ความมหัศจรรย์ทางชีววิทยา

หนึ่งถึงสองเดือนที่ผ่านไป มีข่าวเกี่ยวกับความมหัศจรรย์ด้านชีววิทยาระดับโมเลกุล ข่าวซึ่งคนไทยควรสนใจไว้บ้างนี้คือ เรื่องของเด็กหลอดแก้วจากพ่อแม่ 3 คน เพราะมันอาจเป็นก้าวแรกในการทำให้เกิดสิ่งที่เกิดขึ้นในภาพยนตร์อิงวิทยาศาสตร์หลายเรื่องแล้วคือ การสร้างมนุษย์ที่สามารถกำหนดให้มีหรือไม่ให้มีการแสดงออกทางพันธุกรรมบางอย่างได้

วิทยาศาสตร์การแพทย์ที่ทำให้คนมีข้อมูลทางพันธุกรรมมาจากมนุษย์ได้ถึงสามคนนั้นเรียกว่า Three Parent In Vitro Fertilization (TPIVF) วิธีการนี้ปรากฏเป็นข่าวทางสื่อของไทยว่า มีการลงคะแนนเสียงในรัฐสภาของสหราชอาณาจักรในเดือนกุมภาพันธ์ 2015 ยอมรับว่า เป็นการแก้ปัญหาทางพันธุกรรมซึ่งกลายพันธุ์แล้วส่งต่อจากแม่ไปสู่ลูก หลักการสำคัญคือ การเปลี่ยนไมโตคอนเดรียที่มีหน่วยพันธุกรรมปรกติจากไข่ที่ได้รับการบริจาค มาแทนที่หน่วยพันธุกรรมที่กลายพันธุ์ในไข่ของผู้เป็นแม่จริง

ข่าวจากหน้าหนังสือพิมพ์กล่าวว่า หลังกฎหมายนี้มีผลบังคับมันจะช่วยให้คลินิกผสมเทียมทั่วประเทศอังกฤษรวยขึ้นอีกเยอะ จากการให้บริการผสมเทียมโดยใช้ดีเอ็นเอจากคนสามคนทันทีที่ได้รับใบอนุญาต กฎหมายนี้จะช่วยให้คู่รักที่ฝ่ายหญิงเป็นโรคส่งต่อทางพันธุกรรมเนื่องจากดีเอ็นเอของไมโตคอนเดรียผิดปกติมีบุตรได้ถึงปีละ 150 คู่

ความสำเร็จครั้งแรกของ TPIVF เกิดขึ้นในสหรัฐอเมริกา โดยมีเด็กที่เกิดขึ้นมาด้วยกรรมวิธีนี้คนแรกในปี 1997 ชื่อ Emma Ott ในรัฐ Pennsylvania เด็กที่เกิดจากวิธีการนี้มีหน่วยพันธุกรรมประมาณร้อยละ 99 เป็นของพ่อแม่แท้ๆ ที่เหลือนั้นเป็นของผู้บริจาคหน่วยพันธุกรรมซึ่งเป็นดีเอ็นเอของไมโตคอนเดรีย

โดยรวมแล้วมีเด็กอเมริกัน 30-50 คนที่เกิดมาโดยวิธีนี้ แต่สุดท้ายการผสมเทียมดังกล่าวก็ถูกยับยั้งโดยคำสั่งของสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาแห่งสหรัฐอเมริกา อย่างไรก็ดีหนึ่งในชาวอเมริกันที่เป็นคนกลุ่มแรกของโลกที่เกิดจากดีเอ็นเอของพ่อแม่ 3 คน บอกว่าเธอรู้สึกปกติ และพ่อแม่ในความรู้สึกของเธอก็มีเพียง 2 คน คือพ่อแม่ที่อยู่ด้วยกัน ส่วนหญิงอีกคนที่เป็นผู้บริจาคไข่ ไม่ถือว่าเป็นแม่ แต่เป็นผู้มีพระคุณซึ่งเป็นเจ้าของไมโตคอนเดรียที่บริจาคมาอยู่ในร่างกายเธอ

ก่อนทราบถึงกรรมวิธีการก่อให้เกิดเด็กมหัศจรรย์ (TPIVF) นี้ ท่านผู้อ่านควรทราบไว้ก่อนว่า มันเป็นการพัฒนาต่อยอดของการตั้งท้องด้วยวิธี IVF (In vitro fertilisation) หรือเด็กหลอดแก้วนั่นเอง

กรรมวิธีของ IVF นั้นคือ การเอาไข่ของแม่ที่ถูกกระตุ้นให้พร้อมใช้งานออกมาผสมกับอสุจิของพ่อแล้วได้เซลล์ใหม่หนึ่งเซลล์ซึ่งเรียกว่า zygote ซึ่งเมื่อเลี้ยงไว้ในหลอดแก้วที่มีสภาวะที่เหมาะสมจนเริ่มมีการแบ่งตัวได้ 2-6 วัน (ซึ่งตอนนี้คือตัวอ่อนหรือเอ็มบริโอ) จึงนำตัวอ่อนที่ได้เข้าไปฝังตัวในมดลูกของผู้ที่จะอุ้มท้อง สุดท้ายก็จะได้เด็กหลอดแก้วออกมา

เป็นธรรมเนียมปรกติที่มักมีการฝังตัวอ่อนในท้องแม่มากกว่าหนึ่ง ผู้ที่มีลูกด้วยวิธีนี้จึงมักมีลูกแฝดแบบแฝดคนละฝา ผลพลอยได้คือ ทำให้แม่กลุ่มนี้มักเป็นประเภทเหนื่อยและเจ็บครั้งเดียวจบปิดโรงงานไปเลย

แม้ว่าการตั้งท้องโดยใช้วิธีสร้างเด็กหลอดแก้ว (IVF) นั้นจะทำให้คู่สมรสที่มีบุตรยากประสบความสำเร็จได้ดีอย่างไรก็ตาม แต่ทุกอย่างในโลกย่อมมีทั้งดีและร้ายคู่กันไป เพราะมีรายงานวิจัยจากประเทศสวีเดนแสดงให้เห็นว่า การตั้งท้องซึ่งใช้วิธีการสร้างเด็กหลอดแก้ว (IVF) ที่เป็นเด็กแฝดนั้นมีความเสี่ยงในการเกิดผลเสียต่อเด็กที่คลอดสูงกว่าการตั้งท้องด้วยเด็กหลอดแก้วคราวละหนึ่งคนสองครั้ง (อ่านเรื่องนี้ได้ใน http://yourhealth.asiaone.com/content/ivf-twin-pregnancies-riskier-singletons)

รายงานนั้นกล่าวว่า Dr. Antonina Sazonova แห่งโรงพยาบาล Sahlgrenska University Hospital ประเทศสวีเดน ได้ทบทวนข้อมูลการทำ IVF ระหว่างปี 2002 และ 2006 ของหญิงตั้งท้อง 991 คนที่ท้องได้ลูกแฝดสองคนโดยการย้ายตัวอ่อนสองตัวในครั้งเดียวกับหญิง 921 คนที่มีลูกสองคนโดยตั้งท้องด้วยการย้ายตัวอ่อนสองที (ท้องสองครั้ง) ผลการทบทวนข้อมูลพบว่า การย้ายตัวอ่อนครั้งเดียวสองตัวทำให้ร้อยละ 47 ของลูกแฝดเกิดก่อนกำหนดและร้อย 39 เกิดขึ้นโดยมีน้ำหนักตัวต่ำกว่าเกณฑ์ปรกติ ในขณะที่เด็กที่เกิดจากการถ่ายโอนตัวอ่อนคราวละหนึ่งตัวมีอัตราการคลอดก่อนกำหนดเพียงร้อยละ 7 และมีน้ำหนักต่ำกว่าเกณฑ์เพียงร้อยละ 5 โดยให้เหตุผลว่า ตัวอ่อนหนึ่งตัวในท้องได้รับการเลี้ยงดูสมบูรณ์แบบกว่าการมีตัวอ่อนสองตัวพร้อมกันในท้อง ข้อมูลดังกล่าวได้ถูกรายงานไว้ในวารสารภาวะเจริญพันธ์และการเป็นหมัน (Fertility and Sterility)

งานวิจัยรายงานอีกว่า เด็กหลอดแก้วแฝดนั้นมีโอกาสที่จะเกิดภาวะแทรกซ้อนมากกว่า เช่น ภาวะแทรกซ้อนจากการหายใจ โรคติดเชื้อในเลือด หรือดีซ่าน แม่ของเด็กที่อุ้มท้องเด็กหลอดแก้วแฝดเองก็มีโอกาสเกิดครรภ์เป็นพิษมากกว่าถึง 2-3 เท่า ซึ่งเป็นอาการของความดันเลือดสูงขณะตั้งครรภ์และมีโปรตีนในน้ำปัสสาวะสูง นอกจากนี้แม่อาจต้องผ่าท้องคลอดลูกเพราะไม่ได้มีลูกคนเดียว อย่างไรก็ดี ไม่ว่าจะมีลูกจากเด็กหลอดแก้วคราวละหนึ่งคนหรือสองคน ปัจจัยนี้ไม่มีผลต่อปัญหาสุขภาพโดยรวมของเด็ก

ประเด็นที่อาจเป็นปัญหาในสตรีที่ตั้งครรภ์ยากจนต้องทำ IVF คือ สตรีบางคนมีปัญหาในเรื่องพันธุกรรมที่ไม่ค่อยดีซึ่งถ่ายทอดความผิดปรกติสู่ลูกหลาน ในกรณีที่หน่วยพันธุกรรมผิดปรกตินั้นอยู่ที่ดีเอ็นเอของนิวเคลียสของเซลล์สืบพันธุ์คือ ไข่ นั้นถือว่าหมดสิทธิในการแก้ปัญหาในปัจจุบันนี้ แต่ที่เป็นความหวังในการแก้ปัญหาคือ ดีเอ็นเอของสัตว์นั้นไม่ได้มีอยู่เฉพาะในนิวเคลียสเท่านั้น แต่มีอยู่ที่ไมโตคอนเดรียด้วย และดีเอ็นเอของทั้งสองส่วนนั้นต่างทำงานเพื่อช่วยให้ชีวิตดำรงอยู่เป็นปรกติ

ดังที่กล่าวแล้วว่าถ้าดีเอ็นเอกลายพันธุ์ แล้วการกลายพันธุ์นั้นเป็นแจ๊คพอตที่ก่อให้เกิดโรคซึ่งถ่ายทอดจากพ่อแม่ลงไปได้ ลูกที่เกิดมาย่อมรับกรรม ทีนี้มันน่าสนใจที่การกลายพันธุ์นั้นเกิดได้จากทั้งสองดีเอ็นเอคือ ชนิดที่อยู่ในนิวเคลียสและชนิดที่อยู่ในไมโตคอนเดรีย ซึ่งก่อให้เกิดโรคทางพันธุกรรมต่างกัน และสัดส่วนการถ่ายทอดโรคจากพ่อหรือแม่สู่ลูกก็ไม่เท่ากัน

สาเหตุที่กล่าวดังนี้เพราะ ในการปฏิสนธิระหว่างไข่และเสปิร์มนั้น เฉพาะส่วนหัวของเสปิร์มเท่านี้ที่เจาะผ่านผนังเซลล์ของไข่โดยทิ้งส่วนหางทั้งหมดไว้นอกไข่ ส่วนที่ถูกทิ้งไปคือโคนหางซึ่งเป็นบริเวณที่มีไมโตคอนเดรียทั้งหมดของพ่อที่ให้แก่เซลล์เสปิร์มเพื่อเป็นแหล่งสร้างพลังงานในการว่ายเข้าหาไข่ ดังนั้นเซลล์ (zygote) ซึ่งเกิดขึ้นจากไข่ของแม่และเสปิร์มของพ่อนั้นจึงมีดีเอ็นเอตรงนิวเคลียสครึ่งจากแม่และอีกครึ่งจากพ่อ แต่ดีเอ็นเอของไมโตคอนเดรียนั้นมาจากแม่เท่านั้น

มีโรคที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมบางโรคเท่านั้นที่ถ่ายจากแม่ไปสู่ลูกฝ่ายเดียว และโรคนี้เกิดจากความผิดปรกติของดีเอ็นเอในไมโตคอนเดรียของแม่ (ซึ่งรับผิดชอบร้อยละ 15 ของโรคที่เกิดเนื่องจากไมโตคอนเดรียทำงานผิดปรกติ ทั้งนี้เพราะการทำงานที่ผิดปรกติของไมโตคอนเดรียอีกร้อยละ 85 นั้นถูกควบคุมด้วยดีเอนเอในนิวเคลียส)

ดีเอ็นเอของไมโตคอนเดรียนั้นทำหน้าที่ในการกำหนดการสร้างโปรตีน ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในกระบวนการสร้างพลังงานของเซลล์ ดังนั้นถ้าดีเอ็นเอของไมโตคอนเดรียผิดปรกติไป ย่อมส่งผลให้โปรตีนที่เกี่ยวกับการสร้างพลังงานผิดปรกติไปด้วย ปัญหาที่เกิดแก่มนุษย์จึงมักเป็นปัญหาที่เกี่ยวระบบที่ต้องใช้พลังงาน

โรคที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมจากแม่ที่สำคัญนั้นได้แก่ เบาหวาน (diabetes) อัลไซเมอร์ (Alzheimer disease) พากินสัน (Parkinson disease) กล้ามเนื้ออ่อนแรง ตาบอดแต่เยาว์วัย และอาการอื่นๆ ซึ่งสามารถไปอ่านดูได้ในหัวข้อ mitochondrial diseases ของ wikipedia ซึ่งเป็นความเสื่อมที่น่ากลัวทั้งสิ้น ดังนั้นในหญิงที่มีหน่วยพันธุกรรมคือ ดีเอ็นเอ ของไมโตคอนเดรียผิดปรกติและกำหนดการเกิดโรคเหล่านี้จึงทำใจยากที่จะส่งต่อโรคดังกล่าวให้แก่ลูก

แต่เมื่อวิทยาศาสตร์ด้านการแพทย์ได้เจริญถึงจุดการทำ IVF จนช่วยให้คนมีลูกยากได้สมใจเสียทีนั้น นักวิทยาศาสตร์ที่มีความฉลาดและเข้าใจระบบทางชีวิทยาระดับเซลล์เป็นอย่างดีได้มองเห็นทางแก้ไขปัญหาโรคที่ถูกส่งต่อทางพันธุ์กรรมของดีเอ็นเอของไมโตคอนเดรียได้ขึ้นมา ด้วยหลักการง่ายๆคือ เปลี่ยนส่วนของเซลล์ (คือไซโตพลาสซึม ซึ่งเราเรียนในวิชาชีววิทยาว่า เป็นส่วนในเซลล์นอกเหนือไปจากนิวเคลียส) ที่มีไมโตคอนเดรียผิดปรกติของแม่ไปเป็นส่วนของเซลล์ที่มีไมโตคอนเดรียปรกติของผู้บริจาค

ในเว็บของ BBC ได้อธิบายแผนภาพง่ายๆ ของวิธีผลิตเด็กหลอดแก้วที่มีคนสามคนเกี่ยวข้องในการให้กำเนิดว่ามี 2 วิธี ซึ่งวิธีแรกทำโดยเอานิวเคลียสออกจากไข่ที่ผสมแล้วซึ่งเรียกว่า zygote ของพ่อแม่เด็ก ไปใส่ในเซลล์ไข่ที่ผสมแล้วของผู้บริจาคซึ่งนำเอานิวเคลียสออกไป (ลักษณะคล้ายกับการทำโคลนนิ่งสัตว์อย่างไรอย่างนั้น) จะได้ zygote ใหม่ที่เมื่อพัฒนาเป็นตัวอ่อนซึ่งเจริญด้วยคำสั่งทางพันธุกรรมของพ่อแม่ เพียงแต่ว่ามีไมโตคอนเดรียที่เป็นปรกติจากผู้บริจาคให้ จึงทำให้เด็กไม่ต้องเสี่ยงต่อการเกิดโรคที่แม่ส่งต่อให้ โปรดดูภาพวิธีที่ 1

สำหรับวิธีที่สองนั้นเป็นการแก้ปัญหาที่ไข่ของแม่ก่อน โดยเอานิวเคลียสจากไข่ของแม่ไปใส่ในเซลล์ไข่ของผู้บริจาคที่ถูกนำเอานิวเคลียสออกไปแล้ว (โปรดดูภาพวิธีที่ 2) จากนั้นจึงนำไข่ที่ได้ไปทำการปฏิสนธิกับสเปิร์มของพ่อ วิธีหลังนี้เหมือนการล้างเอาไมโตคอนเดรียที่ผิดปรกติทิ้งไปก่อนนั่นเอง

แม้วิธีการดังกล่าวสามารถป้องกันการถ่ายทอดความบกพร่องจากพ่อแม่ไปสู่ทารกได้ แต่ยังไม่มีข้อยืนยันที่ชัดเจนว่า วิธีการดังกล่าวจะมีผลกระทบด้านอื่นต่อตัวเด็กหรือไม่ แม้ว่าดีเอ็นของไมโตคอนเดรียจะไม่ได้กำหนดลักษณะทางพันธุกรรมของเซลล์ร่างกายมนุษย์ โปรตีนส่วนใหญ่ที่ใช้ในการทำงานของไมโตคอนเดรียนั้น จริงแล้วถูกกำหนดจากดีเอ็นเอของโครโมโซมในนิวเคลียส ดังนั้นถ้าเกิดความผิดปรกติที่เกิดกับดีเอ็นเอในนิวเคลียสก็อาจจะมีส่วนสะท้อนถึงความสามารถในการทำงานของไมโตคอนเดรียด้วย และความผิดปรกติที่อาจเกิดนี้สามารถตรวจวัดได้ตามหลักพันธุกรรมของเมนเดล ดังนั้นวิธีของ TPIVF จึงอาจแก้ปัญหาที่เกิดจากไมโตคอนเดรียผิดปรกติไม่ได้ทั้งหมด

สำหรับฝ่ายที่ต่อต้านเด็กหลอดแก้วจากพ่อแม่ 3 คนนี้นอกจากจะเป็นกลุ่มเคร่งศาสนาแล้ว ก็ยังมีกลุ่มการแพทย์ และหน่วยงานด้านสาธารณสุขอีกจำนวนหนึ่ง ที่ออกมาเตือนว่า การผสมเทียมในลักษณะนี้ อาจนำไปสู่ความเสี่ยงที่เด็กหรือลูกหลานของเด็กที่เกิดจากการผสมเทียมจะป่วยเนื่องจากโรคเกิดจากความเสื่อม หรืออาจพบปัญหาแก่ก่อนวัยอันควร ที่สำคัญที่สุดคือ เมื่อเด็กเกิดมาแล้ว หน่วยงานที่รับหน้าที่ผสมเทียมควรจับตาดูเด็กคนนี้ไปตลอดชีวิตแบบต่อเนื่องไปจนถึงรุ่นลูกรุ่นหลาน เพราะนี่เป็นสิ่งที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนและไม่มีใครคาดการณ์ได้ว่า เด็กนั้นอาจมีความเปลี่ยนต่างไปจากคนธรรมดาหรือไม่ แม้ว่าการสลับไปใช้ไมโตคอนเดรียของคนที่ไม่ใช่แม่จริงๆนั้น ดูไม่น่ากระทบต่อการแสดงออกทางพันธุกรรมโดยรวม