การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ

ประเทศไทยตั้งอยู่ในเขตร้อนชื้น จึงอุดมไปด้วยทรัพยากรธรรมชาติอันหลากหลายรวมถึงพืชสมุนไพรซึ่งเป็นภูมิปัญญาท้องถิ่นที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ในการรักษาโรคต่าง ๆ และใน
ปัจจุบันการใช้พืชสมุนไพรได้รับความสนใจมากขึ้นจึงควรมีการอนุรักษ์ ปรับปรุงพันธุ์ ขยายพันธุ์และส่งเสริมการเพาะปลูกอย่างจริงจัง ทั้งนี้เพื่อตอบสนองความต้องการของผู้บริโภค และสนับสนุนการใช้สมุนไพรเพื่อการพึ่งพาตนเองในด้านยาให้มากขึ้นการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช (Plant tissue culture) เป็นศาสตร์ด้าน biotechnology สาขาหนึ่ง โดยนำเซลล์เนื้อเยื่อ หรืออวัยวะส่วนที่เป็นเนื้อเยื่อเจริญของพืชมาเลี้ยงในอาหารสังเคราะห์ (synthetic medium) ในสภาพปราศจากเชื้อ (aseptic condition) ภายใต้การควบคุมสภาวะแวดล้อมที่เหมาะสม ได้แก่ อุณหภูมิ แสงสว่าง และความชื้นเป็นต้น โดยทั่วไปการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อนิยมเนื้อเยื่อจากต้นอ่อนที่ได้จากการเพาะเม็ดแบบปราศจากเชื้อ (aseptic technique) เพราะทุกชิ้นส่วนของต้นอ่อนสามารถนำมาใช้เป็นเนื้อเยื่อตั้งต้นในการเพาะเลี้ยงส่วนเนื้อเยื่อหรือชิ้นส่วนต่าง ๆ ที่ได้จากพืชต้องนำมาฆ่าเชื้อที่บริเวณผิว (surface sterilization) ก่อนนำไปใช้ในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช สามารถทำได้บนอาหารวุ้นกึ่งแข็ง (agar medium) และในอาหารเหลว (liquid medium) ซึ่งอย่างหลังนิยมทำบนเครื่องเขย่า
(shaker) เพื่อเพิ่มออกซิเจนให้แก่เซลล์ หลังจากเลี้ยงเนื้อเยื่อไปได้สักระยะเวลาหนึ่ง ต้องมีการถ่ายเนื้อเยื่อลงอาหารใหม่ (subculturing) เนื่องจากอาหารเดิมลดน้อยลง และของเสียที่เซลล์ขับออกมาเพิ่มมากขึ้นการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชกำเนิดมาจากหลักการ totipotency ที่ว่า "เซลล์พืชเดี่ยว ๆ (singlecells) ทุกเซลล์มีลักษณะและองค์ประกอบทางพันธุกรรมสมบรูณ์เหมือนต้นแม่ ซึ่งสามารถเจริญและพัฒนาเป็นต้นพืชทั้งต้น (whole plant) ได้" เซลล์พืชเหล่านี้ไม่ว่าจะเป็นเซลล์ที่เจริญเต็มที่ (nature cell) หรือเนื้อเยื่อที่มีการเปลี่ยนแปลงไปทำหน้าที่เฉพาะอย่าง (differentiated tissue)ได้แก่เนื้อเยื่อใบ สามารถเจริญและแบ่งตัวเป็น callus หรือพัฒนาเป็นอวัยวะ (organ) เช่น ยอดอ่อน (shoot)และราก (root) ซึ่งสามารถเจริญต่อไปเป็นต้นพืชทั้งต้นได้ ในทางเดียวกัน callus ซึ่งเป็นก้อนของกลุ่มparenchyma cells ซึ่งยังไม่มีการเปลี่ยนแปลงไปทำหน้าที่เฉพาะเจาะจง (undifferentiated cells) สามารถเจริญและแบ่งตัวเป็น callus หรือพัฒนาเป็นยอดอ่อน และ ราก ขึ้นกับการกระตุ้นของ plantgrowth regulator ที่เหมาะสม จากหลักการนี้ได้มีการประยุกต์เทคนิคการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชไปใช้ประโยชน์ในทางเกษตรกรรมต่าง ๆ¹ อาทิเช่น -ใช้ในการขยายพันธุ์พืช (micropropagation) โดยเฉพาะพืชที่มีค่าทางเศรษฐกิจ พืชที่มีปัญหาด้านการเพาะปลูกเนื่องจากสภาพแวดล้อมไม่เหมาะสม และพืชสมุนไพรที่หายาก-การเลี้ยงเนื้อเยื่อสามารถทำให้พันธุ์ที่ให้ผลผลิตสูง (high yield) เพิ่มความต้านทานหรือเพิ่มความทนทานต่อความแห้งแล้ง จึงนำไปใช้ในการปรับปรุงพันธุ์พืช (plant breeding)-ต้นพืชที่พัฒนาจากการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อเจริญในสภาพปราศจากเชื้อ จึงใช้ในการแยกและเลี้ยงพืชปลอดโรคได้ ได้แก่ การกำจัดโรคไวรัสในพืช-การผสม protoplast (เซลล์พืชที่ถูกย่อย cell wall ออก เหลือแต่ cell membrane บาง ๆ) ของพืชสองชนิดเข้าด้วยกัน ทำให้ได้พืชพันธุ์ใหม่ที่รวมคุณลักษณะดีของพืชสองชนิดไว้ด้วยกัน-การเก็บรักษาพันธุ์ (germplasm) ไว้ได้เป็นระยะเวลานาน โดยเก็บไว้ในไนโตรเจนเหลวที่อุณหภูมิต่ำ ๆ เมื่อต้องการนำมาใช้ จึงทำการถ่ายเนื้อเยื่อลงสู่อาหารสังเคราะห์นอกจากประโยชน์ในเชิงเกษตรกรรม ยังมีการประยุกต์ใช้การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชเพื่อการผลิตสารทุติยภูมิ (secondary metabolites) ที่มีประโยชน์ทางอุตสาหกรรม หรือ การเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชสมุนไพรเพื่อผลิตสารที่มีฤทธิ์ทางยา โดยเริ่มจากการเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชสมุนไพรในอาหารกึ่งแข็งหรืออาหารเหลวแล้วหาวิธีการหรือเทคนิคต่าง ๆ ไปกระตุ้นให้เซลล์พืชผลิตสารให้มากขึ้น ได้แก่ การปรับเปลี่ยนสูตรอาหาร การปรับเปลี่ยนสภาวะแวดล้อมที่มีผลต่อสารสำคัญนั้น ๆ การเติมสารตั้งต้น (precursors) ของขบวนการซึ่งสังเคราะห์(biosynthetic pathway) ลงในอาหารเลี้ยงเซลล์ และการเหนี่ยวนำเซลล์พืชให้เกิดความเครียด (stress) เป็นต้น          ข้อได้เปรียบของการใช้เทคนิคการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชในการผลิตสารทุติยภูมิเพื่อประโยชน์
ในทางการค้า เหนือกว่าการปลูกแบบดั้งเดิม หลายประการดังนี้^1,2 1.สามารถกำหนดและควบคุมสภาวะมาตรฐานในการเจริญเติบโตได้แน่นอน2.ไม่มีการผันแปรทางสภาพภูมิอากาศและฤดูกาล3.ใช้ระยะเวลาในการเพาะปลูกสั้น4.สามารถควบคุมปริมาณการผลิตให้เหมาะสมกับความต้องการของตลาด5. สามารถควบคุมคุณภาพของสารทุติยภูมิให้คงที่6. การสกัดแยกสารทุติยภูมิทำได้ง่ายกว่า ลดต้นทุนการผลิตตัวอย่างการผลิตสารทุติยภูมิจากการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชที่ประสบความสำเร็จได้แก่ การ ผลิตสาร shikonin ซึ่งเป็นสารสีแดง (red pigment) และเป็นยาฝาดสมานลดการอักเสบสำหรับใช้ในเครื่องสำอางค์ โดยการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ Lithospermum erythrorhizon ในอาหารเหลวซึ่งนับเป็นงานวิจัยแรกที่สามารถใช้เทคนิคการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชเพื่อการผลิตสารทุติยภูมิในระดับอุตสาหกรรม โดยบริษัท Mitsui Petrochemical Industrial Limited ประเทศญี่ปุ่น ในปี พ.ศ. 2525² ต่อมาบริษัท Nitto Denko Corporation ได้ทำการจดลิขสิทธิ์ผลิตภัณฑ์ ginsenoside จากการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ Panax ginseng ในปี พ.ศ. 2534³ และบริษัทMitsui Petrochemical Industrial Limited ได้ผลิตสาร purpurin จาก Rubia akaneโดยการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อได้ในปี พ.ศ. 2538³             ดังนั้นการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อเพื่อการผลิตสารทุติยภูมิที่มีฤทธิ์ทางยา มีศักยภาพและความเป็นไปได้สูงที่จะนำมาใช้ผลิตสารทุติยภูมิแทนการสกัดจากพืชทั้งต้น อย่างไรก็ตามการศึกษาวิจัยการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชสมุนไพรส่วนใหญ่ประสบปัญหาเนื่องจากสารสำคัญที่ได้มีปริมาณต่ำ และสายพันธุ์ที่ให้ผลผลิตสูงมักมีการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมได้ง่าย ทำให้ผลผลิตที่ได้ไม่คงที่หรือลดต่ำลง ฉะนั้นงานวิจัยทางด้านนี้ยังต้องการผู้ทำงานวิจัยหลาย ๆ ด้านมาทำงานร่วมกัน เพื่อพัฒนาให้บรรลุ วัตถุประสงค์ที่วางไว้