ยีน (GENE)

ทำความรู้จักกับ "ยีน" และความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับยีน
และชนิดของยีนที่เกี่ยวข้องกับการเกิดโรคมะเร็ง

ความรู้ทั่วไป
เกี่ยวกับยีน

ยีน คือ หน่วยพันธุกรรมที่ทําหน้าที่เป็นพิมพ์เขียวที่กําหนด การทํางานของเซลล์และควบคุมลักษณะต่างๆ ของร่างกายตามปกติ ซึ่งยีนจะทํางานรวมกันเป็นคู่ โดยคนเราต้องได้รับยีนจากพ่อและแม่มาอย่างละหนึ่งชุดจึงจะถ่ายทอดลักษณะต่างๆ สู่รุ่นลูกหลานได้ นักวิจัยประเมินว่าในเซลล์จะมียีนประมาณ 24,000 ยีนที่ทำให้มีการแสดงออกแตกต่างกันไป

“ยีน” ทำหน้าที่ควบคุมการทํางานของเซลล์ให้เป็นปกติโดยการสร้างโปรตีนที่มีหน้าที่เฉพาะเจาะจง ดังนั้นยีนจึงเป็นรหัสพันธุกรรมของแต่ละคนเพื่อให้การสร้างโปรตีนของคนนั้นๆ เป็นไปอย่างถูกต้อง

ในกลไกการเกิดโรคมะเร็งจะเริ่มจากการที่ “ยีนมีการกลายพันธุ์ (gene mutation)” ส่งผลให้เกิดการสร้างโปรตีนที่ผิดปกติหรือโปรตีนที่ไม่สมบูรณ์ โปรตีนที่ผิดปกติจะทำให้เกิดการสื่อสารผิดพลาดและเหนี่ยวนําการแบ่งตัวของเซลล์จนร่างกายควบคุมไม่ได้ และกลายเป็นมะเร็งในที่สุด

ชนิดของยีนที่
เกี่ยวข้องกับการ
เกิดโรคมะเร็ง

ยีนที่มีความสัมพันธ์กับการเกิดมะเร็งสามารถแบ่งได้เป็น 3 กลุ่มหลักๆ ดังนี้

  • ยีนก่อมะเร็ง (Oncogene)

  • ยีนต้านมะเร็ง (Tumor suppressor gene)

  • ยีนที่เกี่ยวข้องกับการซ่อมแซมดีเอ็นเอ
    (DNA mismatch repair gene)

ยีนก่อมะเร็ง
(Oncogene)

ตามปกติร่างกายจะมียีนที่เรียกว่า proto-oncogene ทําหน้าที่ในการควบคุมการเจริญเติบโตของเซลล์ แต่เมื่อใดก็ตามที่ยีนในกลุ่มนี้เกิดการกลายพันธุ์ จะทําให้กลายเป็นยีนที่สามารถก่อมะเร็ง (oncogene) โดยส่งผลให้เซลล์นั้นมีการแบ่งตัวและเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วโดยไม่สามารถควบคุมได้และกลายเป็นมะเร็ง

มะเร็งที่เกี่ยวข้อง

มะเร็งปอด

มะเร็งที่เกี่ยวข้อง

มะเร็งเม็ดเลือดขาว

มะเร็งที่เกี่ยวข้อง

มะเร็งปอด

มะเร็งลำไส้ใหญ่

มะเร็งที่เกี่ยวข้อง

มะเร็งปอด

มะเร็งเต้านม

มะเร็งกระเพาะอาหาร

มะเร็งตับ

มะเร็งที่เกี่ยวข้อง

มะเร็งตับ

มะเร็งไต

มะเร็งปอด

ยีนต้านมะเร็ง
(Tumor suppressor gene)

ในภาวะปกติ ยีนในกลุ่มนี้ทำหน้าที่ควบคุมการเจริญเติบโตของเซลล์ร่างกายไม่ให้มีการเจริญเติบโตมากหรือเร็วเกินไป และควบคุมกระบวนการทําลายตัวเองของเซลล์เมื่อเซลล์หมดอายุ หรือเซลล์ที่มีความผิดปกติของดีเอ็นเอหรือโครโมโซมที่ไม่สามารถซ่อมแซมได้แล้ว หากเกิดการกลายพันธุ์ของยีนชนิดนี้ เซลล์จะไม่มีการถูกควบคุมการแบ่งตัวและไม่มีกระบวนการทำลายเซลล์ที่หมดอายุ ทำให้เซลล์มีความผิดปกติและกลายเป็นมะเร็ง “ซึ่งมะเร็งที่เกิดจากการถ่ายทอดทางพันธุกรรมส่วนมากมักจะเกิดจากความผิดปกติของยีนต้านมะเร็งนี้”

มะเร็งต่อมหมวกไต

มะเร็งเต้านม

เนื้องอกในโพรงสมอง

มะเร็งลำไส้

มะเร็งตับ

มะเร็งเต้านม

มะเร็งรังไข่

มะเร็งตับอ่อน

มะเร็งลำไส้

มะเร็งเต้านม

มะเร็งไต

ยีนที่เกี่ยวข้องกับการซ่อมแซมดีเอ็นเอ
(DNA mismatch repair gene)

ในกระบวนการแบ่งเซลล์จะต้องมีการจําลองตัวเองของสายดีเอ็นเอ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและอาจก่อให้เกิดความผิดพลาดนำไปสู่การกลายพันธุ์ในวัฏจักรเซลล์ซึ่งจริงๆ แล้วสามารถเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ

ในสภาวะปกติ เซลล์จะมีโปรตีนที่ทําหน้าที่ในการซ่อมแซมดีเอ็นเอนี้ ซึ่งโปรตีนดังกล่าวถูกสร้างมาจากยีนที่เกี่ยวข้องกับการซ่อมแซมดีเอ็นเอ (DNA mismatch repair gene)

ถ้ายีนที่ซ่อมแซมดีเอ็นเอเหล่านี้สามารถทํางานได้ตามปกติ เซลล์ที่มีดีเอ็นเอเสียหายจะถูกซ่อมแซมได้และไม่ก่อให้เกิดความผิดปกติ แต่ถ้ายีนซ่อมแซมเกิดความผิดปกติเสียเอง จะส่งผลให้ยีนนั้นขาดความสามารถในการซ่อมแซมความเสียหายของยีน อื่นๆ และถ้ายีนอื่นๆ ที่เสียหายเป็นยีนก่อมะเร็ง หรือยีนต้านมะเร็ง จะส่งผลให้เซลล์นั้นมีความสามารถที่จะเป็นเซลล์มะเร็งได้ในที่สุด

มะเร็งเต้านม

มะเร็งกระเพาะอาหาร

มะเร็งลำไส้ใหญ่

มะเร็งเม็ดเลือดขาว

Genes mutation and Cancer

การกลายพันธุ์ คือ การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับสารพันธุกรรม ที่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงลักษณะที่แสดงออก (phenotype) ซึ่งอาจจะเป็นรูปร่าง ลักษณะ หรือพฤติกรรมของสิ่งมีชีวิตเปลี่ยนไป การกลายพันธุ์จะทำให้เกิดความแปรผันทางพันธุกรรม (genetic variation) ขึ้น ส่งผลให้เกิดความแตกต่างระหว่างสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน ซึ่งมีความสำคัญต่อกระบวนการเกิดวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ลักษณะบางลักษณะที่ก่อให้เกิดการกลายพันธุ์อาจช่วยในการปรับตัวเพื่อให้เหมาะสมกับการดำรงชีพในสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป แต่การกลายพันธุ์บางแบบอาจเป็นส่วนหนึ่งของการเกิดโรคได้เนื่องจากยีนที่เปลี่ยนแปลงจะสร้างโปรตีนที่เปลี่ยนแปลงไป ส่งผลทำให้ลักษณะบางอย่างของร่างกายผิดปกติ

การกลายพันธุ์ของยีนในร่างกาย
ที่ทำให้เกิดโรคมะเร็งสามารถแบ่งได้ 2 ประเภท

Germline
mutations

การกลายพันธุ์ของยีนที่ถูกถ่ายทอดมาจากพันธุกรรมโดยตรงจากรุ่นพ่อแม่ สู่รุ่นลูกรุ่นหลาน ซึ่งจะสามารถตรวจพบการกลายพันธุ์นี้ได้ตั้งแต่กำเนิด และไม่เปลี่ยนแปลงตลอดชีวิต การถ่ายทอดทางพันธุกรรมนี้เป็นสาเหตุของโรคมะเร็งคิดเป็นประมาณ 5 -10% ของโรคมะเร็งทั้งหมด

Somatic
mutations

การกลายพันธุ์ของยีนที่มีสาเหตุมาจากปัจจัยต่างๆ ในช่วงชีวิตของแต่ละคน “ไม่สามารถถ่ายทอดจากพ่อ แม่ ไปสู่ลูกได้” โดยปัจจัยต่างๆ ที่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์นี้ ได้แก่ การสูบบุหรี่ การได้รับมลภาวะสะสม การสัมผัสแสงอัลตราไวโอเลต (UV) การได้รับรังสี การติดเชื้อไวรัสบางชนิด เช่น เชื้อ HPV และความแก่ชรา

การกลายพันธุ์เกิดขึ้นได้เสมอในร่างกายคนเรา โดยปกติร่างกายจะสามารถแก้ไข และทําลายเซลล์ที่ผิดปกติได้ แต่การ กลายพันธุ์ที่ว่าจะก่อโรคหรือไม่ขึ้นอยู่กับตําแหน่ง ในยีนที่เปลี่ยนแปลงว่าจะทำหน้าที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างไร และเป็นอันตรายหรือไม่

การกลายพันธุ์ที่ตำแหน่งเดียว มักจะไม่นำไปสู่การเกิดโรคมะเร็ง โดยปกติเซลล์มะเร็งมักจะพบการกลายพันธุ์หลายตําแหน่งในยีนที่แตกต่างกัน ซึ่งการกลายพันธุ์ของยีนสามารถเกิดขึ้นตลอดช่วงชีวิต

มะเร็งเต้านมและการกลายพันธุ์
ของยีน BRCA1 และ BRCA2

BRCA1 และ BRCA2 เป็นกลุ่มยีนที่ต้านมะเร็ง (Tumor suppressor gene) ควบคุมไม่ให้เซลล์มีการเจริญเติบโตที่มาก หรือ เร็วเกินไป หากเกิดการกลายพันธุ์ของยีนเหล่านี้จะทำให้เกิดโรคมะเร็งเต้านมและรังไข่ที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้

ผู้หญิงที่มีการกลายพันธุ์
ของ BRCA1

เพิ่มโอกาสการเป็น
มะเร็งเต้านม
60-80%

เพิ่มโอกาสการเป็น
มะเร็งรังไข่
30-45%

ผู้หญิงที่มีการกลายพันธุ์
ของ BRCA2

เพิ่มโอกาสการเป็น
มะเร็งเต้านม
50-70%

เพิ่มโอกาสการเป็น
มะเร็งรังไข่
10-20%

ผู้ชายที่มีการกลายพันธุ์
ของ BRCA1 และ BRCA2

เพิ่มโอกาสการเป็น
มะเร็งเต้านม
1-10%

เพิ่มโอกาสการเป็น
มะเร็งตับอ่อน
2-5%

Next Generation Sequencing

เทคนิคในการตรวจหาการกลายพันธุ์
ระดับพันธุกรรมล่าสุดที่ได้รับความนิยมมาก

ปัจจุบัน มีการพัฒนาเทคโนโลยีทางด้านการแพทย์ เพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงในระดับพันธุกรรมซึ่งพบว่าเป็นปัจจัยหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการเกิดโรคต่างๆได้ เพื่อเป็นแนวทางในการหาวิธีป้องกัน และรักษาโรคที่อาจจะเกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพสูงสุด

เทคนิค Next generation sequencing (NGS) เป็นเทคนิคในการตรวจหาการกลายพันธุ์ระดับพันธุกรรมล่าสุดที่ได้รับความนิยมมาก เนื่องจากสามารถหาลำดับนิวคลีโอไทด์ได้ทั้งจีโนม (genome) ของสิ่งมีชีวิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ มีความแม่นยำสูง และรวดเร็วในการตรวจครั้งเดียว นอกจากนี้ยังสามารถหาลำดับนิวคลีโอไทด์ที่ไม่รู้ลำดับมาก่อนได้ จึงทำให้สามารถตรวจหาการกลายพันธุ์ได้อย่างครอบคลุม และครบถ้วนมากกว่าเทคนิคอื่นๆ

เทคโนโลยี Next generation sequencing (NGS) ที่ใช้ในปัจจุบันได้แก่

Whole Genome
Sequencing (WGS)

เป็นเทคนิคที่ใช้ในการศึกษาลำดับนิวคลีโอไทด์ทั้งจีโนม (genome) ในสิ่งมีชีวิต ซึ่งประกอบด้วยทั้งส่วน coding region (exon) และ non-coding region แต่ปัจจุบันการทำ WGS ยังมีค่าใช้จ่ายสูงมาก ข้อมูลที่ได้มีจำนวนมากจึงต้องใช้ระยะเวลาในการวิเคราะห์ข้อมูลนาน และข้อมูลที่ได้โดยเฉพาะการเปลี่ยนแปลงของลำดับนิวคลีโอไทด์ในส่วน non-coding region ซึ่งส่วนมากมักอธิบายความสำคัญค่อนข้างยากเนื่องจากเป็นส่วนของดีเอ็นเอที่ไม่ได้ถูกแปลรหัสไปเป็นโปรตีน

Whole Exome
Sequencing (WES)

เป็นเทคนิคที่ใช้ในการหาลำดับนิวคลีโอไทด์ของจีโนมเฉพาะในส่วนที่สามารถแปลรหัสเป็นโปรตีน หรือเป็นส่วนของตำแหน่งที่เรียกว่า coding region หรือ exon ซึ่งมักเป็นส่วนที่เกี่ยวข้องกับการเกิดโรค ปัจจุบันมีการนำเทคโนโลยี WES มาประยุกต์ใช้ในงานหลากหลายด้าน เช่น การหายีนที่เป็นสาเหตุของความผิดปกติทางพันธุกรรมแบบยีนเดี่ยว (Single gene disorders หรือ Mendelian inheritance disorders) การค้นหายีนที่จะเป็นโรคได้ง่าย ( susceptibility gene) หรือการตรวจหาการกลายพันธุ์ของยีนที่เกี่ยวข้องกับมะเร็ง เป็นต้น ส่วนในพืชและสัตว์ เช่น การศึกษาด้านวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต หรืองานวิจัยด้านการกลายพันธุ์ในพืช เป็นต้น เทคโนโลยี WES ได้รับความนิยมในการนำมาใช้ในการตรวจเพื่อประกอบการวินิจฉัยโรค และในงานวิจัย มากกว่าเทคโนโลยี WGS เนื่องจาก WES มีค่าใช้จ่ายถูกกว่าและข้อมูลมีขนาดเล็กจึงใช้เวลาในขั้นตอนการวิเคราะห์ผลเร็วกว่า WGS

Targeted Gene
Sequencing

เป็นเทคนิคที่ใช้ในการศึกษาลำดับนิวคลีโอไทด์เฉพาะยีนที่สนใจศึกษา ซึ่งส่วนมากจะเป็นยีนที่ทราบอยู่แล้วว่าเกี่ยวข้องกับโรค ปัจจุบันมีการนำ targeted gene sequencing มาใช้ในการตรวจหรือศึกษาวิจัยด้านมะเร็ง (cancer gene panel) เช่น lung cancer panel, leukemia cancer panel และ breast cancer panel ซึ่งจะตรวจการกลายพันธุ์ของยีน BRCA1 และ BRCA2 เพื่อประเมินความเสี่ยงต่อการเกิดโรคมะเร็งเต้านมและรังไข่ (breast and ovarian cancer)

"WGS, WES และ Targeted gene sequencing นิยมนำมาใช้ในงานทางด้านพันธุศาสตร์ในปัจจุบัน" และนอกจากนั้นยังมีการใช้เทคโนโลยี Next generation sequencing อีกหลายรูปแบบ เช่น Transcriptome sequencing (RNA-seq), Epigenomic sequencing หรือ Metagenome Sequencing เป็นต้น

มีข้อสงสัย? เราพร้อมให้คำปรึกษา

มีข้อสงสัย?
เราพร้อมให้คำปรึกษา