีวภาพสามารถสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรมที่มีสมบัติดื้อยาฆ่าวัชพืชได้ดีในพื้นที่เพาะปลูกบางแห่ง นอกจากนี้แล้วบริษัทยักษ์ใหญ่ในด้านการพัฒนาเทคโนโลยีชีวภาพในทวีปอเมริกาเหนือและยุโรปก็ได้สร้างพืช ดัดแปลงพันธุกรรมเช่นที่ว่านี้หลายสิบชนิดเพื่อนำไปเผยแพร่เพาะปลูกในประเทศกำลัง พัฒนาหลาย ๆ ประเทศ  นอกจากนั้นบริษัทที่ดำเนินธุรกิจทางด้านเทคโนโลยีชีวภาพก็ยังได้พัฒนาสร้างสายพันธุ์พืชดัดแปลงพันธุกรรมบางชนิดโดยการถ่ายโอนตัดต่อยีนที่เรียกว่า ยีนสิ้นสุดสายพันธุ์ (terminator gene) เข้าไปในจีโนมพืชดัดแปลงพันธุกรรมนั้นด้วยซึ่งเมื่อนำเมล็ดพันธุ์พืชนั้นไปเพาะปลูกจนเจริญเติบโตและให้ผลผลิตตามที่ต้องการแล้ว  เมล็ดพันธุ์ที่ได้ในรุ่นถัดไปก็จะถูกทำลายโดยอัตโนมัติโดยกระบวนการทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นภายในเมล็ดพืชนั้นจนไม่สามารถนำเมล็ดพืชไปเพาะปลูกเพื่อให้เกิดผลผลิตต่อไปได้  หากต้องการที่จะเพาะปลูกพืชดัดแปลงพันธุกรรมที่ต้องการนั้นต่อไปเกษตรกรจะต้องสั่งซื้อเมล็ดพันธุ์พืชดัดแปลงพันธุกรรมที่ต้องการจากบริษัทผู้ผลิตเท่านั้น  ทั้งนี้เพื่อป้องกันการนำพันธุ์พืชดัดแปลงพันธุกรรมไปเพาะปลูกขยายพันธุ์ได้ต่อไปโดยที่ไม่ต้องซื้อเมล็ดพันธุ์เพิ่มเติมแต่สายพันธุ์พืชดัดแปลงพันธุกรรมที่มียีนทำลายเมล็ดพันธุ์แบบนี้ยังไม่ได้นำออกมาใช้ในทางปฏิบัติเพราะยังมีข้อด้อยอยู่หลายประการและมีกระแสต่อต้านสายพันธุ์พืชดัดแปลงพันธุกรรมดังกล่าวโดยเกรงกันว่าอาจเกิดความเสียหายจากการทำลายความหลากหลายทางชีวภาพในบริเวณพื้นที่เพาะปลูกนั้นได้