เรื่องที่ไม่ค่อยจะมีคนพูดกันของอาหารจีเอ็มโอ ตอนที่ 4

  • warning: array_map(): Argument #2 should be an array in /home/greenwor/domains/greenworld.or.th/public_html/web/modules/system/system.module on line 1050.
  • warning: array_keys() expects parameter 1 to be array, null given in /home/greenwor/domains/greenworld.or.th/public_html/web/includes/theme.inc on line 1845.
  • warning: Invalid argument supplied for foreach() in /home/greenwor/domains/greenworld.or.th/public_html/web/includes/theme.inc on line 1845.
รศ.ดร. แก้ว กังสดาลอำไพ

เรื่องที่ไม่ค่อยจะมีคนพูดกันของอาหารจีเอ็มโอ ตอนที่ 4

รศ.ดร. แก้ว กังสดาลอำไพ

ในตอนที่แล้วได้จบลงที่กล่าวว่า ผู้เขียนเป็นเพียงนักวิทยาศาสตร์ที่ไม่เคยจับต้องกระบวนการตัดแต่งพันธุกรรม แต่กำลังใช้สิ่งมีชีวิตที่ตัดแต่งพันธุกรรมเพื่อประโยชน์ในการศึกษาพิษภัยของสารพิษในอาหารและสารต้านพิษในอาหาร

หากจะว่าไป การตัดแต่งพันธุกรรมใช่ว่ามีแต่ด้านที่น่าหวาดหวั่น แต่ด้านที่เป็นประโยชน์นั้นก็มีมานานแล้ว และสามารถนำมาใช้เป็นประโยชน์ที่เกี่ยวกับอาหาร แต่ไม่ใช่การรับประทานโดยตรง

ในการศึกษาความเป็นพิษของสารเคมีชนิดใหม่ที่จะใช้หรือกำลังมีการใช้ในอาหาร หรือแม้แต่ตัวอาหารเอง ถ้าเป็นอาหารชนิดใหม่ที่ไม่เคยมีการบริโภคกันมาก่อนนั้น ก็ต้องประเมินความปลอดภัยเพื่อให้ผู้บริโภคมีความมั่นใจว่า เป็นอาหารที่มีความเสี่ยงในการก่อปัญหาต่อสุขภาพต่ำ โดยมีการใช้สัตว์ทดลองเป็นเครื่องพิสูจน์

อย่างไรก็ดี การใช้สัตว์ทดลองนั้นเป็นสิ่งที่ประชาชนทั่วไปมักไม่เข้าใจและไม่ค่อยยอมรับ เนื่องจากดูว่ามันมีแต่ความโหดร้าย ซึ่งก็ไม่มีนักพิษวิทยาคนไหนปฏิเสธ ดังนั้นนักพิษวิทยาจึงพยายามหาหนทางอื่นมาในการศึกษาเบื้องต้นว่า สารเคมีชนิดใหม่หรืออาหารชนิดใหม่มีศักยภาพในการก่อพิษมากหรือน้อยเพียงใด โดยเฉพาะในเรื่องการก่อกลายพันธุ์ ซึ่งมีความสัมพันธ์กับการก่อมะเร็ง ผลการศึกษาในการใช้สิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่สัตว์ทดลองขนาดใหญ่หรือสัตว์เลือดอุ่นนี้ จะใช้เป็นแนวทางในการกำหนดจำนวนสัตว์เลือดอุ่นที่จะใช้ในการประเมินความปลอดภัยของตัวอย่างให้น้อยที่สุดเท่าที่จะน้อยได้ แต่ยังคงความน่าเชื่อถือทางสถิติอยู่

วิธีการที่นำมาใช้ศึกษาเบื้องต้นแทนสัตว์ทดลองคือ การใช้สิ่งมีชีวิตที่มีขนาดเล็ก เช่น แบคทีเรีย รา ยีสต์ ตลอดจนแมลงหวี่ หรืออาจต่อเนื่องไปถึงเซลล์จากสิ่งมีชีวิตชั้นสูงที่เลี้ยงไว้ในหลอดทดลองนั้น กระนั้นก็ยังไม่มีใครสามารถให้คำตอบได้ว่า เมื่อไรถึงจะมีการแทนที่การใช้สัตว์ทดลองได้ทั้งหมด

บทความนี้จะแนะนำวิธีการที่มีการใช้ในห้องปฏิบัติการของสถาบันโภชนาการ ที่ใช้สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กในการศึกษาความปลอดภัยของอาหารตลอดไปจนถึงการค้นหาสารต้านพิษในอาหาร ได้แก่ การทดสอบเอมส์ (Ames test) และวิธี Somatic Mutation and Recombination Test (SMART) ด้วยการใช้แมลงหวี่

การทดสอบเอมส์ (Ames test) เป็นการทดสอบที่ใช้เชื้อแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรคไทฟอยด์ในหนูถีบจักร ที่มีชื่อเรียกว่า ซัลโมเนลลา ไทฟิมิวเรียม (Salmonella typhimurium) สายพันธุ์พิเศษที่ไม่สามารถสร้างกรดอะมิโนชื่อ ฮิสติดีน (histidine) ขึ้นมาใช้เองได้ เพราะเกิดการกลายพันธุ์ที่หน่วยพันธุกรรมในการสร้างกรดอะมิโนนี้

ก่อนอื่นต้องเรียนให้ท่านผู้อ่านทราบก่อนว่า ซัลโมเนลล่า นั้นเป็นแบคทีเรียชนิดที่ค่อนข้างมีความเป็นอยู่อย่างพอเพียง เพียงแค่ข้าวต้มชามเดียวแบคทีเรียนี้ก็สามารถสืบเผ่าพันธุ์ออกลูกหลานได้แล้ว เพราะแบคทีเรียสายพันธุ์นี้ในธรรมชาติสามารถสร้างองค์ประกอบที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตเช่น กรดอะมิโน ได้เองจากอาหารง่ายๆ  ดังนั้นการเกิดการระบาดของโรคที่เกิดเนื่องจากแบคทีเรียกลุ่มนี้ซึ่งเรียกว่า ซัลโมเนลโลซิส (Salmonellosis) นั้น จึงมีความถี่สูงพอควรในประเทศสหรัฐอเมริกา ซึ่งแม้อาหารจะดูสะอาด แต่เนื่องจากชาวอเมริกันนั้นชอบการไปพักผ่อนในวันหยุดสุดสัปดาห์เป็นประจำในสวนสาธารณะ ซึ่งในการหยุดพักผ่อนลักษณะนี้มักมีการเล่นกีฬาในครอบครัวหรือเพื่อนฝูง ส่งผลให้เวลาของอาหารกลางวันมักเลื่อนออกไปเป็นบ่ายแก่ๆ จึงทำให้อาหารที่เตรียมมาแต่เช้าก่อนการรวมพลเพื่อกินกันมื้อกลางวัน เลยเกิดการเพิ่มจำนวนของเชื้อซัลโมเนลล่าที่ปนเปื้อนมากับอาหารได้ง่าย

ซัลโมเนลล่านั้นเป็นเชื้อที่เมื่อเจริญแล้วไม่ปล่อยกลิ่นเหม็นออกมาเตือน ต่างกับเชื้อโรคก่อให้เกิดอาหารเป็นพิษส่วนใหญ่ อีกทั้งรสชาติอาหารก็มักไม่เปลี่ยนแปลง กอปรกับความหิวหลังการเล่นกีฬาในหมู่เพื่อนและญาติในช่วงกลางวันของฤดูร้อนอันอบอุ่น เป็นปัจจัยให้มีการบริโภคอาหารปนเปื้อนซัลโมเนลล่ากันทั่วไปโดยไม่รู้เนื้อรู้ตัว และเชื้อซัลโมเนลล่านั้นมีมากมายหลายชนิดที่ไม่ได้ก่ออาการร้ายแรงมากไปกว่าอาการท้องเสีย ถ่ายเหลว ซึ่งบางคนกลับบอกว่าดีเสียอีกได้รุของเก่าออกอย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นความเข้าใจผิดอย่างมหันต์ เพราะอาการท้องเสียนั้นทำให้ผู้ป่วยเสียเกลือแร่สำคัญของร่างกาย ซึ่งมีผลต่อเนื่องต่อสุขภาพผู้ป่วยภายหลัง

กลุ่มนักวิจัยนำโดย ศาสตราจารย์ ดร. บรูส เอมส์ จากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐแคลิฟอร์เนีย เมืองเบอร์คเลย์ เป็นผู้พบเชื้อซัลโมเนลล่าสายพันธุ์พิเศษที่สร้างกรดอะมิโนฮิสติดีน (histidine) ไม่ได้โดยบังเอิญ และได้พัฒนาความเหมาะสมของสายพันธุ์ต่างๆ ขึ้นมาด้วยกรรมวิธีทางวิศวกรรมพันธุศาสตร์หรือการตัดแต่งพันธุกรรม เพื่อใช้ในการตรวจสอบเบื้องต้นว่า สารเคมีใดบ้างมีศักยภาพในการก่อให้เกิดอันตรายต่อหน่วยพันธุกรรม ซึ่งนำไปสู่การกลายพันธุ์ในแบคทีเรียดังกล่าวให้กลายพันธุ์ซ้ำจนสามารถสร้างกรดอะมิโนฮิสติดีนขึ้นใช้ได้เอง การทดสอบนี้ใช้เป็นกระบวนการเพื่อช่วยในการตัดสินใจว่า ควรนำสารเคมีนั้นไปทดสอบในสัตว์ทดลองต่อไปหรือไม่

วิธีการทดสอบเอมส์นั้น มีการใช้กันอย่างแพร่หลายทั้งในห้องปฏิบัติการของหน่วยงานรัฐบาลอเมริกาและของเอกชน ตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1980 จนถึงปัจจุบันนี้แทบจะกล่าวได้ว่า ไม่มีประเทศใดในโลกนี้ที่มีการเรียนการสอนด้านวิทยาศาสตร์แผนใหม่ที่ไม่มีการทดสอบนี้ในมหาวิทยาลัยที่ทำการศึกษาวิจัยด้านพิษวิทยา

นอกจากนี้การทดสอบเอมส์ยังเป็นกระบวนการหลักของการทดสอบฤทธิ์ก่อกลายพันธุ์ในขั้นตอนการประเมินความปลอดภัยของสารเคมีในอาหารด้วย  ทั้งนี้เพราะสารเคมีหลายชนิดที่มีฤทธิ์ในการก่อกลายพันธุ์นั้นมีความใกล้ชิดกับการเป็นสารก่อมะเร็ง โดยมีผู้ประเมินว่า ในการทดสอบสารที่มีฤทธิ์ก่อมะเร็งนั้นร้อยละ 90 จะได้รับผลว่าเป็นสารก่อกลายพันธุ์ ในขณะที่เมื่อทดสอบสารที่ไม่ก่อมะเร็งก็พบว่าร้อยละ 93 ไม่ก่อกลายพันธุ์ ซึ่งเป็นการยืนยันถึงความน่าเชื่อถือของวิธีการดังกล่าวว่าเกินร้อยละ 90

หลักการทางพันธุวิศวกรรมศาสตร์ที่สำคัญในการพัฒนาเชื้อ ซัลโมเนลล่า ไทฟิมิวเรียม ให้ไวต่อการกลายพันธุ์นั้น ได้แก่ การกำหนดให้ยีนสร้างผนังเซลล์ของเชื้อมีความบกพร่องจนแบคทีเรียสายพันธุ์พิเศษนี้มีอาการเหมือนสตรีที่ขึ้นปกนิตยสารเพลย์บอย เพราะนักวิทยาศาสตร์เรียกแบคทีเรียกลุ่มนี้ว่าเป็น naked bacteria ซึ่งยอมให้สารเคมีเกือบทุกชนิดผ่านเข้าสู่ภายในเซลล์ง่ายกว่าแบคทีเรียทั่วไป

ประการที่สำคัญคือ โดยทั่วไปแล้วเมื่อสารพิษก่อให้เกิดความเสียหายแก่หน่วยพันธุกรรมของเซลล์ เซลล์นั้นๆ มักมีระบบซ่อมแซมความเสียหายจนกลับเป็นหน่วยพันธุกรรมปกติได้ แต่ ดร.เอมส์ ก็ได้ใช้วิธีการเติมหน่วยพันธุกรรมขนาดเล็กที่เรียกว่า พลาสมิด (plasmid) ซึ่งมีหน้าที่ในการสร้างโปรตีนที่ไปทำลายระบบซ่อมแซมหน่วยพันธุกรรมของเชื้อซัลโมเนลล่าที่เสียหาย จึงทำให้เชื้อสายพันธุ์พิเศษนี้เกิดการกลายพันธุ์ง่ายขึ้นกว่าปกติ ซึ่งเป็นการเพิ่มความไวในการทดสอบ

สำหรับการทดสอบแบบที่สองที่มีการใช้ในห้องปฏิบัติการของสถาบันโภชนาการคือ การใช้แมลงหวี่ (Drosophila melanogaster) สายพันธุ์พิเศษที่ตัดต่อพันธุกรรมให้สามารถแสดงความผิดปกติของขนบนปีกได้ เมื่อหนอนแมลงหวี่ได้รับสารก่อกลายพันธุ์เข้าสู่ร่างกาย จะเกิดการกลายพันธุ์ที่เซลล์ของตัวหนอน จากนั้นเมื่อหนอนเข้าสู่การเป็นดักแด้แล้วเจริญออกมาเป็นตัวแมลงจะแสดงให้เห็นว่าขนบนปีกนั้นผิดปกติ เป็นเครื่องชี้วัดว่าได้รับสารก่อกลายพันธุ์

ความผิดปกติของขนนั้นแสดงให้เห็นในลักษณะที่ขนงอกออกมาจากรูขุมขนเดียวเป็น 2 ถึง 3 เส้น ซึ่งต่างจากลักษณะขนปกติที่มีเพียงเส้นเดียว นอกจากนี้ก็มีโอกาสที่มีการงอกของขนที่พิกลพิการไปเป็นขนที่มีลักษณะไม่สมบูรณ์คล้ายขนคุดเมื่อหนอนได้รับสารก่อกลายพันธุ์ด้วย ลักษณะความผิดปรกติของขนทั้งสองแบบนี้ควบคุมด้วยระบบพันธุกรรมบนดีเอ็นเอคนละตำแหน่ง วิธีการดังกล่าวนี้ค่อนข้างน่าสนใจ เพราะแมลงหวี่นั้นนับเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีระบบทำลายสารพิษคล้ายระบบในสัตว์ เช่น หนูทดลอง จึงสามารถใช้ในการศึกษาสารเคมีที่อาจมีพิษได้อย่างกว้างขวาง และอาจแปลผลได้ถึงการความเสี่ยงของสารพิษในคนด้วย