ปฏิวัติวงการแพทย์ GeneChip technology เทคโนโลยียีนชิป

GeneChip technology เทคโนโลยียีนชิป เทคโนโลยียีนชิป (GeneChip technology) เป็นเทคนิคดีเอ็นเอไมโครแอร์เรย์ (DNA microarray) ขั้นสูง ดัดแปลงมาจากเทคโนโลยีการผลิตไมโครชิป (microchip) ในอุตสาหกรรมการผลิตแผงวงจรคอมพิวเตอร์ ร่วมกับเทคโนโลยีการสังเคราะห์ดีเอ็นเอ ด้วยวิธีการทางเคมีบนแผ่นชิป ซึ่งเทคโนโลยีดีเอ็นเอไมโครแอร์เรย์แบบเดิมนั้นเป็นการนำ cDNA หรือบางส่วนของ cDNA ที่ได้จากการเพิม ปริมาณด้วยเทคนิค PCR (polymerase chain reaction) หรือโอลิโกนิวคลีโอไทด์ที่ได้จากการสังเคราะห์ด้วยวิธีทางเคมี มาวางเรียงบนแผ่นชีป ดีเอ็นเอที่น้ำมาวาง เรียงนี้เรียกว่า โพรบ (probe) ดังนั้น ดีเอ็นเอไมโครแอร์เรย์จึงสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท ตามชนิดของโพรบ ดังนี้

Affymetrix GeneChip®
Affymetrix GeneChip®

1. cDNA microarray
2. Oligonucleotide microarray

เทคโนโลยีการผลิต GeneChip array นักวิจัยของบริษัท Affymetrix GeneChip® (ก่อตั้งขึ้นปี 1996)
เป็นผู้ริเริ่มในการผลิตแผ่น GeneChip array จากการใช้แว่นผลึกควอตซ์ (quartz wafer) เป็นวัสดุสำหรับแผ่นชิป และสังเคราะห์โอลิโกนิวคลีโอไทค์บนแผ่นชิปด้วยวิธี photolithography การผลิตแผ่น GeneChip array ด้วยระบบของ Affymetrix นี้สามารถแบ่งได้เป็น 2 ขั้นตอน คือ

1. ขั้นตอนการเตรียมแผ่นชิปให้มีคุณสมบัติเชื่อมต่อกับสารชีวโมเลกุลได้
2. ขั้นตอนการสังเคราะห์สายโอลิโกนิวคลีโอไทด์ด้วยวิธี photolithography

ตัวอย่างเช่น Humman Mapping 25,000 ยีน เทคโนโลยียีนชิปสามารถตรวจสอบทรานสคริปต์ หรือดีเอ็นเอตำแหน่งต่างๆ ได้ครอบคลุมทั้งจีโนมในการทดลองเพียงครั้งเดียวนอกจากโพรบที่ออกแบบมาเพื่อใช้ในการตรวจสอบทรานสคริปต์ หรือดีเอ็นเอเป้าหมายที่จำเพาะแล้ว ภายในแผ่นชิปยังประกอบด้วยโพรบที่ใช้เป็นตัวควบคุม
ได้แก่ โพรบที่ใช้เป็นตัวควบคุมขั้นตอนการไฮบริไดเซซัน โพรบที่ใช้เป็นตัวควบคุมในขั้นตอนปฏิกิริยา reverse transcription (ในกรณีที่เป็น GeneChip expression array) และโพรบที่ใช้เป็นตัวบ่งบอกขอบเขตของแผ่นชิป

การใช้เทคโนโลยียีนชิปวิเคราะห์การแสดงออกของยีน

กระบวนการทางชีววิทยาที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตเป็นกลไกลที่สลับซับซ้อน เกิดจากการแสดงออกของยีนที่ทำงานร่วมกันอย่างจำเพาะ การเจริญเติบโต ของสิ่งมีชีวิต หรือการตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อม เป็นต้น

ดังนั้นการตรวจสอบระดับการแสดงออกของยีนโดยรวมทั้งหมด สามารถใช้ในการอธิบายกลไกทางชีววิทยาในเชิงโมเลกุลของสิ่งมีชีวิตนั้นได้ เทคโนโลยียีนชิปที่ผลิต ขึ้นมาในระยะแรก จึงมีเป้าหมายเพื่อใช้ในการวิเคราะห์การแสดงออกของยีนโดยรวมในระดับจีโนม ผู้นำเทคโนโลยีในการผลิตคือ บริษัท Affymetrix จากการนำข้อมูลของลำดับเบสในฐานข้อมูลสาธารณะ เช่น GenBank, dbEST และ RefSeq เป็นต้น (รวมถึงบริษัทเอกชนชั้นนำของโลกอย่างเช่น LifeGen Technologies ที่มีฐานข้อมูลยีนมากกว่า 25,000 ยีน ในจีโนม)

LifeGen Technologies
LifeGen Technologies

เนื่องจากการผลิตแผ่นชิปจำเป็นต้องทราบข้อมูลลำดับเบสของยีนที่ต้องการตรวจสอบ
ดังนั้นแผ่นชิปมาตราฐานที่ผลิตเป็นการค้าทั่วไป จึงเป็นแผ่นชิปสำหรับการตรวจสอบการแสดงออกของยีนของสิ่งมีชีวิตต้นแบบที่ทราบลำดับเบสภายในจีโนมทั้งหมดแล้ว รวมถึงนักวิจัยสามารถสั่งผลิตแผ่นชิปสำหรับตรวจสอบการแสดงออกของยีนที่สนใจในสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น ที่ทราบลำดับเบสของยีนแล้วได้

เช่นเดียวกัน ซึ่งเรียกว่า custom array นอกจากนั้นยังมีการนำแผ่นชิปที่ผลิตขึ้นมาสำหรับตรวจสอบการแสดงออกของยีนในสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งไปใช้ตรวจสอบการแสดงออกของยีนในสิ่งมีชีวิตอีกชนิดหนึ่งได้อีกด้วย

ตัวอย่าง เช่นบริษัทด้านต่อต้านความชราชั้นนำ Nu Skin ร่วมกับ LifeGen Technologies ได้นำ Human Genome ซึ่งเป็นแผ่นชิปสำหรับการสอบการแสดงออกของยีนในคน ไปใช้ตรวจสอบการแสดงออกของยีนในหนู โดยมีการปรับค่าอะกอริทึมสำหรับการคัดเลือกโพรบในขั้นตอนการวิเคราะห์การแสดงออกของยีนให้เหมาะสมกับสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด

LifeGen Technologies
LifeGen Technologies

Genetics-Experts

การตรวจสอบการแสดงออกของยีนด้วยเทคโนโลยีชิป สามารถทำได้หลายรูปแบบตามชนิดของโพรบทีวางบนแผ่นชิป (หรือเรียกว่าแอร์เรย์) เช่น การตรวจสอบทรานสคริปต์ที่มีความจำเฉพาะ การตรวจสอบตำแหน่ง splicing สำหรับ mRNA ที่มีการ splicing ได้หลายแบบ หรือตรวจสอบขนาดของ polyA เป็นต้นการเลือกใช้แอร์เรย์แบบใดนั้น ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการวิจัย

LifeGen Technologies YGCs
LifeGen Technologies YGCs

อย่างไรก็ดี การตรวจสอบทุกรูปแบบประกอบด้วยขั้นตอนหลักที่เหมือนกัน ต่างกันเพียงการเลือกใช้ค่าอะกอริทึมที่แตกต่างกันไปตามชนิดของโพรบ

LifeGen Technologies YGCs
LifeGen Technologies YGCs

ที่มา: วารสาร Genomics and Genetics, Genetics Society of Thailand (2009),
สาขาวิชาพันธุศาสตรสายวิชาวิทยาศาสตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร

คลิกแชร์ส่งข้อมูลให้ลูกค้า

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.