นักวิจัยตัดแต่งจีนกันหวัดนกสำเร็จ

 นักวิจัยพบว่า การปรับแต่งจีนที่สำคัญเชื่อมโยงกับการติดเชื้อไวรัสไข้หวัดนก สามารถช่วยป้องกันได้ เป็นการส่งสัญญาณถึงเส้นทางในการพัฒนาสัตว์ปีกต้านทานโรคไข้หวัดนกได้แล้ว

การใช้เทคนิคแก้ไขจีน นักวิจัยได้ค้นคว้าและปรับเปลี่ยนส่วนของดีเอ็นเอไก่ที่ช่วยควบคุมการแพร่กระจายเชื้อไวรัส แม้ว่าจะไม่สามารถยับยั้งเชื้อไวรัสได้ แต่ยังสามารถจำกัดและควบคุมไม่ให้มีผลกระทบต่อสุขภาพ หรือความเป็นอยู่ของสัตว์ได้

ปรับปรุงพันธุ์ไก่โดยใช้เทคนิคการแก้ไขจีน

               คณะวิจัยจากสถาบันโรสลิน อิมพีเรียลคอลเลจลอนดอน และสถาบันเพอร์ไบร์ต ได้ปรับปรุงพันธุ์ไก่โดยใช้เทคนิคการแก้ไขจีนเพื่อเปลี่ยนบางส่วนของดีเอ็นเอที่มีความสำคัญสำหรับการผลิตโปรตีนชื่อว่า เอเอ็นพี๓๒เอ (ANP32A) ระหว่างการติดเชื้อไวรัสได้แย่งเอาโมเลกุลเหล่านี้ช่วยในการเพิ่มจำนวน

การให้เชื้อไวรัสไข้หวัดนกกับไก่

               ไก่ที่ผ่านการตัดแต่งจีนเอเอ็นพี๓๒เอแล้ว นักวิจัยได้ทดลองให้เชื้อไวรัสสับไทป์เอช ๙ เอ็น ๒-ยูดีแอล (H9N2-UDL strain) พบว่า ไก่ ๙ ใน ๑๐ ตัวไม่ติดเชื้อ และไม่มีการแพร่กระจายเชื้อไวรัสไปยังไก่ตัวอื่น นักวิจัยจึงเพิ่มขนาดเชื้อไวรัส พบว่า ครึ่งหนึ่งของไก่ทดลอง ๑๐ ตัวติดเชื้อ

               อย่างไรก็ตาม ไก่กลุ่มทดลองยังสามารถป้องกันโรคได้บ้าง โดยปริมาณของเชื้อไวรัสในไก่ที่ตัดแต่งจีนและให้เชื้อพิษทับมีระดับของเชื้อไวรัสที่ต่ำกว่าอย่างมากเปรียบเทียบกับไก่กลุ่มควบคุม และยังช่วยจำกัดการแพร่กระจายต่อไปยังไก่กลุ่มควบคุมที่ไม่ได้ตัดแต่งจีนอีก ๔ ตัวที่เลี้ยงในตู้บ่มเดียวกันไว้ จึงไม่มีการแพร่กระจายเชื้อไวรัสจากไก่ที่ตัดแต่งจีน

               นักวิจัยยังพบว่าในไก่ที่ตัดแต่งจีนเอเอ็นพี๓๒เอ เชื้อไวรัสยังสามารถปรับตัวให้ใช้โปรตีนอีก ๒ ชนิด ได้แก่ เอเอ็นพี๓๒บี และเอเอ็นพี๓๒อี เพื่อเพิ่มจำนวนตัวเองได้ ภายหลังการทดสอบในห้องปฏิบัติการต่อไป นักวิจัย พบว่า เชื้อไวรัสเกิดการกลายพันธุ์ให้ใช้เอเอ็นพี๓๒ จากร่างกายมนุษย์ได้ แต่การเพิ่มจำนวนยังต่ำในเซลล์เพาะเลี้ยงจากทางเดินหายใจมนุษย์

ยังไม่สำเร็จทั้งหมด

               งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสารวิชาการเนเจอร์ คอมมิวนิเคชัน แสดงให้เห็นว่าจีนเอเอ็นพี๓๒เอ ตัวเดียวไม่เพียงพอ การป้องกันไม่ให้เชื้อไวรัสหลุดรอดออกไปได้ คณะผู้วิจัยต้องพุ่งเป้าไปที่ดีเอ็นเอที่ใช้สำหรับการผลิตโปรตีนทั้งสามชนิด ได้แก่ เอเอ็นพี๓๒เอ เอเอ็นพี๓๒บี และเอเอ็นพี๓๒อี ภายในเซลล์ไก่ที่เพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการ ซึ่งพบว่าสามารถยับยั้งได้ด้วยการแก้ไขจีนทั้งสามชนิด

               ศาสตราจารย์เวนดี้ บาร์เคลย์ จากสถาบันโรสลิน อิมพีเรียลคอลเลจลอนดอน ตื่นเต้นกับความการประสานความร่วมมือผู้เชี่ยวชาญด้านไวรัสวิทยาที่มีศักยภาพด้านพันธุศาสตร์ชั้นนำของโลกที่สถาบันโรสลิน แม้ว่า อาจจะยังไม่สามารถสำเร็จได้อย่างสมบูรณ์ แต่ผลการวิจัยครั้งนี้ก็บ่งบอกมากมายเกี่ยวกับการทำหน้าที่ของเชื้อไวรัสไข้หวัดใหญ่ภายในเซลล์ที่ติดเชื้อ และวิธีการชะลอการเพิ่มจำนวนของไวรัส

               ศาสตราจารย์ ไมค์ แมคกรู จากสถาบันโรสลิน เห็นว่า การให้วัคซีนป้องกันโรคมีข้อเสียหลายอย่างทั้งภาระการให้วัคซีน และค่าใช้จ่าย การตัดแต่งจีนอาจจะเป็นความหวังใหม่ให้สัตว์มีความต้านทานต่อโรคอย่างถาวร ที่สามารถผ่านไปยังรุ่นลูกรุ่นหลานให้ป้องกันโรคได้อีกด้วย เป็นการลดความเสี่ยงต่อมนุษย์ และนกป่า ผลการวิจัยครั้งนี้แสดงให้เห็นถึง การหยุดยั้งการแพร่ระบาดของโรคไข้หวัดนกในไก่ อาจจะต้องไปปรับเปลี่ยนพันธุกรรมหลายอย่างพร้อมกัน ขั้นตอนถัดไปจะต้องพยายามพัฒนาไก่ด้วยการตัดแต่งจีนทั้ง ๓ จีน

เอกสารอ้างอิง

Mcdougal T. 2023. Scientists claim gene editing breakthrough in bird flu fight. [Internet]. [Cited 2023 Oct 13]. Available from: https://www.poultryworld.net/health-nutrition/health/scientists-claim-gene-editing-breakthrough-in-bird-flu-fight/

ภาพที่ ๑ นักวิจัยอ้างตัดแต่งจีนกันหวัดนกสำเร็จแล้ว (แหล่งภาพ Canva)

กรดจีเอเอลดปัญหาคุณภาพเนื้ออกในไก่เนื้อ

 กรดกัวนิไดโนอะซิติก (Guanidinoacetic acid, GAA) ในอาหารไก่เนื้อ ช่วยลดปัญหาคุณภาพเนื้ออกไก่

ปัจจุบัน ไก่เนื้อปรับปรุงพันธุ์เพื่อให้มีกล้ามเนื้ออกใหญ่และหนัก เนื่องจาก ชิ้นส่วนอกไก่เป็นชิ้นส่วนที่มีราคาสูงที่สุดในตลาดค้าปลีกและตลาดร้านจำหน่ายอาหาร อย่างไรก็ตาม การปรับปรุงพันธุกรรมได้ส่งผลให้ความชุกของโรค เช่น กล้ามเนื้อแข็งเหมือนไม้ หรือวู้ดดี้เบรสต์ (woody breast, WB) และการปรากฏเป็นลายทางสีขาว (white striping, WS) ส่งผลให้กำไรของผู้ผลิตไก่เนื้อลดลงอย่างมาก ปัจจัยอื่นๆ เช่น ไขมันที่รวมกับออกซิเจนในอาหารสัตว์ ก็ส่งผลให้อุบัติการณ์และความรุนแรงของพยาธิสภาพกล้ามเนื้อเพิ่มขึ้น

  ปัจจุบันเริ่มมีงานวิจัยจำนวนมากค้นพบสาเหตุของการเกิดพยาธิสภาพกล้ามเนื้อ หนึ่งในวิธีการในการลดปัญหาเป็นการใช้กรดจีเอเอ ซึ่งผลิตได้เองตามธรรมชาติในเซลล์สัตว์ ช่วยลดอุบัติการณ์ของปัญหานี้ได้ โดยไม่ส่งผลต่อผลผลิตการเลี้ยง เช่น อัตราการเจริญเติบโต

กรดกัวนิไดโนอะซิติก

กรดกัวนิไดโนอะซิติก และอาร์จินีนในอาหารสัตว์เสริมฤทธิ์กันโดยตรงสร้างเป็นครีเอทีน ที่มีบทบาทสำคัญอย่างมากในกระบวนการเมตาโบลิซึมพลังงาน ดังนั้น จึงมีผลโดยตรงต่อการเจริญเติบโตของสัตว์และเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อ ตามคำอธิบายของ ดร.เคซีย์ โอเวน นักวิจัยด้านเนื้อสัตว์ และศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์สัตว์ปีกที่มหาวิทยาลัยอาร์คันซอ เห็นได้ชัดเจนว่า กรดอะมิโน เช่น อาร์จินีน จำเป็นต้องการสร้างกล้ามเนื้อและโปรตีน

ดร.โอเวน รายงานว่า กลุ่มนักวิจัย เช่น ดร.บิล โดซิเออร์ และคณะที่มหาวิทยาลัยเออร์เบิร์น ได้ประเมินกรดอะมิโนที่สำคัญที่เวลาต่างๆในวงจรการเจริญเติบโตไก่เนื้อ ซึ่งการดึงให้เจริญเติบโตช้าลง ช่วยลดอุบัติการณ์ปัญหากล้ามเนื้ออกได้ อย่างไรก็ตาม ก็ไม่เป็นที่พอใจต่อผู้ผลิตสัตว์ปีก ทั้งผลผลิต ปริมาณเนื้อที่ได้ลดลง และประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนอาหารแย่ลง

ไม่กี่ปีมานี้เอง คณะนักวิจัยอีกกลุ่มที่มหาวิทยาลัยเท็กซัส เอแอนด์เอ็มได้ประเมินกลยุทธ์ต่างๆ รวมถึง การเสริมอาร์จินีนและวิตามินซี การเพิ่มวิตามินเป็นสองเท่าของปริมาณที่ผสมในพรีมิกซ์ การลดกรดอะมิโน พบว่า การใช้วิตามินซี การเพิ่มวิตามินเป็นสองเท่าของปริมาณที่ผสมในพรีมิกซ์ และผสมผสานกลยุทธ์ร่วมกัน สามารถลดปัญหากล้ามเนื้ออกได้อย่างชัดเจน อย่างไรก็ตาม ก็ยังส่งผลกระทบต่ออัตราการแลกเปลี่ยนอาหารด้วยเช่นกัน การเสริมอาหารไก่เนื้อด้วยอาร์จินีนระดับสูงอย่างเดียว ช่วยลดปัญหากล้ามเนื้ออกได้เล็กน้อยเท่านั้น นักวิจัยยังพยายามทดลองใช้ครีเอทีนลดปัญหากล้ามเนื้ออก

ครีเอทีนเคยเป็นความหวังในการลดปัญหาคุณภาพกล้ามเนื้อ แต่มีข้อด้อยด้านความคงตัวในการเสริมอาหารสัตว์ ดังนั้น จึงไม่ประสบความสำเร็จในการลดปัญหาคุณภาพกล้ามเนื้อ อย่างไรก็ตาม ดร.โอเวน อธิบายว่ากรดจีเอเอเป็นอีกรูปแบบหนึ่งของครีเอทีนที่มีความคงตัวมากกว่าในอาหารสัตว์ กรดจีเอเอสามารถสำรองอาร์จินีน ที่ช่วยขยายหลอดเลือด และหากไม่มีระดับที่สูงอย่างเพียงพอ อาจพบปัญหาการหล่อเลี้ยงเลือดไม่เพียงพอ ส่งผลต่อการพัฒนากล้ามเนื้อ โดยเฉพาะ กล้ามเนื้ออกของไก่

การศึกษากรดจีเอเอ

               ดร.เอ็ดการ์ โอเวียโด-รอนดอน ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์สัตว์ปีก และโภชนาการ มหาวิทยาลัยนอร์ธแคโรไลนา ได้ตีพิมพ์ผลการวิจัยกรดจีเอเอในอาหารไก่เนื้อตั้งแต่ปี พ.ศ.๒๕๖๑ ผลการศึกษาแรก บ่งชี้ว่า การเติมกรดจีเอเอที่สัดส่วนร้อยละ ๐.๐๖ ในอาหารสัตว์ช่วยลดปัญหาวู้ดเด้นเบรสต์ ขณะที่ ช่วยให้การเจริญเติบโต ผลผลิตเนื้ออก และประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนอาหารดีขึ้น ผลการศึกษาครั้งนี้ยังพบความแปรปรวนของผลตามสูตรอาหารสัตว์ เช่น สูตรที่ใช้ข้าวฟ่างจะมีความสามารถในการย่อยได้ของอาร์จินีน และเมไทโอนีนต่ำ เนื่องจาก การปรากฏของแคฟิริน และแทนนิน ทำให้ประสิทธิภาพของกรดจีเอเอลดลง

ดร. โอเวียโด-รอนดอน ตั้งข้อสังเกตว่า ด้วยปัจจัยด้านสูตรอาหาร เช่น การปรากฏของตัวให้หมู่เมธิล หรืออาร์จินีนที่เพียงพอเป็นปัจจัยสำคัญที่จะได้ผลเชิงบวก

ผลการวิจัยล่าสุด

                ดร.โอเวน เพิ่งเสร็จสิ้นการทดลองในห้องปฏิบัติการเพื่อประเมินผลของกรดจีเอเอในสูตรอาหารไก่เนื้อ เพื่อลดปัญหาคุณภาพกล้ามเนื้อ โดยนำเสนอผลการวิจัยที่การประชุมด้านโภชนาการสัตว์ของคานาดาในปี พ.ศ.๒๕๖๖ มานี้เอง

การทดลองแรกใช้กรดจีเอเอร้อยละ ๐.๑๒ พบว่า มีประสิทธิภาพสูงที่สุดในการลดปัญหาวู้ดดี้เบรสต์ การเสริมกรดจีเอเอร้อยละ ๐.๐๖ หรือ ๐.๑๒ ช่วยลดความรุนแรงของไวต์สไตรบ์ปิงได้ ระดับที่เติมลงไปไม่มีผลต่อน้ำหนักมีชีวิตที่โรงงานแปรรูป และไม่ส่งผลกระทบเชิงลบต่ออัตราการแลกเปลี่ยนอาหารเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุมที่อายุ ๕๕ วัน

ในการทดลองครั้งที่ ๒ อัตราการใช้ร้อยละ ๐.๐๘ ในสูตรอาหารลดพลังงานลง ๒ ระดับเป็น ๒๕ หรือ ๕๐ กิโลแคลอรีต่อกิโลกรัมน้อยกว่ากลุ่มควบคุม เมื่อเข้าโรงงานแปรรูปฯไม่พบความแตกต่างของน้ำหนักมีชีวิตสุดท้าย หรือปริมาณเนื้ออก บ่งชี้ว่า กรดจีเอเอช่วยลดปัญหาคุณภาพกล้ามเนื้อ เช่น วู้ดดี้เบรสต์ โดยไม่ส่งผลกระทบต่อผลผลิต

ปัจจัยด้านพันธุกรรม

               ยังไม่ทราบแน่ชัดว่า กรดจีเอเออาจมีผลต่างกันไปขึ้นกับพันธุกรรมหรือไม่ สองสายพันธุ์หลักที่นิยมเลี้ยงกับทั่วโลกมีโอกาสพบปัญหาคุณภาพกล้ามเนื้อ โดยทั่วไปยิ่งสายพันธุ์ที่มีขนาดอกใหญ่ก็มีโอกาสพบปัญหาคุณภาพกล้ามเนื้อสูงกว่าปรกติอยู่แล้ว แต่กรดจีเอเอสามารถทำงานได้คล้ายคลึงกันไม่ขึ้นกับสายพันธุ์ของไก่  

การวิจัยในอนาคต

ห้องปฏิบัติการของ ดร.โอเวน ยังพยายามผสมผสานการใช้แร่ธาตุชีเลต และสารต้านอนุมูลอิสระ เพื่อลดปัญหาคุณภาพกล้ามเนื้ออีกด้วย กรดจีเอเอตัวเดียวดูเหมือนจะไม่เพียงพอที่จะลดประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนอาหารและการเจริญเติบโต ผู้วิจัยยังไม่ได้ลองเพิ่มอัตราการผสมให้สูงขึ้น และอาจจะลองร่วมทดลองกับพันธมิตรด้านอุตสาหกรรมบางราย แต่ก็ยังไม่มั่นใจว่า หากเสริมลงไปในระดับที่สูงขึ้นอีกจะยังให้ผลดีขึ้นหรือไม่ ทั้งนี้ต้องคำนึงถึงต้นทุนและผลกระทบเชิงลบด้วย

เอกสารอ้างอิง

Hein T. 2023. Reducing breast myopathies in broilers with Guanidinoacetic acid in diets. [Internet]. [Cited 2023 Sep 29]. Available from: https://www.poultryworld.net/poultry/broilers/reducing-breast-myopathies-in-broilers-with-guanidinoacetic-acid/

ภาพที่ ๑ การให้กรดจีเอเอมีประสิทธิภาพลดอุบัติการณ์ปัญหาคุณภาพกล้ามเนื้อได้ โดยไม่ส่งผลกระทบต่อผลผลิต (แหล่งภาพ Lexo Salverda)

ใช้คลื่นเสียงแปลงเพศลูกไก่ไข่

 หนึ่งในพื้นฐานที่สำคัญที่สุดด้านสวัสดิภาพสัตว์ และเศรษฐศาสตร์ที่กำลังเป็นประเด็นปัญหาสำหรับอุตสาหกรรมการผลิตสัตว์ปีกอาจจะแก้ไขได้แล้วโดยใช้คลื่นเสียง

               ในปัจจุบัน ลูกไก่ ๗.๕ พันล้านตัวต่อปีถูกทำลายภายหลังการฟัก สร้างความเสียหายหลายพันล้านบาท และเป็นคำถามด้านจริยธรรม หลายประเทศ เช่น ฝรั่งเศส เยอรมัน อิตาลี ออสเตรีย และลักเซมเบิร์ก ได้สั่งห้ามการทำลายลูกไก่เพศผู้ไปแล้ว บางประเทศกำลังเดินทางไปในทิศทางเดียวกัน

               เทคโนโลยีหลายชนิดถูกพิจารณาอย่างพิถีพิถัน และเริ่มนำร่องใช้สำหรับการตรวจสอบเพศตัวอ่อนลูกไก่ก่อนการฟักเป็นตัว เพื่อให้การทำลายชีวิตเกิดขึ้นตั้งแต่ตัวอ่อนจะพัฒนาการเติบโตไปมากกว่านี้

               การให้แสงเพิ่มขึ้นในไก่ไข่ช่วยกระตุ้นการออกไข่ได้ แต่นักวิจัยกำลังคิดว่า คลื่นเสียงก็สามารถเพิ่มจำนวนไข่ได้เช่นกัน

การใช้คลื่นเสียงเปลี่ยนพันธุกรรมสัตว์

               นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยซิวราคิวส์ และซูเทคโนโลยี เชื่อว่า คลื่นเสียงสามารถไขปัญหาจริยธรรมการทำลายลูกไก่ไข่เพศผู้ และลดความสูญเสียทางเศรษฐกิจจากการทำลายลูกไก่จำนวนมากภายในอุตสาหกรรมการผลิตไก่ไข่ได้ 

               เทคโนโลยีใหม่นี้ทำงานภายในตู้บ่มโดยใช้เครื่องมือที่นำคลื่นเสียงส่งให้กับไข่ที่ผ่านการปฏิสนธิ เพื่อควบคุมการแสดงออกของจีน ผลที่ได้สามารถเปลี่ยนให้เป็นลูกไก่ที่มีลักษณะทางพันธุกรรมแบบเพศผู้ แต่แสดงลักษณะทางกายภาพเป็นเพศเมีย นั่นคือ ลูกไก่เหล่านี้ยังสามารถวางไข่ได้ 

               คลื่นเสียงถูกใช้นานมาแล้วในอดีตสำหรับเปลี่ยนแปลงการตอบสนองของจีนในพืช และสามารถนำมาใช้สำหรับเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของจีนในตัวอ่อนลูกไก่ได้ด้วย เทคนิคนี้ไม่สร้างความเสียหายต่อสิ่งมีชีวิต และไม่ได้เกี่ยวข้องกับการดัดแปลงจีน หรือใช้ฮอร์โมนไปกระตุ้นแต่อย่างใด

               นักวิจัยควบคุมสภาวะแวดล้อมในตู้ฟักระหว่างการพัฒนาตัวอ่อนโดยใช้พลังงานเสียงจากการสั่นสะเทือน โดยการเปลี่ยนความถี่และความดังของเสียง ร่วมกับอุณหภูมิและความชื้น นักวิจัยสามารถเพิ่มโอกาสในการฟักเป็นลูกไก่เพศเมียได้ร้อยละ ๕๐ ถึง ๘๐ ทั้งนี้ ซูเทคโนโลยีได้รับรางวัลร่วม ๔๐ ล้านบาทจากการแข่งขัน และจับมือกับฟาร์มเลี้ยงสัตว์ปีกในนิวยอร์กใกล้กับมหาวิทยาลัยซิวราคิวส์

เปลี่ยนเป็นจีนเพศเมีย

               ศาสตราจารย์ เจมส์ คริลล์ ในสถาบันนิติวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยซิวราคิวส์ ใช้ห้องปฏิบัติการขนาดใหญ่สำหรับการศึกษาการแสดงออกทางจีโนมิก และอาร์เอ็นเอ เพื่อตรวจสอบสิ่งที่อยู่ภายในตัวไก่ระหว่างการพัฒนาตัวอ่อนว่าเป็นเพศเมีย แต่ยังมีพันธุกรรมของเพศผู้ทั้งหมดอยู่ และศึกษาคลื่นเสียงที่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงจีนเพศเมียที่มีการแสดงออกแทนจีนเพศผู้

               ราวร้อยละ ๖๑ ของลูกไก่ที่ฟักเป็นตัวจากการทดลองเป็นเพศเมียแล้ว

               อีแฟรต พีเทล ผู้จัดการทั่วไปของซูเทคโนโลยี อ้างว่านี่เป็นการค้นพบที่สำคัญที่สุดจากการใช้คลื่นเสียงที่ความถี่และความเข้มหนึ่ง ส่งผลต่อการแปลงเพศได้ โดยเฉพาะ ในช่วงอายุตัวอ่อน ๐ ถึง ๑๖ วัน การทดลองครั้งหนึ่งพบว่าได้ลูกไก่เพศเมียสูงถึงร้อยละ ๖๙ เห็นได้ชัดว่า เทคโนโลยีนี้สามารถช่วยให้ตัวอ่อนลูกไก่พัฒนาเป็นเพศเมียได้ และยังสามารถออกไข่ได้จริงๆด้วย   

เอกสารอ้างอิง

Mcdougal T. 2023 Can sound alter layer gene expression?. [Internet]. [Cited 2023 Sep 27]. Available from: https://www.poultryworld.net/poultry/genetics/can-sound-alter-layer-gene-expression/

ภาพที่ ๑ นักวิจัยกำลังค้นหาความสัมพันธ์ระหว่างคลื่นเสียงและการแสดงออกของจีนในไก่ไข่ เพื่อให้ได้ลูกไก่เพศเมียแทนที่จะเป็นเพศผู้ (แหล่งภาพ Canva)