การตรวจลายพิมพ์ DNA โดยเทคนิค PCR มีข้อดีอย่างไร

ไขความจริงจากลายพิมพ์ดีเอ็นเอ

เขียนโดย biology เมื่อ July 29, 2014. หัวข้อ บทความ, บทความปี 2553

 อาจารย์ภัทรา  พลับเจริญสุข**

ในอดีตคนทั่วไปจะไม่รู้จักคำว่าดีเอ็นเอ (DNA)  นักวิทยาศาสตร์เท่านั้นที่เข้าใจในเรื่องดีเอ็นเอ  แต่ปัจจุบัน DNA กลับมีความสำคัญและมีบทบาทอย่างแพร่หลายแทบทุกวงการ ตั้งแต่วงการวิทยาศาสตร์  การแพทย์ การเกษตร การพิสูจน์หลักฐานหรือตรวจเอกลักษณ์เฉพาะบุคคล   และการจำแนกสิ่งมีชีวิตต่างๆ ตามที่พบเห็นได้ในหน้าหนังสือพิมพ์  หรือการรายงานข่าว  เช่น  การสืบสวนกรณีอื้อฉาวทางเพศระหว่างประธานาธิบดีบิลล์  คลินตันกับนางสาวโมนิกา   ลูวินสกี  ยืนยันการเป็นลูกสาวของนักร้องหมอลำมนต์สิทธิ์ คำสร้อย  หรือพิสูจน์ร่างผู้เสียชีวิตจากการเกิดวินาศกรรมตึกเวิล์ดเทรด เซ็นเตอร์  ประเทศสหรัฐอเมริกา  และธรณีพิบัติภัยคลื่นยักษ์สึนามิ  รวมทั้งคดีอาชญากรรมที่ใช้ DNA เป็นหลักฐานในการพิสูจน์หาตัวผู้กระทำผิด เป็นต้น  จากที่กล่าวมาหลายคนคงสงสัยว่าเราจะนำ DNA มาใช้ประโยชน์ได้อย่างไร DNA เป็นสารพันธุกรรมของสิ่งที่มีชีวิต ที่ได้รับการถ่ายทอดมาจากพ่อและแม่  DNA สามารถพบได้ในนิวเคลียสของเซลล์ต่าง ๆ เช่น เซลล์เม็ดเลือดขาว  เซลล์ผิวหนัง  เยื่อบุข้างแก้ม กระดูก หรือปลายรากเส้นผม เป็นต้น  DNA จะเป็นตัวกำหนดข้อมูลในการสร้างสารชีวโมเลกุล  ดังนั้นสิ่งมีชีวิตไม่ว่าจะเป็นชั้นสูงหรือชั้นต่ำจึงมีชุด DNA ซึ่งมีรหัสเฉพาะตัวเป็นแม่แบบในการสร้างสารชีวโมเลกุล ซึ่งจะมีความแตกต่างกันออกไปมากบ้างน้อยบ้างแล้วแต่สายพันธุ์   จึงไม่มีสิ่งมีชีวิตใดที่มีชุด DNA ที่เหมือนกันทั้งหมด ยกเว้นฝาแฝดที่เกิดมาจากไข่ใบเดียวกันเท่านั้น จากความจำเพาะที่มีอยู่ในชุด DNA แต่ละหน่วยนี้เอง เรียกว่าลายพิมพ์ดีเอ็นเอ (DNA fingerprint)   โดย DNA ทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตนั้นประกอบด้วย 2 ส่วน  ส่วนแรกประกอบด้วยเบส 3 ตัวเรียงต่อกันเป็นโคดอน (codon)  เรียกส่วนนี้ว่า coding DNA     ทำหน้าที่ควบคุมการสร้างโปรตีนที่มีความสำคัญต่อกลไกต่างๆ ภายในร่างกาย  ซึ่งจะมีอยู่เพียงร้อยละ 5 ของชุด DNAทั้งหมด  และส่วนที่สองที่มีประมาณร้อยละ 95  โดยยังไม่ทราบหน้าที่แน่นอนเรียกว่า  noncoding DNA      ซึ่ง noncoding DNA  มีส่วนหนึ่งที่เป็นเบสซ้ำต่อเนื่อง (tandem repeat)  อยู่หลายตำแหน่ง  เบสซ้ำต่อเนื่องนี้เองที่นำมาทำเป็นลายพิมพ์ดีเอ็นซึ่งเป็นเครื่องหมายพันธุกรรม  ทำให้สามารถรู้ลักษณะของจำนวนการซ้ำของท่อน DNA  แต่ละชุดในแต่ละตำแหน่งบนสาย DNA  ของสิ่งมีชีวิตและบุคคลได้   ดังนั้นจึงสามารถใช้ความแตกต่างกันของขนาดและจำนวนการซ้ำของท่อน DNA แต่ละชุดนี้ บ่งบอกถึงข้อมูลพันธุกรรมเฉพาะของแต่ละบุคคลได้ การศึกษาลายพิมพ์ DNA มี  2  เทคนิคหลักคือ RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism)  เป็นการวิเคราะห์ความแตกต่างของเบสซ้ำโดยใช้ความสามารถของเอนไซม์ตัดจำเพาะ (restriction enzyme)  ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่ตัดสาย DNA อย่างเฉพาะเจาะจง  และเทคนิค PCR (Polymerase Chain Reaction)  โดยใช้การเพิ่มปริมาณ DNA ในส่วนของเบสซ้ำ  ซึ่งอาศัยหลักการการจำลองตัวเองของสายดีเอ็นเอ (DNA replication)   ทำให้ได้ DNA สายใหม่เกิดขึ้นเป็นล้านเท่า  ไม่ว่าจะใช้เทคนิคใดจะได้แถบลายพิมพ์ดีเอ็นเอซึ่งต้องมีการแปลผล  โดยอ่านผลจากลักษณะตำแหน่งของ DNA  ดังตัวอย่างในภาพที่1   เมื่อนำลายพิมพ์ดีเอ็นเอของลูกมาเทียบกับพ่อและแม่  จะพบว่าลายพิมพ์ดีเอ็นเอของลูกต้องประกอบด้วยแถบ DNA ที่มาจากพ่อและแม่เท่านั้น  หากพบว่ามีแถบ DNA ของลูกที่แตกต่างแม้เพียงแถบเดียว ก็สามารถสรุปได้ว่าไม่มีความสัมพันธ์กันทางสายเลือด   ดังตัวอย่างลายพิมพ์ดีเอ็นเอภาพที่ 2  สรุปได้ว่า  D1 และ S1 เป็นลูกของพ่อแม่คู่นี้    หรือกรณีการหาตัวผู้ต้องสงสัยดังภาพที่ 3  พบว่าคราบอสุจิ  ที่พบในที่เกิดเหตุ  มีแถบ DNA ตรงกับผู้ต้องสงสัยคนแรก    จึงสามารถสรุปว่าใครเป็นผู้กระทำความผิดได้ จะเห็นได้ว่าลายพิมพ์ดีเอ็นเอเป็นกุญแจที่สำคัญอย่างหนึ่งที่ช่วยไขความเป็นจริงของสิ่งมีชีวิตและมนุษย์อย่างปฏิเสธไม่ได้  ซึ่งได้มีการนำมาประยุกต์ใช้เพื่อเป็นประโยชน์ในการพัฒนาประเทศที่ยั่งยืนต่อไป เอกสารอ้างอิง 1. การใช้ลายพิมพ์ดีเอ็นเอเพื่อพิสูจน์ พ่อ-แม่ ลูก.      //www.thaicattle.org/knowlege/embryo06.php (Retrieved 2/03/10) 2. เทคนิค PCR กับการพิสูจน์บุคคล. //www.school.net.th/library/pcr1.htm(Retrieved 2/03/10) 3. มาลินี อัศวดิษฐเลิศ . ดีเอ็นเอ ลายพิมพ์ดีเอ็นเอ และสึนามิ. //www.biotec.or.th/biotechnology-th/newsdetail.asp?id=4092  (Retrieved 2/03/10) 4. DNA  fingerprinting  เทคโนโลยีพิสูจน์เหยื่อคลื่นมรณะ. //www.stdent.chula.ac.th/~50370413/Tell.htm   (Retrieved 4/03/10) 5. A Brief Tour of DNA Fingerprinting. //www.scq.ubc.ca/a-brief-to…rinting/(Retrieved 2/03/10) 6. //www.randomhouse.com/knopf…es7.html (Retrieved 15/03/10) ** สังกัดภาควิชาวิทยาศาสตร์  คณะศิลปศาสตร์และวิทยาศาสตร์  มหาวิทยาลัยธุรกิจบัณฑิตย์

 4,053 total views,  2 views today

          ปัจจุบันนี้ มีการใช้ลายพิมพ์ DNA ของคน ในการพิสูจน์ความสัมพันธ์ระหว่าง พ่อ แม่ ลูก รวมถึงการรับมรดก และพิสูจน์หลักฐานทาง อาชญากรรม และยังใช้ลายพิมพ์ DNA ในการบอกเอกลักษณ์ของพืช และสัตว์เศรษฐกิจ และยังใช้ในการพิสูจน์ความสัมพันธ์ทางเผ่าพันธุ์ และวิวัฒนาการของสัตว์และพืชด้วย

           ลายพิมพ์ DNA คือลำดับเบสที่เป็นเอกลักษณ์ในสิ่งมีชีวิตแต่ละตัวตนหรือบุคคล วิธีตรวจหาลายพิมพ์ DNA มีหลายประเภทเช่น RFLP (RestrictionFragment Length Polymorphism), RAPD (RapidAmplifiedPolymorphic DNA), minisatellite DNA และ microsatellite DNAเป็นต้น วิธีตรวจลายพิมพ์DNA แบบ RFLP สามารถใช้ระบุความแตกต่างหรือความเหมือนของ DNA จากคนละแหล่งได้ โดยใช้เอนไซม์ตัดจำเพาะ ตัดดีเอนเอจากทั้ง 2 แหล่ง (หรือหลายแหล่ง) แล้วนำมาทำเจลอิเลคโตรโฟรีซิส ต่อด้วยเซาท์เธิร์นบลอทไฮบริไดเซชันจากนั้นตรวจผล โดยเปรียบ เทียบรูปแบบของแถบDNA ที่เกิดขึ้นว่าเหมือนหรือต่างกันอย่างไร วิธีการนี้สามารถใช้ตรวจหาผู้ต้องสงสัยที่กระทำผิดได้ โดยเก็บตัวอย่าง DNA จาก สถานที่เกิดเหตุมาตรวจเปรียบเทียบกับ DNA ของผู้ต้องสงสัยโดยการเจาะเลือด

             การตรวจลายพิมพ์ DNA จากด้วยวิธีการทำ RFLP ของสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ สามารถบ่งบอกเอกลักษณ์ของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดได้ จากรูปแบบของแถบที่ปรากฏ

ที่มา - //lms.thaicyberu.go.th/officialtcu/main/advcourse/presentstu/course
/ww526/inboonna/inboonna-web1/contents/topic6.htm

     รหัสพันธุกรรม  “ดีเอ็นเอ”  ได้พลิกแนวทางการสืบสวนอาชญากรรม  วิธีนี้ช่วยให้ชี้ตัวบุคคลได้ถูกต้องแม่นยำที่สุดเท่าที่เคยมีมา  เพราะโอกาส ที่ดีเอ็นเอของคน 2 คนจะบังเอิญตรงกันนั้นไม่มีเลย  ความรู้เรื่องดีเอ็นเอสามารถนำมาใช้พิสูจน์ได้ตั้งแต่ว่าใครเป็นบิดาของเด็ก  ไปจนถึงใช้ควบคุม การผสมพันธุ์สัตว์หายาก

     ศาสตราจารย์ อเล็ก เจฟฟรีย์ ชาวอังกฤษ  ผู้เชี่ยวชาญวิชาพันธุศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยเลสเตอร์  ค้นพบวิธีพิสูจน์บุคคลด้วยหลักฐานของดีเอ็นเอ  ในระหว่างศึกษาค้นคว้าเรื่องนี้

     ดีเอ็นเอ  เป็นสารเคมีที่อยู่ในนิวเคลียสของเซลล์มีชีวิตทุกเซลล์  ดีเอ็นเอจะเป็นตัวบ่งชี้รูปพรรณของบุคคล  เช่น  สีผมและสีนัยน์ตา  โครงสร้างของ ดีเอ็นเอในแต่ละคนย่อมแตกต่างกันไป  ยกเว้นกรณีที่เป็นแฝดเหมือน

     ศาสตราจารย์เจฟฟรีย์พบว่า  ในโมเลกุลของดีเอ็นเอจะมีลำดับข้อมูลพันธุกรรมปรากฏซ้ำ ๆ กันตลอดโครงสร้างของดีเอ็นเอ  ซึ่งดูคล้ายบัน ไดเวียนไม่รู้จบ

     จำนวนครั้งที่ซ้ำกัน  ตำแหน่งที่แน่ชัด  และความยาวของลำดับข้อมูลพันธุกรรมในเส้นดีเอ็นเอของแต่ละบุคคล  มีรูปแบบเฉพาะตัวที่ไม่เหมือน ของผู้ใด

     ตัวอย่างดีเอ็นเอ  ปกติได้มาจากเลือด  น้ำอสุจิ  หรือเส้นผมในปริมาณเพียงเล็กน้อย   กรรมวิธีถ่ายทอดลำดับข้อมูลพันธุกรรมในดีเอ็นเอให้ออกมา เป็นบันทึกที่ผ่านผลได้นั้น   ในขั้นสุดท้ายจะแสดงเป็นภาพในฟิล์มเอกซเรย์  ซึ่งจะเห็นเป็นแท่ง ๆ เรียงกัน    คล้ายกับรหัสแท่ง (บาร์โค้ด)  บนกล่องสินค้า

     ดีเอ็นเอ  เป็นหลักฐานที่ใช้พิสูจน์ได้ทั้งความบริสุทธิ์และความผิด  ตัวอย่างเช่น  กรณีโจรผู้ร้ายทุบกระจกหน้าต่างบุกเข้าบ้าน  อาจทิ้งรอยเลือด ติดกระจก  ตำรวจสามารถนำตัวอย่างเลือดนั้นมาสร้างลายพิมพ์ดีเอ็นเอ  เมื่อได้ตัวผู้ต้องสงสัยแล้วจึงนำตัวอย่างเลือดของผู้นั้นมาเปรียบเทียบดู  หากดีเอ็นเอตรงกับตัวอย่างที่มีอยู่   ก็พิสูจน์ได้ว่าผู้นั้นคือคนร้าย  แต่หากไม่ตรงกัน  ก็แสดงว่าเป็นผู้บริสุทธิ์

     ในกรณีที่ตำรวจมีลายพิมพ์ดีเอ็นเอของคนร้าย แต่ยังหาตัวผู้ต้องสงสัยไม่ได้  ตำรวจอาจทำลายพิมพ์ดีเอ็นเอจากตัวอย่างเลือดของกลุ่มคนที่อยู่ในข่าย น่าสงสัยทั้งหมด   ตัวอย่างเช่น  เมื่อปี  ค.ศ. 1987  ตำรวจที่เมืองเลสเตอร์เวอร์ได้ทำลายพิมพ์ดีเอ็นเอจากตัวอย่างเลือดของผู้ชาย 5,500  คนซึ่งอยู่ใน ตำบลที่เกิดคดีข่มขืนและฆ่าเด็กตาย 2 คน

     ฆาตกรถูกจับได้ในเวลาต่อมา   เนื่องจากมีผู้ได้ยินชายคนหนึ่งพูดว่า   เพื่อนร่วมงานคนหนึ่งขอให้เขาไปเจาะเลือดแทน  ชายอีกผู้หนึ่งซึ่งถูกกล่าว หาว่าเป็นฆาตกรได้รับการปล่อยตัว   เพราะลายพิมพ์ดีเอ็นเอของเขาไม่ตรงกับตัวอย่างที่ได้จากสถานที่เกิดเหตุ

ที่มา - //www.rmutphysics.com/charud/specialnews/3/DNA/DNA1.htm

          ดีเอ็นเอชี้ตัวคนร้าย   ลายพิมพ์ดีเอ็นเอ (เส้นกลาง)   จากรอยเลือดที่พบในสถานที่เกิดเหตุ   เปรียบเทียบกับดีเอ็นเอของผู้ต้องสงสัยอีก 7  คน  พบว่าเส้นที่ใกล้สุดทางซ้ายมือมีลักษณะตรงกันทุกอย่าง   ส่วนเส้นอื่นมีบางอย่างคล้ายกันเท่านั้น  ดังนั้นจึงระบุตัวผู้กระทำผิดได้อย่างแน่ชัด  ส่วนอีก  6  คนนั้นเป็นผู้บริสุทธิ์

ขั้นตอนการทำ ลายพิมพ์ ดี เอ็น เอ

1. เก็บตัวอย่างส่งตรวจ เช่น เส้นผม หรือเล็บ เศษผ้าที่เปื้อนเลือด คราบอสุจิ  ซึ่งต้องเป็นตัวอย่างที่มีคุณภาพ
2. สกัด DNA จากเซลล์ของตัวอย่างที่เก็บมา
3. ตรวจลายพิมพ์ DNA สามารถทำได้ 2 แบบคือ ตรวจมือโดยการใช้สารกัมมันตภาพรังสีและการใช้เครื่องมือตรวจอัตโนมัติ
4. การแปลผลลายพิมพ์ DNA

                     

ที่มา - //www.atom.rmutphysics.com/charud/oldnews/0/286/3/science/bio2/index2.htm

ที่มา - //www.rmutphysics.com/charud/specialnews/3/DNA/DNA1.htm

ที่มา - //lms.thaicyberu.go.th/officialtcu/main/advcourse/presentstu/course/ww526/inboonna/inboonna-web1/contents/topic6.htm

ที่มา - //www.myfirstbrain.com/student_view.aspx?ID=66171

//www.neutron.rmutphysics.com/news/index.php?option=com_content&task=view&id=1101&Itemid=14&limit=1&limitstart=15