เทคโนโลยีชีวภาพ

เทคโนโลยีชีวภาพ คือ เทคโนโลยีซึ่งนำเอาความรู้ทางด้านวิทยาศาสตร์ประยุกต์ใช้กับสิ่งมีชีวิต หรือชิ้นส่วนของสิ่งมีชีวิต หรือผลิตผลของสิ่งมีชีวิต เพื่อเป็นประโยชน์ต่อมนุษย์ไม่ว่าจะเป็นการผลิตหรือกระบวนการ ของสินค้าหรือบริการ เพื่อใช้ประโยชน์เฉพาะอย่างตามที่เราต้องการ โดยสามารถใช้ประโยชน์ทางด้านต่างๆ เช่น ด้านการเกษตร ด้านอาหาร ด้านสิ่งแวดล้อม ด้านทางการแพทย์ เป็นต้น
โดย United Nations Convention on Biological Diversity ได้ให้นิยามของ เทคโนโลยีชีวภาพ ไว้ว่า
Any technological application that uses biological systems, living organisms, or derivatives thereof, to make or modify products or processes for specific use.

”การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีต่างๆทางด้านวิทยาศาสตร์มาใช้กับ ระบบของสิ่งมีชีวิต หรือ สิ่งมีชีวิต หรือ ชิ้นส่วนของสิ่งมีชีวิต เพื่อสร้างหรือปรับปรุง ผลิตภัณฑ์ หรือ กระบวนการ เพื่อมาใช้ประโยชน์เฉพาะด้าน”


การใช้ประโยชน์จาก เทคโนโลยีชีวภาพ มีหลายด้านเช่น

1. เทคโนโลยีชีวภาพ เพื่อการเกษตร คือ การพัฒนาและปรับปรุงพันธุ์พืช โดยวิธีการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อและเซลล์พืช การตัดแต่งยีน ตัวอย่างเช่น การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อเพื่อขยายพันธุ์กล้วยไม้ การตัดแต่งยีนเพื่อการพัฒนาพันธุ์พืชต้านทานต่อศัตรูพืชหรือโรคพืช การพัฒนาผลไม้ให้สุกงอมช้า

2. เทคโนโลยีชีวภาพ เพื่ออุตสาหกรรมอาหาร คือ การเพิ่มคุณค่าผลผลิตของอาหาร ตัวอย่างเช่น การลดปริมาณโคเลสเตอรอลในไข่แดง การทำให้โคและสุกรเพิ่มปริมาณเนื้อ

3. เทคโนโลยีชีวภาพ เพื่อสิ่งแวดล้อม คือ การลดการใช้สารเคมีที่เป็นผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างเช่น การนำของเสียจากสิ่งมีชีวิตไปทำปุ๋ยหรือการผลิตปุ๋ยชีวภาพจากสารอินทรีย์ การใช้จุลินทรีย์ในการกำจัดขยะหรือน้ำเสีย

4.เทคโนโลยีชีวภาพ ด้าน เทคโนโลยีการแพทย์เพื่อสุขภาพ ตัวอย่างเช่น การผลิตวัคซีนป้องกันโรค การผลิตโมโนโคลนอลแอนติบอดีเพื่อตรวจวินิจฉัยโรคและการเยียวยารักษา การใช้เทคโนโลยีดีเอ็นเอตรวจสอบโรคทางพันธุกรรม การผลิตยาจากผลิตภัณฑ์จากสิ่งมีชีวิต



เทคโนโลยีชีวภาพ ที่เก่าแก่ที่สุดในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติก็คือ เทคโนโลยีการหมัก (Fermentation Technology) โดยเทคโนโลยีชีวภาพเมื่อก่อนมักนำไปใช้กับทางด้านอาหารและด้านการเกษตร

การค้นพบ โครงสร้างของสารพันธุกรรม หรือ DNA โดยเจมส์ วัตสัน และฟรานซิส คริก ในปี พ.ศ. 2496 ต่อมามีการค้นพบเอนไซม์ตัดจำเพาะในแบคทีเรีย โดยเวอร์เนอร์ อาร์เบอร์ ในช่วงปี พ.ศ. 2500-2510 ในปี พ.ศ. 2516 เอนไซม์ตัดจำเพาะนี้ถูกนำไปทดลองใช้ในการทดลองตัดยีนจากแบคทีเรียเซลล์หนึ่ง แล้วนำไปใส่ให้แบคทีเรียอีกเซลล์หนึ่งเป็นผลสำเร็จ โดยแสตนลีย์ โคเฮน และเฮอร์เบิร์ด โบเยอร์ ต่อมาในปี พ.ศ. 2520 มีการนำยีนจากสิ่งมีชีวิตอื่น (ที่ไม่ใช่ของแบคทีเรีย) ไปใส่ในแบคทีเรียเป็นผลสำเร็จ ซึ่งนำไปสู่การศึกษาค้นคว้าด้านนี้อย่างกว้างขวางจนถึงปัจจุบัน ที่สำคัญมีการตัดต่อยีนของมนุษย์ที่ควบคุมการสร้างฮอร์โมนใส่ลงในเซลล์ แบคทีเรียที่ชื่อ E. coli ซึ่งทำให้แบคทีเรียสร้างฮอร์โมนของมนุษย์ออกมาได้เป็นผลสำเร็จ
จากสิ่งที่ค้นพบเหล่านี้ทำให้เกิด เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ คือ เทคโนโลยีรีคอมบิแนนท์ดีเอ็นเอ (DNA Recombinant Technology)
หรือ พันธุวิศวกรรม ( Genetic engineering )

พันธุวิศวกรรม (genetic engineering) คือการนำความรู้ที่ได้จากการศึกษาชีววิทยาระดับโมเลกุล หรือ อณูชีววิทยา (molecular biology) นำมาประยุกต์ใช้ในการปรับเปลี่ยน ดัดแปลง เคลื่อนย้าย หรือตรวจสอบ สารพันธุกรรมหรือดีเอ็นเอ (DNA) และผลิตภัณฑ์ของสารพันธุกรรม (RNA และ โปรตีน)ของสิ่งมีชีวิต


พันธุวิศวกรรมเป็นกระบวนการปรับปรุงพันธุ์สิ่งมีชีวิต โดยนำยีนจากสิ่งมีชีวิตชนิดพันธุ์หนึ่ง (species) ถ่ายฝากเข้าไปอีกชนิดพันธุ์หนึ่ง เพื่อจุดประสงค์ที่จะปรับปรุงสายพันธุ์ให้ดีขึ้น กระบวนการดังกล่าวไม่ได้เกิดขึ้นตามธรรมชาติ สิ่งมีชีวิตดังกล่าวมีชื่อเรียกว่า LMO (living modified organism) หรือ GMO (genetically modified organism) ตัวอย่างการวิจัยและพัฒนา รวมถึงการใช้ประโยชน์เชิงการค้ามีมากมาย ซึ่งจะกล่าวถึงเพียงบางอย่างเท่านั้น
การใช้ประโยชน์ของพันธุวิศวกรรมทางด้านต่างๆ
ทางด้านการเกษตรและอาหาร
เช่น การปรับปรุงพันธุ์พืชให้ต้านทานโรคหรือแมลง การปรับปรุงพันธุ์แบบดั้งเดิมนั้น ซึ่งยังคงทำกันอยู่ โดยใช้วิธีหาพันธุ์ต้านทานซึ่งส่วนใหญ่เป็นพันธุ์ป่าและมีลักษณะไม่ดีอยู่มาก จากนั้นเอาพันธุ์ต้านทานผสมพันธุ์พ่อ-แม่ เข้าด้วยกันรวมทั้งลักษณะต้านทานด้วยเหตุนี้ จึงต้องเสียเวลาคัดเลือก และพัฒนาพันธุ์ต่ออีกอย่างน้อย 8-10 ปี กว่าจะได้พันธุ์ต้านทานและมีลักษณะอื่น ๆ ดีด้วย เพราะไม่สามารถเลือกยีนที่สามารถต้านทานใส่ไปได้โดยตรง ดังนั้นวิธีการปรับปรุงพันธุ์โดยการถ่ายฝากยีนที่ได้รับจากชนิดพันธุ์อื่น จึงสามารถลดระยะเวลาการพัฒนาพันธุ์ได้มาก
พันธุ์พืชต้านทานแมลง มีสารสกัดชีวภาพจากแบคทีเรีย Bacillus thuringiensis หรือ บีที ที่ใช้กำจัดแมลงกลุ่มหนึ่งอย่างได้ผลโดยการฉีดพ่นคล้ายสารเคมีอื่น ๆ เพื่อลดการใช้สารเคมีด้วยความก้าวหน้าทางวิชาการทำให้สามารถแยกยีนบีที จากจุลินทรีย์นี้และถ่ายฝากให้พืชพันธุ์ต่าง ๆ เช่น ฝ้าย ข้าวโพด และมันฝรั่ง เป็นต้นให้ต้านทานแมลงกลุ่มนั้น และใช้อย่างได้ผลเป็นการค้าแล้วในประเทศ
พันธุ์พืชต้านทานโรคไวรัส โรคไวรัสของพืชหลายชนิด เช่น โรคจุดวงแหวนในมะละกอ (papaya ring-spot virus) สามารถป้องกันกำจัดได้โดยวิธีนำยีนเปลือกโปรตีน (coat protein) ของไวรัสนั้นถ่ายฝากไปในพืช เหมือนเป็นการปลูกวัคซีนให้พืชนั่นเอง กระบวนการดังกล่าวใช้กันอย่างแพร่หลายในพืชต่างๆ เป็นต้น
ทางการพัฒนาพันธุ์สิ่งมีชีวิตให้มีคุณภาพผลผลิตดี
ตัวอย่าง เช่น
- การถ่ายฝากยีนสุกงอมช้า (delayed ripening gene) ในมะเขือเทศ การสุกในผลไม้เกิดจากการผลิตสาร ethylene เพิ่มมากในระยะสุกแก่ นักวิชาการสามารถวิเคราะห์โครงสร้างยีนนี้ และมีวิธีการควบคุมการแสดงออกโดยวิธีการถ่ายฝากยีนได้ ทำให้ผลไม้สุกงอมช้า สามารถเก็บไว้ได้นาน ส่งไปจำหน่ายไกล ๆ ได้ สหรัฐเป็นประเทศแรกที่ผลิตมะเขือเทศสุกงอมช้าได้เป็นการค้า และวางตลาดให้ประชาชนรับประทานแล้ว
- การพัฒนาพันธุ์พืชให้ผลิตสารพิเศษ เช่นสารที่เป็นประโยชน์ต่าง ๆ ที่มีคุณค่าทางอาหารสูง อาจเป็นแหล่งผลิตไวตามิน ผลิตวัคซีน และผลิตสารที่นำไปสู่การผลิตทางอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น พลาสติคย่อยสลายได้ และโพลิมเมอร์ ชนิดต่าง ๆ เป็นต้น
- การพัฒนาพันธุ์สัตว์ มีการพัฒนาพันธุ์โดยการถ่ายฝากยีน ทั้งในปศุสัตว์ และสัตว์น้ำ รวมทั้งน้ำปลา ได้มีตัวอย่างหลายรายการ เช่น การถ่ายฝากยีนเร่งการเจริญเติบโต และยีนต้านทานโรคต่าง ๆ เป็นต้น อย่างไรก็ตามประโยชน์ของพันธุวิศวกรรมในเรื่องการผลิตสัตว์นั้นเป็นเรื่องของการพัฒนาชุดตรวจระวังโรคเป็นส่วนใหญ่
- การพัฒนาสายพันธุ์จุลินทรีย์ ให้มีคุณลักษณะพิเศษบางอย่าง เช่นให้สามารถกำจัดคราบน้ำมันได้ดี เป็นต้น
ทางด้านการแพทย์และสาธารณสุข
ตัวอย่าง เช่น
เทคโนโลยีชีวภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง องค์ความรู้จากการวิจัยจีโนม ทำให้นักวิจัยรู้สึกถึงระดับยีนสิ่งมีชีวิต รู้ว่ายีนใดอยู่ที่ไหนบนโครโมโซม หรือนอกโครโมโซม สามารถสังเคราะห์ชิ้นส่วนนั้นได้ หรือตัดออกมาได้ แล้วนำไปใช้ประโยชน์ในเรื่องต่างๆ
- การตรวจโรค เมื่อสามารถสังเคราะห์ชิ้นส่วน ดีเอ็นเอ หรือยีนได้แล้ว ก็สามารถพัฒนาเป็น molecular probes สำหรับใช้ในการตรวจโรคต่างๆได้อย่างมีประสิทธิภาพ
- การพัฒนายารักษาโรคและวัคฃิน ยารักษาโรค และวัคฃีน ใหม่ๆ ผลิตโดยวิธีพันธุวิศวกรรมในจุลินทรี หรือ recombinant DNA ทั้งสิ้น
- การสับเปลี่ยนยีนด้อยด้วยยีนดี (gene therapy) ในอนาคต เมื่องานวิจัยจีโนมมนุษย์สำเร็จ ความหวังของคนที่ป่วยเป็นโรคทางพันธุกรรม อาจมีหนทางรักษาโดยวิธีปรับเปลี่ยนยีนได้
ทางด้านการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม
ความเจริญก้าวหน้าของเทคโนโลยีชีวภาพ นำไปสู่การพัฒนาที่ยั่งยืน และช่วยอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมโดยเฉพาะอย่างยิ่ง พืชที่ได้รับการถ่ายฝากยีนต้านทานโรคและแมลง ทำให้ไม่ต้องใช้สารเคมีฉีดพ่นหรือใช้ในปริมาณที่ลดลงมาก พันธุวิศวกรรมอาจนำไปสู่การผลิตพืชที่ใช้ปุ๋ยน้อย และ น้ำน้อย ทำให้เป็นการลดการใช้ปุ๋ยเคมี เป็นการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม และนำไปสู่การสร้างสมดุลทรัพยากรชีวภาพได้
ทางด้านการพัฒนาอุตสาหกรรม
เมื่อวัตถุดิบได้รับการปรับเปลี่ยนคุณภาพให้ตรงกับความต้องการของอุตสาหกรรม โดยใช้พันธุวิศวกรรมแล้ว อุตสาหกรรมใหม่ๆจะเกิดตามมากมาย เช่น การเปลี่ยนโครงสร้างแป้ง น้ำมัน และโปรตีน ในพืช หรือการลดปริมาณเซลลูโลสในไม้ เป็นต้น ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีชีวภาพในอนาคต จะเป็นการปฏิรูปแบบอุตสาหกรรมใหม่ โดยเน้นการใช้วัตถุดิบจากสิ่งมีชีวิตมากขึ้น รถยนต์ทั้งคัน อาจทำจากแป้งข้าวโพด สารเคมีทั้งหมดอาจพัฒนาจากแป้ง เชื้อเพลิงอาจพัฒนาจากวัตถุดิบพืช เป็นต้น

พันธุกรรม (Heredity) หมายถึง การถ่ายทอดลักษณะต่างๆ ของสิ่งมีชีวิตจากรุ่นหนึ่งไปสู่อีกรุ่นหนึ่ง (Generation) เช่น รุ่นพ่อแม่ถ่ายทอดลักษณะต่างๆลงไปสู่รุ่นลูกรุ่นหลาน โดยมีการเริ่มต้นการศึกษาเรื่องพันธุกรรม (Heredity)โดย เกรเกอร์ เมนเดล (Gregor Mendel) เป็นผู้ที่ค้นพบและอธิบายหลักการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม (Heredity) ในช่วงกลางของทศวรรษที่ 18
พันธุกรรม (Heredity)เป็นสิ่งที่ทำให้คนเรามีลักษณะต่างๆแตกต่างกันไปมากมาย โดยมีหน่วยควบคุมที่เรียกว่า ยีน (Gene) ซึ่งยีน (Gene) แต่ละยีน (Gene) ก็จะมีหน้าที่ควบคุมลักษณะทางพันธุกรรม (Heredity) ลักษณะหนึ่งๆไป มีทั้งยีน (Gene) ที่ควบคุมลักษณะเด่น และยีน (Gene) ที่ควบคุมลักษณะด้อย แต่ส่วนหนึ่งที่ทำให้ลักษณะเราแตกต่างออกไปคือสภาพแวดล้อม เช่น ความอ้วน อาจเกิดจากสภาพแวดล้อมมากกว่าพันธุกรรม (Heredity)
http://www.thaibiotech.info/