มาลินี อัศวดิษฐเลิศ
หน่วยบริหารจัดการความรู้
ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ
สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ
กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
ไฮบริไดเซชั่น
ดีเอ็นเอ ไฮบริไดเซชั่น (DNA Hybridization) เป็นเทคนิคที่อาศัยคุณสมบัติเรื่องการจับคู่เบสอย่างจำเพาะของดีเอ็นเอ...กัวนีน (G) จับกับไซโตซีน (C) และอะดีนีน (A) จับคู่กับไธมีน (Thymine) โดยมีแรงยึดเหนี่ยวที่เชื่อมระหว่างคู่เบสที่เรียกว่า "พันธะไฮโดรเจน"
พันธะไฮโดรเจนในระหว่างคู่เบสที่กล่าวถึงนี้ เป็นพันธะที่ถูกทำลายได้ง่ายๆ ด้วยความร้อนหรือการเพิ่มความเป็นกรด-ด่าง (pH) ของสารละลาย
เมื่อพันธะไฮโดรเจนถูกทำลาย ดีเอ็นเอจะคลายเกลียวเปลี่ยนสภาพจากดีเอ็นสายเกลียวคู่เป็นดีเอ็นเอเส้นเดี่ยวเราเรียกว่ากระบวนการนี้ว่าDenaturation
เมื่อลดอุณหภูมิ หรือลด pH ของสารละลายลงให้มีสภาพปกติ สายดีเอ็นเอจะกลับสู่สภาพเดิมโดยกลับมาเข้าคู่กันใหม่ และจับคู่เบสอย่างจำเพาะเจาะจงเราเรียกว่ากระบวนการนี้ว่าRenaturation
การคลายสายดีเอ็นเอที่เป็นเส้นเดี่ยวแล้วทำให้สายดีเอ็นเอเข้าคู่กันใหม่ เราเรียกว่า กระบวนการทำดีเอ็นเอคู่สมหรือไฮบริไดเซชั่นนั่นเอง(Denaturation + Renaturation = Hybridization)
ในการประยุกต์ใช้ดีเอ็นเอไฮบริไดเซชั่น ต้องใช้ ดีเอ็นเอตรวจติดตาม (DNA probe) ซึ่งเป็นดีเอ็นเอสายสั้นๆ ซึ่งติดฉลากกัมมันตรังสีไว้ …DNA probe นี้มีคุณสมบัติที่สำคัญคือมีความสามารถจับกับชิ้นส่วนดีเอ็นเอที่สนใจได้อย่างจำเพาะเจาะจงดังนั้นจึงสามารถจับกับดีเอ็นเอสายเดี่ยวที่เราทำการคลายเกลียวออกได้ส่วนกัมมันตรังสีที่ติดอยู่กับ DNA probe ทำให้เราสามารถติดตามชิ้นดีเอ็นเอที่สนใจนั้นได้เพราะเราไม่สามารถมองเห็นดีเอ็นเอด้วยตาเปล่าจึงต้องอาศัยการเรืองแสงของกัมมันตรังสีภายใต้แสงอุลตร้าไวโอเลต
การประยุกต์ใช้
ไฮบริไดเซชั่น เป็นเทคนิคที่มีการประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางทั้งในงานวิจัยด้านอณูชีวโมเลกุลและการแพทย์ตัวอย่างของการประยุกต์ใช้ได้แก่ การตรวจหายีนเบตาโกลบิน (b-globin gene) ที่ผิดปกติ หรือยีนซิกเคิลเซลล์ (Sickle cell) ของทารกในครรภ์ยีนเบตาโกลบินที่ผิดปกตินี้ทำให้ทารกเป็นโรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์ (Sickle cell anemia) โดยมีเม็ดเลือดแดงรูปร่างเหมือนเคียวเกี่ยวข้าว
โรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์เกิดจากการเปลี่ยนแปลงเบสของยีนเบตาโกลบิลที่ควบคุมการสร้างสายโปรตีน (Polypeptide) สายเบต้าของฮีโมโกลบิน (ในเม็ดเลือดแดงของคนแต่ละเม็ดมีฮีโมโกลบินประกอบอยู่ถึง 280 ล้านโมเลกุลแต่ละโมเลกุลของฮีโมโกลบินประกอบด้วยโปรตีน 1 โมเลกุล และสารอินทรีย์ 4 หน่วยซึ่งมีอะตอมของธาตุเหล็กอยู่ตอนกลาง) ...ยีนเบตาโกลบินที่ผิดปกติ จะมีลำดับเบสบนยีนเปลี่ยนจาก CTC ไปเป็น CAC ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงกรดอะมิโนที่สร้างขึ้น (ยีนทำหน้าที่ควบคุมการสร้างโปรตีน ในกรณีนี้รหัสของเบสในยีนเปลี่ยนทำให้ชนิดของโปรตีนเปลี่ยนไปด้วย)ยีนเบตาโกลบินในคนปกติแปลรหัสเป็นกรดกลูตามิกแต่ในคนที่เป็นโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์ กลับมีการแปลรหัสเป็นวาลีน
หากเจาะน้ำคร่ำนำเซลล์จากทารกมาสกัดดีเอ็นเอแล้วแยกชิ้นดีเอ็นเอออกจากกันด้วยเทคนิคอะกาโรสเจลอิเล็กโตรฟอริซิส (Agarose gel electrophoresis) (เทคนิคที่ใช้แยกดีเอ็นเอด้วยกระแสไฟฟ้าบนแผ่นวุ้น (Agarose gel) เพื่อที่จะดูตำแหน่งของดีเอ็นเอ)แล้วทำไฮบริไดเซชั่นโดยการเพิ่มอุณหภูมิเพื่อให้ดีเอ็นเอแยกสาย (Denaturation) ก่อนที่จะจับคู่เบสใหม่ (Renaturation) กับ DNA probe สองชนิด ... DNA probe สองชนิดที่ใช้คือ DNA probe สำหรับ b-globin gene ปกติ กับ ดีเอ็นเอตรวจติดตามสำหรับ Sickle cell gene
หากดีเอ็นเอของทารกใดให้ผลบวกกับดีเอ็นเอตรวจติดตามสำหรับ b-globin gene ปกติทารกนั้น ไม่เป็นโรคแต่ถ้าหากดีเอ็นเอของทารกใดให้ผลบวกกับดีเอ็นเอตรวจติดตามสำหรับ sickle cell gene และหากดีเอ็นเอ ของทารกใดให้ผลบวกกับดีเอ็นเอตรวจติดตามทั้งสองชนิดแล้ว ทารกนั้นเป็นเฮทเทอโรไซโกต (heterozygote) ที่มีทั้งb-globin gene ปกติ และ Sickle cell gene ซึ่งเป็นพาหะของโรค
อย่างไรก็ตาม ในการทำไฮบริไดเซชั่นนั้น หากให้ความร้อนบนอะกาโรสเจลจะมีผลทำให้เจลหลอมละลายได้ทั้งนี้เพราะต้องมีการเพิ่มอุณหภูมิในระหว่างกระบวนการดังนั้นเราจำเป็นต้องย้ายดีเอ็นเอที่แยกได้บนอะกาโรสเจลไปสู่แผ่นไนโตรเซลลลูโลส (Nitrocellulose) ซึ่งมีความคงทนมากกว่าซึ่งเป็นที่มาของเทคนิคเซาเทิร์น บลอต ไฮบริไดเซชั่น (Southern blot hybridization
ที่มา : http://www.vcharkarn.com
