บทความโดย รศ. ดร.ธีระพงษ์ พวงมะลิ
ทีมนักวิจัยจากสาขาฟิสิกส์ ม.ขอนแก่น เผยแนวทางการพัฒนากราฟีนออกไซด์สำหรับตรวจวัดชิ้นส่วนดีเอ็นของเซลล์มะเร็งที่พบได้ในเลือด…สามารถต่อยอดเป็นชุดตรวจคัดกรองมะเร็งในระดับเบื้องต้นได้ในอนาคต!!
ก่อนอื่นมาทำความรู้จักดีเอ็นเอที่เกิดการเปลี่ยนแปลงขึ้นในระดับเซลล์ว่าเกิดอะไรขึ้นกับดีเอ็นเอ?…..มีความเกี่ยวข้องกับโรคมะเร็งอย่างไร? และวัสดุนาโนจะช่วยตรวจจับดีเอ็นเอเหล่านี้ได้อย่างไร?
ดีเอ็นเอเมทิเลชัน (DNA methylation) เป็นการเปลี่ยนแปลงเหนือพันธุกรรม (epigenetics) ซึ่งเกิดจากการเติมหมู่เมทิลที่เบสไซโทซีนของดีเอ็นเอ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการควบคุมการแสดงออกของลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต รูปแบบและระดับของไซโทซีนเมทิเลชัน (cytosine methylation) ที่เกิดขึ้นในจีโนมของสิ่งมีชีวิตมีความสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงเหนือพันธุกรรมที่เกิดขึ้นในระดับเซลล์ มีความสำคัญตั้งแต่การควบคุมการเจริญเติบโตไปจนถึงการเกิดโรคหลายชนิด เช่น โรคมะเร็ง เป็นต้น การเปลี่ยนแปลงเหนือพันธุกรรมที่พบในเซลล์มะเร็งมักมีการเปลี่ยนแปลงดีเอ็นเอเมทิเลชันที่เป็นลักษณะเฉพาะ และมักพบการเปลี่ยนแปลงการกระจายตัวของตำแหน่งที่เกิดดีเอ็นเอเมทิเลชันในบริเวณที่ทำหน้าที่เฉพาะของดีเอ็นเอ และเรียกตำแหน่งนี้ว่า CpG island หรือ เมทิลสเคป (Methylscape) โดยเมทิลสเคปเป็นการเปลี่ยนแปลงของสายดีเอ็นเอที่พบได้ในเซลล์มะเร็งหลายประเภท ดังนั้นเมทิลสเคปจึงจัดเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพชนิดทั่วไป (universal biomarker) สำหรับการเกิดโรคมะเร็ง ปัจจุบันจึงมีการศึกษาและพัฒนาเทคนิคสำหรับการตรวจวัดดีเอ็นเอเมทิเลชันในระดับเซลล์ ซึ่งนำไปสู่การวินิจฉัยความเสี่ยงของการเกิดโรคมะเร็งในระดับเบื้องต้นได้
ในงานวิจัยนี้ได้ประยุกต์วัสดุระดับนาโนจำพวกกราฟีนออกไซด์ (graphene oxide) ซึ่งเป็นส่วนประกอบของไบโอเซนเซอร์สำหรับการตรวจวัดชิ้นส่วนดีเอ็นเอที่เกิดดีเอ็นเอเมทิเลชันและเป็นตัวบ่งชี้ของการเกิดโรคมะเร็ง โดยชิ้นส่วนดีเอ็นเอเหล่านี้สามารถตรวจพบได้ในเลือด จากการศึกษาด้วยการจำลองเชิงคอมพิวเตอร์ได้ค้นพบความแตกต่างของการเกิดอันตรกิริยาระหว่างดีเอ็นเอของเซลล์ปกติและเซลล์มะเร็งกับกราฟีนออกไซด์ จึงคาดว่ากราฟีนออกไซด์สามารถประยุกต์เป็นไบโอเซนเซอร์ที่ตรวจวัดชิ้นส่วนดีเอ็นเอที่เป็นตัวบ่งชี้ของโรคมะเร็งได้ด้วยการวัดสมบัติการนำไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงไปของแผ่นกราฟีนออกไซด์ แนวคิดนี้สามารถนำไปสู่แนวทางการพัฒนาชุดตรวจคัดกรองมะเร็งในระยะแรกเริ่ม (early cancer diagnosis) ได้ในอนาคต
