Page 21 - MU_5May63

Research Excellence
ฐิติรัตน์ เดชพรหม

ติดเชื้อ หรือที่เรียกว่า ผลลบปลอม รู้จัก CRISPR Diagnostic และ จ�าเพาะในการตัดโมเลกุลสาร
(false negative) กลับกันหาก การท�างานของ SHERLOCK พันธุกรรมที่เป็น RNA และท�าหน้าที่
ชุดตรวจมีจ�าเพาะต�่าก็จะให้ผล นักสืบ RNA หัวใจส�าคัญของชุด ช่วยขยายสัญญาณ มาพัฒนาเป็น
ตรวจว่าติดเชื้อทั้งที่ไม่ได้ติดเชื้อ ตรวจ CRISPR ชุดตรวจ COVID-19
เรียกว่าผลบวกปลอม (false positive) CRISPR Diagnostic หรือชุด ขั้นตอนการท�างานของชุด
แต่การพัฒนาชุดตรวจให้มีครบ ตรวจคริสเพอร์ คือชุดตรวจที่ใช้ ตรวจ แบ่ งออกเป็ น ๒ ขั้น
ทั้งความไวและความจ�าเพาะที่สูงเป็น คริสเพอร์แคสเทคโนโลยี (CRIS- ตอนหลัก ขั้นแรกเป็ นการเพิ่ม
เรื่องที่ต้องใช้เวลา ในสถานการณ์ PR-Cas technology) ซึ่งมีต้นแบบ ปริมาณสารพันธุกรรมด้ วย
การระบาดที่เป็นไปอย่างรวดเร็วเป็น มาจากกลไกป้องกันตัวเองของ เทคนิค Isothermal amplification
วงกว้าง ซึ่งต้องการการควบคุมโรคที่ แบคทีเรียจากการถูกไวรัสของ โดยสกัดเอาสารพันธุกรรม RNA
มีประสิทธิภาพ โดยเร่งตรวจหาผู้ติด แบคทีเรีย (bacteriophage) โจมตี มาจากตัวอย่างของผู้ป่ วยใน
เชื้อให้ได้มากและเร็วที่สุด หากมีผู้ ด้วยการจดจ�ารหัสพันธุกรรม รู ปของสารละลายและน�า
มาตรวจ COVID-19 ที่โรงพยาบาล ไวรัสของแบคทีเรียที่เคยเข้ามา มาเปลี่ยนเป็ น DNA ด้วยวิธี
และมีผลตรวจว่าไม่พบเชื้อทั้งที่ติด ในเซลล์บนยีนที่เรียกว่า CRISPR reverse transcription (RT) และ
เชื้ออยู่ แล้วกลับไปแพร่เชื้อให้กับ แล้วสร้ างโปรตีน Cas ไปตัด เพิ่มจ�านวนให้มีปริมาณมาก ด้วย
ผู้ที่อยู่ใกล้ชิดย่อมส่งผลให้ควบคุม โมเลกุลสารพันธุกรรมของไวรัส วิธี recombinase-polymerase
การระบาดได้ยาก ดังนั้นในกรณีนี้ แบคทีเรียให้เสียหาย ท�าให้ไวรัส amplification (RPA) แล้วจึง
ชุดตรวจจึงควรมีความไวมากกว่า ไม่สามารถท�างานได้ ท�าการเปลี่ยนกลับเป็น RNA อีก
โดยยังคงความจ�าเพาะเอาไว้ตาม CRISPR-Cas technology ครั้งเพื่อให้เหมาะสมส�าหรับการ
มาตรฐาน ถูกใช้งานอย่างแพร่หลายในการ ท�างานของ Cas13 ด้วยโดยการ
แก้ไขล�าดับเบสในสารพันธุกรรม เติม T7 RNA polymerase ลงไป
กว่าจะมาเป็นชุดตรวจ COVID-19 (genome editing) โดยเฉพาะ จากนั้นขั้นตอนที่ ๒ เป็นขึ้นตอน
การพัฒนาชุดตรวจ COVID-19 มี โปรตีน Cas9 ทั้งนี้โปรตีน Cas ของการตรวจวัด (detection)
สิ่งที่ต้องรู้อย่างน้อย ๓ เรื่อง คือ หนึ่ง มีอยู่หลายชนิด และแต่ละชนิดนั้นก็ โดยอาศัยการท�างานของเอไซม์
ต้องรู้จักไวรัส เช่น รูปร่างลักษณะ มีคุณสมบัติและการท�างานต่างกัน Cas13 และ guide RNA โดย
ชนิดของสารพันธุกรรม ล�าดับของ บางชนิดมีความจ�าเพาะ (Specificity) guide RNA จะน�าทาง Cas13 ไป
เบสบนสารพันธุกรรม และพฤติกรรม ในการตัดโมเลกุลของสารพันธุกรรม ยังต�าแหน่งที่ตรงกับล�าดับเบส
การก่อโรคของไวรัส เช่น อวัยวะหรือ เทียบเท่าหรือมากกว่า Cas9 ในสารพันธุกรรมของไวรัสเพื่อ
สารคัดหลั่งที่สามารถพบไวรัสได้ อีกด้วย ท�าการตัดตรงต�าแหน่งดังกล่าว
มากในร่างกายของผู้ติดเชื้อ ซึ่งมี ส�าหรับโปรตีน Cas ที่นิยมใช้ใน และตัดโมเลกุลกรดนิวคลิอิกที่
รายงานการวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ การพัฒนาชุดตรวจโรค คือ Cas12 ท�าหน้าที่เป็ น reporter ส่งผลให้
ทั่วโลกตลอด ๒ – ๓ เดือนที่ผ่านมา และ Cas13 ซึ่งมีคุณสมบัติไม่ โมเลกุลของสารฟลูออเรสเซนซ์
สิ่งที่ต้องรู้อย่างที่สองคือ ต้องรู้ เหมือนโปรตีน Cas ตัวอื่น ด้วย (fluorescence) ที่ท�าหน้าที่เปล่ง
ระบบตรวจไวรัส (detection) ซึ่งทีม คุณสมบัติที่เรียกว่า collateral แสงเป็ นตัวส่งสัญญาณแยกออก
วิจัยเลือกใช้ระบบ CRISPR-Cas ที่ activity ที่เมื่อโปรตีน Cas พบล�าดับ จากโมเลกุลของตัวดูดแสง หรือ
มีหลักการท�างานจาก ภูมิคุ้มกัน เบสเป้าหมายบนสารพันธุกรรมและ เควนเชอร์ (quencher) ท�าให้ตัว
วิทยาทางแบคทีเรีย มาใช้ช่วยใน ตัดโมเลกุลของสารพันธุกรรมแล้ว ส่งสัญญาณเปล่งแสงให้สัญญาณ
การตรวจไวรัส ก็จะสามารถตัดโมเลกุลกรดนิวคลิอิก ได้
และสุดท้าย ต้องรู้เทคโนโลยี อื่นๆ ที่อยู่ข้างเคียงอย่างไม่จ�าเพาะ นอกจากจะอ่านผลจากการ
การผลิตโปรตีนและเอนไซม์ ด้วย คุณสมบัตินี้มีประโยชน์อย่างยิ่ง เปล่งแสงของตัวส่งสัญญาณ
ให้จ�าเพาะกับสารพันธุกรรมของ ในการใช้ขยายสัญญาณในชุดตรวจ ด้วยเครื่องวัดแสงแล้ว ทีมวิจัย
ไวรัส เพื่อออกแบบไกด์อาร์เอ็นเอ โรค ด้วยเหตุนี้ทีมวิจัยจึงเลือกใช้ ยังออกแบบชุดตรวจเป็ นแบบ
(guide RNA, gRNA) ส�าหรับช่วย เทคนิค SHERLOCK ที่คิดค้น แท่ง (lateral flow strip) ที่ลักษณะ
ในการตรวจหาสารพันธุกรรมของ โดยทีมของ Dr.Feng Zhang จาก การใช้งานคล้ายชุดตรวจการ
ไวรัส ซึ่งตรงนี้เป็นจุดแข็งของกลุ่ม Broad Institute, Massachusetts ตั้งครรภ์ ที่สามารถอ่านผลจาก
วิจัยและพันธมิตร ดร.สิทธินันท์ Institute of Technology and แถบสีที่ปรากฏ เพื่อให้ง่ายต่อ
ชนะรัตน์ เผย Harvard ที่มี Cas13 ซึ่งมีความ การใช้งานภาคสนามมากขึ้นโดย

มหิดลสาร ๒๕๖๓ 21