มาตรวิทยาเคมีเดินหน้าพัฒนาวัสดุอ้างอิงสำหรับตรวจจีเอ็มโอ หนุนไทยสู่อุตสาหกรรมอาหารครบวงจร

โครงการเมืองนวัตกรรมอาหาร (Food Innopolis) กับความร่วมมือครั้งใหญ่ของ 17 หน่วยงานที่ผนึกกำลัง เพื่อขับเคลื่อนประเทศไทยให้เป็นศูนย์กลางการวิจัยพัฒนา และนวัตกรรมสำหรับอุตสาหกรรมอาหารครบวงจร เพื่อก้าวสู่การเป็นศูนย์กลางอาหารโลก โดยสถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ ผู้ดูแลและรักษามาตรฐานการวัดของชาติ ได้ดำเนินการผลิตวัสดุอ้างอิง(TRM :Thailand Reference Material)ออกมาหลายตัวด้วยกัน เพื่อใช้ในกระบวนการวัดในห้องปฏิบัติการเพื่อให้เกิดความน่าชื่อถือของผลการวัดและสอบกลับได้ทางมาตรวิทยา (Traceability) ไปยัง SI Units ซึ่งได้ผ่านการเปรียบเทียบความสามารถทางการวัด และเป็นที่ยอมรับแล้วจากนานาชาติ โดยมีแนวคิดที่จะพัฒนาวัสดุอ้างอิง ให้สามารถรองรับการใช้งานได้อย่างครอบคลุมกับความต้องการ รวมถึงสามารถลดต้นทุนทางการผลิตให้แก่ภาคอุตสาหกรรม เพื่อช่วยสะท้อนภาพความเป็นเมืองนวัตกรรมอาหารได้อย่างชัดเจนมากยิ่งขึ้น

ในอดีตที่ผ่านมา ประเทศไทยในฐานะผู้ส่งออกสินค้าด้านการเกษตรและอาหารรายใหญ่ของโลกได้ประสบปัญหาสินค้าถูกตีกลับเนื่องจากตรวจพบว่ามีสารปนเปื้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารปนเปื้อนจากการใช้เทคโนโลยีพันธุวิศวกรรมในการตัดต่อยีนของพืช และเนื้อสัตว์ หรือ จีเอ็มโอ (GMOs:Genetically Modified Organism) สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติจึงมีแนวคิดในการพัฒนาวัสดุอ้างอิงสำหรับการตรวจพืช GMO เพื่อลดข้อกีดกันทางการค้าและช่วงชิงความได้เปรียบด้านการแข่งขันของผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรและอาหารของไทยในตลาดโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสินค้าที่มีการส่งออกไปยังประเทศในกลุ่มยุโรป  เนื่องจาก สหภาพยุโรปมีนโยบายว่าด้วยการตัดแต่งทางพันธุกรรม ทีเข้มงวดที่สุดในโลก ซึ่งครอบคลุมประเด็นเกี่ยวกับการเพาะปลูก การใช้ การนําเข้า และการอนุญาตให้วางจําหน่ายสินค้าจีเอ็มโอหรือสินค้ามีส่วนประกอบจากจีเอ็มโอจากประเทศที่สามในสหภาพยุโรป  ซึ่งนโยบายจีเอ็มโอของสหภาพยุโรปยังมีนัยสําคัญที่เกียวกับการดําเนินการค้าและการนําเข้าสินค้าจากประเทศทีสาม รวมทั้งประเทศไทยด้วย

ดังนั้นการตรวจวิเคราะห์จีเอ็มโอทั้งเชิงคุณภาพและปริมาณให้มีความถูกต้องและแม่นยำสามารถตรวจสอบย้อนกลับ (traceability) ได้ จึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งเพื่อลดข้อกีดกันทางการค้าดังกล่าว

โดยทั่วไป การวัดปริมาณจีเอ็มโอในพืชนิยมใช้เครื่องเพิ่มปริมาณสารพันธุกรรมในสภาพจริง (Real-time PCR) โดยใช้เทคนิคปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรส (Polymerase Chain Reaction) เป็นเทคนิคการเพิ่มปริมาณดีเอ็นเอเฉพาะตำแหน่งที่ต้องการในหลอดทดลองซึ่งมีความถูกต้องและแม่นยำสูง การวิเคราะห์จีเอ็มโอไม่ว่าจะเป็นการวิเคราะห์เชิงคุณภาพหรือเชิงปริมาณต้องใช้วัสดุอ้างอิงเป็นตัวควบคุมผลการวิเคราะห์ทุกครั้ง เพื่อให้แน่ใจว่าผลการวิเคราะห์มีความถูกต้องวัสดุอ้างอิงหมายถึงวัสดุหรือสารมาตรฐานที่มีความเป็นเนื้อเดียวกันและมีความเสถียรและถ้าวัสดุอ้างอิงนั้นมีใบรับรองค่าของคุณสมบัติที่เราสนใจพร้อมแสดงค่าความไม่แน่นอนของผลการวัดและระบุการสอบย้อนกลับได้ของการวัด ณ ระดับความเชื่อมั่นหนึ่งเรียกวัสดุอ้างอิงนั้นว่าวัสดุอ้างอิงรับรอง

แต่เดิมการวิเคราะห์ปริมาณจีเอ็มโอใช้วัสดุอ้างอิงที่จัดซื้อจากต่างประเทศซึ่งมีราคาแพง   ทำให้ต้นทุนการวิเคราะห์ต่อตัวอย่างมีราคาสูงห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ชีวภาพ สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ ได้ตระหนักถึงความสำคัญและความจำเป็นจึงเริ่มศึกษาและวิจัยเพื่อสร้างวัสดุอ้างอิงสำหรับใช้ตรวจวิเคราะห์พืชจีเอ็มโอเพื่อลดการนำเข้าวัสดุอ้างอิงจากต่างประเทศ และเป็นการยกระดับความสามารถในการวัดภายในประเทศให้มีความถูกต้อง น่าเชื่อถือ เป็นที่ยอมรับในระดับนานาชาติวัสดุอ้างอิงที่ห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ชีวภาพสนใจ คือ ดีเอ็นเอมาตรฐานที่อยู่ในรูปแบบของพลาสมิด(Plasmid) ซึ่งมีโครงสร้างเป็นวงแหวนดีเอ็นเอเกลียวคู่ประกอบด้วยยีนจีเอ็มโอ (Transgene) และยีนภายใน (Endogenous gene) ที่มีอยู่ในพืชที่ไม่ได้ดัดแปรพันธุกรรม พลาสมิดดีเอ็นเอ จัดเป็นวัสดุอ้างอิงชนิดหนึ่งที่สามารถใช้เป็นตัวควบคุมผลการตรวจวิเคราะห์การปนเปื้อนของพืชจีเอ็มโอได้นอกจากนี้ยังใช้สอบเทียบเครื่องมือทดสอบตรวจสอบความใช้ได้และยืนยันความถูกต้องของวิธีการทดสอบได้อีกด้วย

การสร้างพลาสมิดดีเอ็นเอสำหรับตรวจจีเอ็มโอ

พลาสมิดดีเอ็นเอที่ห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ชีวภาพกำลังศึกษาคือ พลาสมิดของข้าวโพดจีเอ็มโอสายพันธุ์ MON810 ที่มีการตัดต่อยีนcry1Ab ของแบคทีเรียใส่ไปในข้าวโพด ทำให้ข้าวโพดสายพันธุ์นี้สามารถสร้างท็อกซิน (toxin) ที่ฆ่าหนอนศัตรูพืชได้เมื่อหนอนกินข้าวโพดที่มียีน cry1Ab เข้าไป จะทำลายระบบย่อยอาหาร ทำให้หนอนจะตายในที่สุด

การสร้างพลาสมิดดีเอ็นเอมีขั้นตอนโดยสังเขปดังนี้

1) การโคลนชิ้นส่วนยีนข้าวโพดจีเอ็มโอ MON810 และยีนhmg ของข้าวโพดที่ไม่ดัดแปรพันธุกรรม โดยการสืบค้นข้อมูลจีเอ็มโอยีน MON810และhmgจากฐานข้อมูลสาธารณะ NCBI วิเคราะห์หาลำดับดีเอ็นเอที่เหมาะสมสำหรับการเชื่อมต่อชิ้นส่วนของยีนเข้าด้วยกัน

2) เพิ่มปริมาณยีน MON810 และยีนhmgด้วยวิธีปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรส

3) นำชิ้นส่วนของยีนที่เพิ่มปริมาณแล้ว ถ่ายฝากเข้าสู่เซลล์แบคทีเรียและเลี้ยงแบคทีเรียที่อุณหภูมิ 37 °C เพื่อให้แบคทีเรียเพิ่มจำนวนพลาสมิดจากนั้นนำมาแบคทีเรียมาสกัดพลาสมิดดีเอ็นเอออกมา

4) ตรวจสอบความถูกต้องของพลาสมิดดีเอ็นเอ ด้วยเทคนิคอิเล็กโตรโฟรีซิส (Electrophoresis)และเทคนิคปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรส ด้วยเครื่องเพิ่มปริมาณสารพันธุกรรมในสภาพจริง

ซึ่งประโยชน์ของพลาสมิดดีเอ็นเอที่สร้างขึ้นสามารถนำไปใช้เป็นดีเอ็นเอมาตรฐาน สำหรับเป็นตัวควบคุมผลการวิเคราะห์ปริมาณพืชจีเอ็มโอในตัวอย่างพืชและผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรได้ซึ่งทำให้ห้องปฏิบัติการตรวจวิเคราะห์พืชดัดแปรพันธุกรรมเพื่อการนำเข้าและส่งออกตามพระราชบัญญัติกักพืชสามารถลดต้นทุนการตรวจวิเคราะห์เนื่องจากดีเอ็นเอมาตรฐานที่สร้างขึ้นใช้เองนี้สามารถทดแทนการนำเข้าวัสดุอ้างอิงที่นำเข้าจากต่างประเทศโดยไม่ต้องสูญเสียเงินตราออกไปต่างประเทศนอกจากนี้การใช้วัสดุอ้างอิงทำให้การตรวจวิเคราะห์ได้ผลที่มีความถูกต้อง เป็นที่น่าเชื่อถือ และสามารถสอบย้อนกลับได้เป็นผลให้ลดการกีดกันทางการค้าและเป็นประโยชน์ในทางเศรษฐกิจของประเทศถึงแม้ว่าการตรวจวิเคราะห์ทางห้องปฏิบัติการทำให้ผู้ประกอบการมีต้นทุนสูงขึ้นแต่ก็เป็นการเพิ่มศักยภาพและเพิ่มมูลค่าสินค้าของไทยจึงนับว่าเป็นการลงทุนที่คุ้มค่าและยั่งยืน

 

อ้างอิงจากบทความเรื่อง “วัสดุอ้างอิงสำหรับการตรวจพืชจีเอ็มโอ” โดย นางสาว วธิพร เย็นฉ่ำ – กลุ่มงานวิเคราะห์ชีวภาพ ฝ่ายมาตรวิทยาเคมีและชีวภาพ