ด้วยท่อนาโน พันธุวิศวกรรมในพืชเป็นเรื่องง่าย

การแทรกหรือปรับแต่งยีนในพืชเป็นศิลปะมากกว่าวิทยาศาสตร์ แต่เทคนิคใหม่ที่พัฒนาโดย University of California, Berkeley นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างพันธุวิศวกรรมพืชชนิดใดก็ได้ โดยเฉพาะการแก้ไขยีนด้วย CRISPR-Cas9 ที่ง่ายและรวดเร็ว ในการถ่ายทอดยีน นักวิจัยได้ต่อกิ่งเข้ากับท่อนาโนคาร์บอน ซึ่งมีขนาดเล็กพอที่จะลอดผ่านผนังเซลล์ที่แข็งแรงของพืชได้อย่างง่ายดาย จนถึงปัจจุบัน พันธุวิศวกรรมพืชส่วนใหญ่ทำได้โดยการยิงยีนเข้าไปในเนื้อเยื่อ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่า 

biolistics หรือส่งยีนผ่านแบคทีเรีย 

ทั้งสองประสบความสำเร็จเพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์เท่านั้น ซึ่งเป็นข้อจำกัดสำคัญสำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่ต้องการสร้างพืชที่ทนต่อโรคหรือความแห้งแล้ง หรือเพื่อวิศวกรรมพืช เพื่อให้สามารถแปลงเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพได้ง่ายขึ้น อย่างไรก็ตาม Nanotubes ประสบความสำเร็จอย่างมากในการส่งยีนเข้าไปในนิวเคลียสและไปยังคลอโรพลาสต์ ซึ่งเป็นโครงสร้างในเซลล์ที่ยากต่อการกำหนดเป้าหมายโดยใช้วิธีการในปัจจุบัน คลอโรพลาสต์ซึ่งมีจีโนมแยกจากกัน แม้ว่าจะมีขนาดเล็ก ดูดซับแสงและเก็บพลังงานไว้ใช้ในอนาคต โดยปล่อยออกซิเจนในกระบวนการ เทคนิคการส่งยีนอย่างง่ายจะเป็นประโยชน์สำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่กำลังพยายามปรับปรุงประสิทธิภาพของการจับพลังงานแสงเพื่อเพิ่มผลผลิตพืชผล

ท่อนาโนไม่เพียงแต่ปกป้อง DNA จากการถูกทำลายโดยเซลล์ แต่ยังป้องกันไม่ให้ถูกแทรกเข้าไปในจีโนมของพืชอีกด้วย เป็นผลให้เทคนิคนี้อนุญาตให้ดัดแปลงหรือลบยีนที่ในสหรัฐอเมริกาและประเทศอื่น ๆ นอกเหนือจากสหภาพยุโรปจะไม่เรียกการกำหนด “ดัดแปลงพันธุกรรม” หรือ GMO

Markita Landry ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเคมีและชีวโมเลกุลของ UC Berkeley กล่าวว่า “ข้อดีอย่างหนึ่งคือประหยัดเวลาด้วยเทคโนโลยีเช่นนี้ “แต่ฉันคิดว่าความก้าวหน้าที่สำคัญคือความสามารถในการส่งยีนไปยังพืชข้ามสายพันธุ์ได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ และในลักษณะที่สามารถทำให้เกิดการสร้างสายพันธุ์พืชดัดแปลงพันธุกรรมโดยไม่ต้องรวม DNA จากต่างประเทศเข้ากับจีโนมของพืช”

การใช้งานที่สำคัญคือการแก้ไขยีน CRISPR-Cas9: ส่งยีนสำหรับ Cas9 ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่กำหนดเป้าหมายและตัด DNA พร้อมกับคู่มือการเข้ารหัส DNA RNA – ฉลากที่อยู่ของ Cas9 – เพื่อแก้ไขยีนเฉพาะด้วยความแม่นยำสูง และ DNA ที่จับกับท่อนาโนนั้นแข็งแกร่งมาก

“เราประเมินความเสถียรของโครงสร้างและต้นทุน และในทั้งสองกรณี สิ่งนี้ใช้ได้กับวิทยาศาสตร์การซ่อมรถ” Landry กล่าว “คุณสามารถใส่สิ่งเหล่านี้ในซองจดหมายและส่งไปได้ทุกที่ คุณไม่จำเป็นต้องมีตู้เย็น ปืนยีน แบคทีเรีย คุณไม่จำเป็นต้องทำงานกับพวกเขามากนัก และพวกมันก็เสถียรเป็นเวลาหลายเดือน เราสามารถสร้างพวกมันได้ในปริมาณมาก แช่แข็งพวกมัน ละลายพวกมัน—พวกมันคือสิ่งเล็กๆ ที่ทนทาน”

Landry และเพื่อนร่วมงานของเธอจะรายงานผลทางออนไลน์ในวันที่ 25 กุมภาพันธ์ ล่วงหน้าก่อนที่จะตีพิมพ์ในวารสาร  Nature Nanotechnology

การจัดส่ง CRISPR

Landry ค้นพบว่าท่อนาโนสามารถลื่นไถลผ่านผนังเซลล์พืชได้อย่างง่ายดาย ซึ่งขึ้นชื่อว่าเป็นชั้นที่ทนทาน ในขณะที่พยายามติดฉลากเซลล์ด้วยเซ็นเซอร์นาโนทิวบ์ เซ็นเซอร์จะเข้าไปอยู่ในเซลล์ ไม่ใช่ที่ผิวเซลล์

เธอเห็นวิธีการพลิกกลับในทันทีเพื่อส่งยีนไปยังพืช วิธีการในปัจจุบันนั้นยุ่งยากและให้ผลตอบแทนต่ำ การใช้ปืนยีนเป็นอันตราย มันเหมือนกับการเจาะรูในเซลล์พืชและหวังว่าทั้งยีนและเซลล์ของคุณจะมีชีวิตรอด พืชบางชนิดไม่สามารถติดเชื้อโดย Agrobacterium ที่มียีนเป็นพาหะ และอีกเทคนิคหนึ่งที่ใช้ไวรัสที่ทำให้เกิดโรคเพื่อส่งยีน ใช้ได้กับพืชช่วงที่แคบกว่าและเสี่ยงต่อการแทรก DNA ของไวรัสเข้าไปในจีโนมของพืช ทั้งหมดต้องได้รับการปรับแต่งสำหรับโรงงานแต่ละแห่ง และ DNA ที่ส่งมาถูกรวมเข้ากับจีโนม: คำจำกัดความของ GMO

ด้วยความกระตือรือร้นที่จะลอง Landry และเพื่อนร่วมงานของเธอได้ห่อหุ้มยีนสำหรับโปรตีนเรืองแสงสีเขียว (GFP) รอบท่อนาโนและฉีดเข้าไปในใบ arugula อินทรีย์ที่ซื้อจากตลาดอาหารทั้งหมดในท้องถิ่น ภายในหนึ่งวัน เซลล์พืชเรืองแสงเป็นสีเขียวภายใต้แสงยูวี แสดงว่ายีน GFP ได้รับการถ่ายทอดและแปลเป็นโปรตีน ราวกับว่าเป็นยีนของพืช

อย่างไรก็ตาม ผลกระทบนี้คงอยู่เพียงไม่กี่วัน อย่างไรก็ตาม อาจเป็นเพราะโปรตีนถูกนำกลับมาใช้ใหม่ และ DNA จะค่อยๆ เสื่อมสภาพลง

Credit : getfreeinsurancequotes.net digilogique.com literarytopologies.org sekisei.org sheetchulaonline.com veniceregional.net kaitorishop.info caribbeandaily.net migisita.net mezakeiharabim.info