นักวิจัยกำลังใช้เทคโนโลยีการตัดต่อยีน CRISPR เพื่อให้ปลาซีบรีมสีแดงที่เป็นเจ้าข้าวเจ้าของของญี่ปุ่นมีส่วนช่วยในการเพาะกาย แต่ประชาชนจะยอมรับหรือไม่?
เมื่อ Kisenosato Yutaka กลายเป็นนักมวยปล้ำซูโม่ที่เกิดในประเทศญี่ปุ่นคนแรกในรอบสองทศวรรษที่คว้าตำแหน่งแชมเปี้ยนที่ยิ่งใหญ่ เขาโพสท่าอย่างภาคภูมิใจให้กับช่างภาพในงานแถลงข่าว เช่นเดียวกับนักกีฬาที่ได้รับชัยชนะทุกคนที่กำลังแสดงถ้วยรางวัล นักมวยปล้ำน้ำหนัก 178 กิโลกรัมที่มีแก้มแดงก่ำใช้เวลาสักครู่เพื่อยกสัญลักษณ์อันทรงเกียรติซึ่งแสดงถึงสถานะการชนะมาอย่างยากลำบากของเขา นั่นคือปลาสีแดงขนาดใหญ่
ในญี่ปุ่น ปลาซีบรีมแดงถือเป็นคนดัง ความสำคัญของมันส่วนหนึ่งมาจากชื่อmadaiซึ่งฟังดูคล้ายกับคำศัพท์ภาษาญี่ปุ่นomedetaiซึ่งแปลว่า “แสดงความยินดี” หรือ “เป็นมงคล” Merry White นักมานุษยวิทยาจากมหาวิทยาลัยบอสตัน ผู้ศึกษาเกี่ยวกับอาหารและวัฒนธรรมญี่ปุ่นกล่าว สีเฉพาะของปลายังเกี่ยวข้องกับความโชคดีในวัฒนธรรมญี่ปุ่นและเอเชียอื่นๆ นั่นช่วยอธิบายได้ว่าทำไมปลาจึงยังคงปรากฏอยู่ในกำมือของนักมวยปล้ำซูโม่ผู้ประสบความสำเร็จและนักการเมืองญี่ปุ่นเป็นครั้งคราว
เมื่อเร็ว ๆ นี้ ปลาที่ได้รับรางวัลนั้นได้รับประโยชน์จากการเพาะกายที่เหมาะสมกับสมาคมซูโม่ ในปี 2018 นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นได้เผยแพร่งานวิจัยที่แสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีการปรับแต่งจีโนมสามารถสร้างปลาซีบรีมสีแดงที่มีกล้ามเนื้อหลากหลายมากขึ้นได้อย่างไร การพัฒนาดังกล่าวเป็นหนึ่งในตัวอย่างล่าสุดของการแก้ไขจีโนมที่เปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรมการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ
“ในบ้านของฉัน เรากินปลาชนิดนี้ในวันปีใหม่ทุกปี” มาซาโตะ คิโนชิตะ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาศาสตร์ประยุกต์แห่งมหาวิทยาลัยเกียวโตในญี่ปุ่นและหัวหน้าโครงการปลาซีบรีมแดงกล่าว “เราหวังว่าปลาของเราจะเป็นที่นิยมสำหรับหลายๆ คนสำหรับมื้ออาหารประจำวัน” เขากล่าวเสริม
คิโนชิตะเป็นหัวหน้าห้องทดลองของมหาวิทยาลัยเกียวโตที่ร่วมมือกับนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยคินไดในโอซาก้า พวกเขาร่วมกันแก้ไขจีโนมของปลาซีบรีมแดงเพื่อสร้างปลาที่มีเนื้อมากขึ้น โดยมีเนื้อมากกว่าเดิมถึง 16 เปอร์เซ็นต์ โครงการนี้ใช้เวลาเพียงสองปี ซึ่งเร็วกว่าการผสมพันธุ์แบบดั้งเดิม
การเลี้ยงปลาที่มีเนื้อติดกระดูกมากขึ้นสามารถส่งเสริมการทำฟาร์มเชิงพาณิชย์สำหรับปลาทรายแดง ซึ่งต้องดิ้นรนกับอัตรากำไรที่แคบเนื่องจากต้นทุนสูงในการจัดหาอาหารและเติมน้ำด้วยปลาเล็ก ในประเทศญี่ปุ่น ปลาทรายแดงเพียงอย่างเดียวคิดเป็นประมาณร้อยละ 10 ของอุตสาหกรรมการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำของประเทศ
ในวงกว้างยิ่งขึ้น การแก้ไขจีโนมเสนอความเป็นไปได้มากมายในการเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินการเลี้ยงปลา ซึ่งมีมูลค่ามากกว่า 176 พันล้านเหรียญสหรัฐในปี 2560 ซึ่งปัจจุบันจัดหาปลามากกว่าครึ่งที่กินทั่วโลก
อย่างไรก็ตาม ความสำเร็จในเชิงพาณิชย์ของปลาซีบรีมขนาดใหญ่พิเศษของคิโนชิตะหรือปลาดัดแปลงพันธุกรรมอื่นๆ ขึ้นอยู่กับการยอมรับของสาธารณชน หากปลาดัดแปลงไม่ถูกใจต่อมรับรสของผู้คน แผนธุรกิจใดๆ ก็จะจมลงในน้ำ แต่ปลาซีบรีมแดงซึ่งเป็นที่ยกย่องในวัฒนธรรมญี่ปุ่นสามารถพิสูจน์ได้ว่าเป็นกรณีเปรียบเทียบ: หากผู้บริโภคชาวญี่ปุ่นยอมรับปลาดัดแปลงนี้ อาหารทะเลที่ผ่านการตัดต่อยีนมากขึ้นอาจหาทางเข้าสู่จานอาหารค่ำได้
การทดลองปลาซีบรีมสีแดงของคิโนชิตะเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาโดยใช้เครื่องมือแก้ไขจีโนมยอดนิยมที่เรียกว่า CRISPR-Cas9 เพื่อคัดเลือกดัดแปลงยีนของสัตว์โดยการคัดแยกหรือเพิ่มส่วนใหม่ของ DNA
การค้นพบครั้งแรกของ CRISPR เกิดจากผลงานของนักวิจัยชาวญี่ปุ่นที่ดำเนินการที่มหาวิทยาลัยโอซาก้าเมื่อกว่า 30 ปีที่แล้ว ในปี พ.ศ. 2530 ทีมงานดังกล่าวได้ค้นพบกลุ่มของลำดับพันธุกรรมที่ซ้ำซากจำเจ ในขณะที่ตรวจสอบจีโนมของแบคทีเรียEscherichia coli ในเวลานั้นพวกเขาไม่สามารถเข้าใจถึงความสำคัญของลวดลายได้ ในที่สุด นักวิจัยคนอื่น ๆ ก็พบลำดับซ้ำ ๆ เดียวกันนี้ในจุลินทรีย์หลาย ๆ สายพันธุ์
หลายปีต่อมา ในปี พ.ศ. 2545 นักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ได้ขนานนาม CRISPR ของยีนตามลำดับซ้ำๆ พวกเขายังระบุ ยีน cas ที่อยู่ใกล้เคียง (ตัวย่อสำหรับ “CRISPR-associated”) ซึ่งมีหน้าที่ผลิตโปรตีน Cas9 Cas9 ทำหน้าที่เหมือนกรรไกรตัดโมเลกุล ซึ่งแบคทีเรียใช้ในการตัด DNA ของไวรัสที่บุกรุกออกจากกัน
จุดประสงค์ตามธรรมชาติของ CRISPR คือการจัดเก็บตัวอย่างดีเอ็นเอที่จับได้จากไวรัสที่บุกรุก และเพื่อช่วยให้แบคทีเรียระบุไวรัสหากพวกมันกลับมาโจมตีอีกครั้ง อย่างไรก็ตาม ในมือของนักวิทยาศาสตร์ CRISPR และกรรไกร Cas9 ที่เกี่ยวข้องจะทำงานร่วมกันในฐานะเครื่องมือแก้ไขจีโนมตามธรรมชาติ ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา นักวิจัยได้ควบคุมพลังของ CRISPR-Cas9 เพื่อตัดจีโนมของสิ่งมีชีวิตจำนวนมาก ณ จุดเฉพาะ ควบคุมกลไกการซ่อมแซม DNA ของเซลล์เพื่อเพิ่มหรือลบลำดับดีเอ็นเอที่เฉพาะเจาะจง หรือกระทั่งสลับส่วนเฉพาะเพื่อแลกกับลำดับดีเอ็นเอที่สร้างขึ้นเอง .
ถ้าจีโนมของสิ่งมีชีวิตประสบความสำเร็จในการดัดแปลงในช่วงแรกของการพัฒนา เซลล์ทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตจะมีจีโนมที่ดัดแปลงแล้ว สิ่งมีชีวิตที่ดัดแปลงด้วยวิธีนี้สามารถถ่ายทอดการเปลี่ยนแปลงไปยังลูกหลานได้
นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้ CRISPR-Cas9 เพื่อทำให้ปลาที่เลี้ยงในฟาร์มและสัตว์ทะเลชนิดอื่นๆ มีความทนทานต่อโรคมากขึ้น พวกเขายังใช้เทคนิคนี้ในการทำให้ปลาดัดแปลงเป็นหมัน ลดความเสี่ยงที่ผู้หลบหนีจะปะปนกับพี่น้องป่าของพวกมัน การศึกษาในจีนและอเมริกาที่ผ่านมาเกี่ยวกับปลาดุกเหลือง ปลาคาร์พ และปลาดุกแชนเนลได้กำจัดหรือปิดใช้งานยีน myostatin ซึ่งมีหน้าที่ควบคุมการพัฒนาของกล้ามเนื้อ เพื่อปลดล็อกการเจริญเติบโตของกล้ามเนื้ออย่างไม่จำกัด (แนวการวิจัยนี้อาจไม่น่าแปลกใจเลยที่เป็นจุดพูดคุยยอดนิยมในหมู่นักเพาะกายของมนุษย์)
Kinoshita และเพื่อนร่วมงานของเขาปฏิบัติตามแนวทางที่คล้ายกันในการผลิตปลาซีบรีมสีแดงขนาดใหญ่ โดยใช้ CRISPR-Cas9 เพื่อกำจัดยีน myostatin ในรุ่นของปลาซีบรีมสีแดง พวกเขาทำสิ่งนี้โดยจัดการกับไข่ปลาที่ปฏิสนธิซึ่งอยู่ในขั้นตอนการพัฒนาเซลล์เดียว อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับการทดลอง CRISPR-Cas9 หลายๆ ครั้ง ทีมงานพบภาวะแทรกซ้อนทั่วไป: เซลล์ไข่ทดลองบางเซลล์เริ่มแบ่งตัวก่อนที่จะรวมการเปลี่ยนแปลงการแก้ไขยีนทั้งหมด นั่นนำไปสู่ปลารุ่นแรกที่เกิดมาพร้อมกับการผสมโมเสกของเซลล์ทั้งที่ตัดต่อและไม่ได้ตัดต่อในร่างกายของพวกมัน
เพื่อเอาชนะความยุ่งยากนั้น ทีมงานชาวญี่ปุ่นได้เพาะพันธุ์ปลาของพวกเขาเข้าด้วยกันเพื่อสร้างปลา “น็อกเอาต์บริสุทธิ์” รุ่นที่ 2 ซึ่งมีเฉพาะเซลล์ที่ผ่านการตัดต่อเท่านั้น ขั้นตอนนี้ทำให้มั่นใจว่า Kinoshita และเพื่อนร่วมงานของเขาสามารถเพาะพันธุ์ปลาซีบรีมแดงดัดแปลงต่อไปได้ โดยผลิตปลาดัดแปลงมากขึ้นเรื่อยๆ โดยไม่ต้องผ่านกระบวนการดัดแปลงพันธุกรรมที่ยุ่งยากแต่อย่างใด
