ในช่วงไม่กี่ปีมานี้ นักวิจัยได้เสนอการแก้ไขยีนซึ่งเป็นเทคโนโลยีใหม่เพื่อปรับปรุงผลิตภัณฑ์อาหารให้ดีขึ้น และเกี่ยวข้องกับความยั่งยืน ตลอดจนมีผลกระทบที่เป็นประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อม ในบล็อกนี้จะกล่าวถึงบทนำโดยย่อเกี่ยวกับการแก้ไขยีนและประโยชน์ของการแก้ไขยีน ความแตกต่างระหว่างการแก้ไขยีนกับสิ่งมีชีวิตที่ถูกดัดแปลงพันธุกรรม เทคนิคการแก้ไขยีน การนำอาหารที่แก้ไขด้วยเทคนิค CRISPR มาประยุกต์ใช้ และการพัฒนาเทคโนโลยีการแก้ไขยีนที่อาจเกิดขึ้นได้ในอนาคต

            เทคโนโลยีการแก้ไขยีนและคุณประโยชน์ของเทคโนโลยีการแก้ไขยีน

            เทคนิคคริสเปอร์-แคสไนน์(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats-Cas9) ซึ่งเป็นที่รู้จักโดยทั่วไปในชื่อระบบ CRISPR-Cas9 เป็นเทคโนโลยีการเพาะพันธุ์พืชที่นักชีววิศวกรรมพืชใช้เพื่อผลิตอาหารที่แก้ไขพันธุกรรม เนื่องจากโมเลกุล CRISPR มียีนส์ที่เกี่ยวข้องกับ CRISPR ซึ่งเป็นที่รู้จักโดยทั่วไปในชื่อยีนส์แคส (Cas genes) สามารถจดจำลำดับดีเอ็นเอของพืชได้ แล้วถูกแก้ไขเพื่อให้ได้ลำดับเบสที่ดีกว่า ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงสามารถปรับปรุงคุณภาพของพืช ออกแบบให้มีความสวยงามน่ามองมากขึ้น ต้านทานโรค ให้ผลผลิตพืชผลที่ดีขึ้น และอื่นๆ อีกมากมาย (ISAAA, 2022)

            เป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในการปรับเปลี่ยนคุณลักษณะเฉพาะของสิ่งมีชีวิต ได้แก่ สัตว์ พืช และแบคทีเรีย โดยการเปลี่ยนแปลงลำดับดีเอ็นเอ ทำการเปลี่ยนแปลงลักษณะเฉพาะของสิ่งมีชีวิต (Dace, 2021) ด้วยความสามารถในการเปลี่ยนแปลงคุณภาพของสิ่งมีชีวิตโดยมีผลลัพธ์ที่สามารถคาดการณ์ได้ในเวลาอันสั้น การแก้ไขยีนจึงถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมนานาชนิด เช่น การดูแลสุขภาพ การเกษตร อาหาร ฯลฯ มีการอภิปรายเกี่ยวกับประโยชน์ของการแก้ไขยีนในอุตสาหกรรมอาหาร เช่น ความสามารถในการผลิตอาหารที่ดีต่อสุขภาพมากขึ้นเนื่องจากเป็นไปได้ที่จะปรับเปลี่ยนคุณภาพตามที่ต้องการได้ สามารถประสบผลสำเร็จในการทำให้ผลิตภัณฑ์อาหารมีอายุการเก็บรักษานานขึ้น ตัวอย่าง น้ำมันถั่วเหลืองที่มีกรดโอเลอิกสูงที่มีไขมันทรานส์เป็นศูนย์และใช้ในการปรุงอาหารได้ดี (Voytas et al., 2021) การปรับปรุงปริมาณสารอาหาร เช่น อาหารที่มีโปรตีนสูงหรือเส้นใยอาหารสูง (Knisley, 2021)

            ความแตกต่างระหว่างการแก้ไขยีนกับสิ่งมีชีวิตที่ถูกดัดแปลงพันธุกรรม

            มีความแตกต่างเล็กน้อยระหว่างทั้งสองเทคโนโลยีนี้ โดยทั่วไป สิ่งมีชีวิตที่ถูกดัดแปลงพันธุกรรม (GMOs) ซึ่งเป็นที่รู้จักโดยทั่วไปในชื่อพันธุวิศวกรรม เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงสารพันธุกรรม (DNA) (สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา 2022b) รวมถึงการถ่ายยีนส์จากสิ่งมีชีวิตหนึ่งไปยังอีกสิ่งมีชีวิตหนึ่ง ตัวอย่าง ในสหรัฐอเมริกา ข้าวโพดที่ถูกดัดแปลงพันธุกรรมสามารถผลิตโปรตีนที่มีพิษซึ่งเป็นอันตรายต่อศัตรูพืชที่ไม่พึงประสงค์ แต่ปลอดภัยสำหรับสัตว์หรือการบริโภคของมนุษย์ (สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา 2022a) อย่างไรก็ตาม การแก้ไขยีนมุ่งเน้นไปที่การแก้ไขสารพันธุกรรมและไม่เกี่ยวข้องกับการถ่ายยีนส์ระหว่างสิ่งมีชีวิต (Moore, 2022) การแก้ไขยีนได้รับความเข้าใจดีขึ้น และอัตราการยอมรับของสาธารณชนก็สูงกว่าสิ่งมีชีวิตที่ถูกดัดแปลงพันธุกรรมเนื่องจากประเทศต่างๆ ตัวอย่าง สหรัฐอเมริกา แคนาดา ออสเตรเลีย ญี่ปุ่น (Knisley, 2021) และสหราชอาณาจักร (Ghosh, 2022) ได้ตระหนักถึงความแตกต่างระหว่างทั้งสองเทคโนโลยี และออกกฎหมายมาเพื่อให้ใช้เป็นแนวทางเกี่ยวกับวิธีการใช้อาหารที่แก้ไขพันธุกรรมอย่างถูกต้อง ในทางตรงกันข้าม ศาลยุติธรรมแห่งสหภาพยุโรปได้ระบุว่าอาหารที่แก้ไขยีนควรได้รับการพิจารณาเหมือนกับสิ่งมีชีวิตที่ถูกดัดแปลงพันธุกรรม ซึ่งมีบทกฎหมายที่เข้มงวดในสหภาพยุโรป (Mao et al., 2019)

            การนำไปประยุกต์ใช้และการพัฒนาในอนาคต

            การนำเทคโนโลยีการแก้ไขยีนไปประยุกต์ใช้ได้รับการกล่าวถึงอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับความเป็นไปได้ที่จะสนับสนุนเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืนของสหประชาชาติ เนื่องจากมีบันทึกว่าผลผลิตเพิ่มขึ้น 22% และความสามารถในการทำกำไรของฟาร์มเพิ่มขึ้น 68% โดยมีข้าว ข้าวสาลี และข้าวโพดถือเป็นพืชผลที่สำคัญที่สุดสำหรับการแก้ไขยีน (Smyth, 2022) ข้าวที่ได้รับการแก้ไขยีนสามารถปรับปรุงผลผลิตให้ดีขึ้น มีความทนทานต่อความหนาวเย็น มีความทนทานต่อโรค มีความต้านทานต่อแบคทีเรีย (Li et al., 2019; Oliva et al., 2019; Zeng et al., 2020) ในขณะที่ข้าวสาลีที่ได้รับการแก้ไขยีนก็มีผลผลิตที่ดีขึ้นเช่นกัน กล่าวคือ ขนาดเมล็ดใหญ่ขึ้นและได้น้ำหนักมากขึ้น คุณภาพดีขึ้น มีความต้านทานโรค (J. Li et al., 2021; Wang et al., 2018) และมีความต้านทานต่อสภาพภูมิอากาศแปรปรวน (Pearce, 2021) โดยสรุป ข้าวโพดที่ได้รับการแก้ไขยีนให้ผลผลิตมากกว่า (จำนวนแถวของเมล็ดต่อซังมากขึ้น) (Cyranoski, 2021) ตลอดจนมีการปรับปรุงความสามารถในการย่อยให้ดีขึ้นและมีความต้านทานต่อสภาพภูมิอากาศสุดขั้ว (VIB-UGent Center for Plant Systems Biology, 2022) นักวิจัยในญี่ปุ่นได้ใช้เทคโนโลยี CRISPR-Cas9 ในการเพาะพันธุ์มะเขือเทศที่ได้รับการแก้ไขยีนด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพของกรดแกมมาอะมิโนบิวทีริก (GABA) ซึ่งเป็นกรดอะมิโนที่มีส่วนช่วยให้ความดันโลหิตลดต่ำลงและเกี่ยวข้องกับการผ่อนคลาย (Waltz, 2021)

            ยิ่งไปกว่านั้น เทคโนโลยีการแก้ไขยีนยังได้รับความเข้าใจในเชิงบวกจากสาธารณชนเนื่องจากอาจช่วยปรับปรุงสวัสดิภาพสัตว์ได้ ตัวอย่างที่ดีคือการใช้การแก้ไขยีนในสุกรเพศผู้เพื่อหลีกเลี่ยงการเข้าสู่วัยเริ่มเจริญพันธุ์ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีการตอนเพื่อป้องกัน ‘กลิ่นสาบของพ่อพันธุ์’ ที่เป็นกลิ่นที่ไม่พึงประสงค์ซึ่งมักจะเกิดขึ้นเมื่อปรุงอาหารสุกรเพศผู้ที่ไม่ได้รับการตอน (Torrella, 2022)

            ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ว่า เทคโนโลยีการแก้ไขยีนถือเป็นนวัตกรรมที่มีคุณลักษณะที่เป็นประโยชน์หลายประการต่ออุตสาหกรรมอาหาร สิ่งสำคัญคือจะต้องเข้าใจหลักการ ขั้นตอน และผลกระทบว่ามีต่อผลิตภัณฑ์อาหารอย่างไร มีข้อจำกัดและความท้าทายต่างๆ เช่น การขาดความเข้าใจในกระบวนการทางชีวภาพส่งผลให้มีการเลือกใช้ชนิดพันธุ์พืชที่จำกัด ความต้องการขั้นตอนที่มีความแม่นยำสูงเพื่อก่อให้เกิดผลลัพธ์ตามที่ต้องการ (Yang, 2020) ตลอดจนความต้องการที่จะปรับปรุงความเข้าใจของสาธารณชนให้ดีขึ้นเนื่องจากยังไม่เป็นที่ยอมรับของสาธารณชนอย่างเต็มที่ ตัวอย่าง สหภาพยุโรป เมื่อไรที่นักวิทยาศาสตร์และนักวิจัยสามารถยืนยันได้ว่าประโยชน์ที่ได้รับนั้นมีความสำคัญเกินกว่าความเสี่ยงโดยแท้จริง เทคโนโลยีการแก้ไขยีนนี้สามารถถือได้ว่าเป็นนวัตกรรมที่สร้างสรรค์ และให้ผลิตภัณฑ์อาหารที่มีมูลค่าเพิ่มอย่างมีนัยสำคัญ

เอกสารอ้างอิง

Cyranoski, D. (2021). CRISPR super-sizes corn. Nature Biotechnology, 39(8), 902. https://doi.org/10.1038/s41587-021-01028-w

Dace, H. (2021). Gene Editing in Food Production: Charting a Way Forward. Institute for Global Change. Retrieved September 5, 2022, from https://institute.global/policy/gene-editing-food-production-charting-way-forward

Ghosh, P. (2022). Government sends gene-edited food bill to Parliament. BBC News. Retrieved September 5, 2022, from https://www.bbc.com/news/science-environment-61563299

ISAAA. (2022). Plant Breeding Innovation: CRISPR-Cas9. Retrieved September 5, 2022, from https://www.isaaa.org/resources/publications/pocketk/54/default.asp

Knisley, S. (2021). Gene Editing Innovations Present Many Benefits To Farmers And Their Customers. U.S. Wheat Associates. Retrieved September 5, 2022, from https://www.uswheat.org/wheatletter/gene-editing-innovations-present-many-benefits-to-farmers-and-their-customers/

Li, J., Li, Y., & Ma, L. (2021). Recent advances in CRISPR/Cas9 and applications for wheat functional genomics and breeding. aBIOTECH, 2(4), 375–385. https://doi.org/10.1007/s42994-021-00042-5

Li, S., Shen, L., Hu, P., Liu, Q., Zhu, X., Qian, Q., Wang, K., & Wang, Y. (2019). Developing disease‐resistant thermosensitive male sterile rice by multiplex gene editing. Journal of Integrative Plant Biology, 61(12), 1201–1205. https://doi.org/10.1111/jipb.12774

Mao, Y., Botella, J. R., Liu, Y., & Zhu, J. K. (2019). Gene editing in plants: progress and challenges. National Science Review, 6(3), 421–437. https://doi.org/10.1093/nsr/nwz005

Moore, S. (2022). Could CRISPR Change the Future of our Food? AZoLifeSciences. Retrieved September 5, 2022, from https://www.azolifesciences.com/article/Could-CRISPR-Change-the-Future-of-our-Food.aspx

Oliva, R., Ji, C., Atienza-Grande, G., Huguet-Tapia, J. C., Perez-Quintero, A., Li, T., Eom, J. S., Li, C., Nguyen, H., Liu, B., Auguy, F., Sciallano, C., Luu, V. T., Dossa, G. S., Cunnac, S., Schmidt, S. M., Slamet-Loedin, I. H., Vera Cruz, C., Szurek, B., . . . Yang, B. (2019). Broad-spectrum resistance to bacterial blight in rice using genome editing. Nature Biotechnology, 37(11), 1344–1350. https://doi.org/10.1038/s41587-019-0267-z

Pearce, R. (2021). Better wheat varieties ahead. Country Guide. Retrieved September 5, 2022, from https://www.country-guide.ca/crops/cereals/better-wheat-varieties-ahead/

Smyth, S. J. (2022). Contributions of Genome Editing Technologies Towards Improved Nutrition, Environmental Sustainability and Poverty Reduction. Frontiers in Genome Editing, 4. https://doi.org/10.3389/fgeed.2022.863193

Torrella, K. (2022). How gene editing could improve — or worsen — animal welfare in the meat industry. Vox. Retrieved September 5, 2022, from https://www.vox.com/22994946/gene-editing-farm-animals-livestock-crispr-genetic-engineering

U.S. Food and Drug Administration. (2022a). GMO Crops, Animal Food, and Beyond. Retrieved September 5, 2022, from https://www.fda.gov/food/agricultural-biotechnology/gmo-crops-animal-food-and-beyond

U.S. Food and Drug Administration. (2022b). GMOs and Your Health. Retrieved September 5, 2022, from https://www.fda.gov/media/135280/download

VIB-UGent Center for Plant Systems Biology. (2022). Applications submitted for new field trials with genome-edited maize. Retrieved September 5, 2022, from https://www.psb.ugent.be/news/applications-submitted-new-field-trials-genome-edited-maize

Voytas, D., Whitham, S., Lyons, J., & Gomez, M. (2021). What Benefits Can Gene Editing Bring to Food Quality and Sustainability? Best Food Facts. Retrieved September 5, 2022, from https://www.bestfoodfacts.org/what-benefits-can-gene-editing-bring-to-food-quality-and-sustainability/

Waltz, E. (2021). GABA-enriched tomato is first CRISPR-edited food to enter market. Nature Biotechnology, 40(1), 9–11. https://doi.org/10.1038/d41587-021-00026-2

Wang, W., Simmonds, J., Pan, Q., Davidson, D., He, F., Battal, A., Akhunova, A., Trick, H. N., Uauy, C., & Akhunov, E. (2018). Gene editing and mutagenesis reveal inter-cultivar differences and additivity in the contribution of TaGW2 homoeologues to grain size and weight in wheat. Theoretical and Applied Genetics, 131(11), 2463–2475. https://doi.org/10.1007/s00122-018-3166-7

Yang, B. (2020). Grand Challenges in Genome Editing in Plants. Frontiers in Genome Editing, 2. https://doi.org/10.3389/fgeed.2020.00002

Zeng, Y., Wen, J., Zhao, W., Wang, Q., & Huang, W. (2020). Rational Improvement of Rice Yield and Cold Tolerance by Editing the Three Genes OsPIN5b, GS3, and OsMYB30 With the CRISPR–Cas9 System. Frontiers in Plant Science, 10. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01663