OMICs ศาสตร์แห่งการไขความลับทางชีววิทยา (Chapter 1)

            เชื่อว่าท่านผู้อ่านหลายๆท่าน โดยเฉพาะผู้ที่อยู่ในวงการวิจัยทางด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ต้องเคยผ่านหูผ่านตากับคำว่า "โอมิกส์ (OMICs)" มาอย่างแน่นอน ในวันนี้เราจะมาทำความรู้จักว่า OMICs ที่ว่านี้คืออะไร และมีความสำคัญอย่างไร ไปติดตามกันได้เลยครับ

            คำว่า "โอมิกส์ (~omics)" มีรากศัพท์มาจากภาษาละติน "~omne" หมายถึง องค์ประกอบโดยรวม ซึ่งเมื่อถูกนำมาใช้ในทางวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิต การศึกษาวิทยาศาสตร์โอมิกส์ จึงหมายถึง การศึกษาสิ่งมีชีวิตแบบองค์รวม หรือ การศึกษาสิ่งมีชีวิตแบบทั้งระบบ ตั้งแต่ระดับ สารพันธุกรรม (DNA) ไปจนถึงกระบวนการคัดลอกรหัสสารพันธุกรรม (RNA) การแปลรหัสพันธุกรรมออกมาเป็น Protein และท้ายที่สุดศึกษาไปจนถึงระดับ สารชีวเคมี สารชีวโมเลกุล และสารเมตาบอไลท์ (Metabolite) ต่างๆ ที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิต

จากนิยามดังกล่าว คำว่า Omics จึงถูกนำมาต่อท้ายคำในภาษาอังกฤษของการศึกษาศาสตร์ในแต่ละขั้นตอน และได้กลายเป็น ศาสตร์ใหม่ๆเกิดขึ้นมากมาย เช่น

• การศึกษาข้อมูลทางพันธุกรรม (Gene) แบบองค์รวม >>>> กลายเป็นคำว่า "Genomics"
• การศึกษาการแสดงออกของ Gene ในระดับ RNA (Transcription) แบบองค์รวม >>>> กลายเป็นคำว่า "Transcriptomics"
• การศึกษาการแสดงออกของโปรตีน (Protein) แบบองค์รวม >>>> กลายเป็นคำว่า "Proteomics"
• การศึกษาสารชีวเคมีหรือสารเมตาบอไลท์ (Metabolites) แบบองค์รวม >>>> กลายเป็นคำว่า "Metabolomics"

มาถึงตรงนี้ ท่านผู้อ่านคงจะสงสัยว่า แล้วทำไมถึงจำเป็นต้องศึกษาแบบทั้งระบบหละ???

ผมขอยกตัวอย่างของคำตอบนี้อย่างง่ายๆ ด้วยการถามท่านผู้อ่านว่า:   ท่านคิดว่าสิ่งมีชีวิตหมายเลข 1, 2 และ 3 มีสารพันธุกรรม (DNA) ที่เหมือนกันหรือไม่ ???

           คำตอบคือ สิ่งมีชีวิตทั้งสามหมายเลขมีสารพันธุกรรมที่เหมือนกันครับ แล้วอะไรที่ทำให้พวกมันมีลักษณะที่ปรากฏ (Phenotype) แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง บางขณะสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างช้าๆและต้องคอยกินใบไม้เป็นอาหาร บางขณะต้องอยู่นิ่งกับที่ และบางขณะมีปีกบินได้

           สิ่งที่แตกต่างกัน ก็คือ ระดับการแสดงออกของ RNA, Protein รวมไปถึงสาร Metabolite ต่างๆ ในแต่ละขณะช่วงชีวิตของมันนั่นเอง ดั้งนั้นท่านผู้อ่านจะเห็นได้ว่า หากเราเลือกศึกษาเพียงเฉพาะจุด หรือ เพียงศาสตร์ใดศาสตร์หนึ่ง (เช่นในอดีตที่ผ่านมา) ไม่ว่าจะเป็นการศึกษาจาก Gene, RNA, Protein หรือ Metabolite ก็ตาม การศึกษาศาสตร์เหล่านี้เพียงศาสตร์เดียว ยังมีข้อจำกัดและไม่สามารถนำมาใช้หาคำตอบของกลไกการเกิดกระบวนการต่างๆ ได้อย่างครอบคลุมและสมบูรณ์ แต่หากเราศึกษาทุกๆศาสตร์ไปพร้อมกัน ก็จะทำให้เราเกิดความเข้าใจในกลไก หน้าที่ และการเปลี่ยนแปลงต่างๆของสารชีวโมเลกุลเหล่านั้นได้ทั้งหมด และที่สำคัญที่สุด คือ เราสามารถที่จะหาความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลที่ได้จากแต่ละ OMICs ต่อลักษณะที่ปรากฏ (Phenotype) ของสิ่งมีชีวิต ณ ขณะใดขณะหนึ่ง หรือสภาวะใดสภาวะหนึ่ง ได้อย่างถูกต้องและแม่นยำ นั่นเอง

ในตอนหน้า เราจะเจาะลงลึกไปถึง การศึกษาด้าน Proteomics และ Metabolomics ซึ่งเป็นศาสตร์ที่กำลังได้รับความนิยมอย่างมากในปัจจุบัน ว่าการศึกษาดังกล่าวมีเป้าหมายเพื่ออะไรบ้าง และมีวิธีการศึกษาอย่างไร

ท่านผู้อ่านสามารถศึกษาบทความอื่นๆ ที่น่าสนใจเพิ่มเติมได้ที่

• http://www.scispec.co.th/learning/index.php/blog/chromatography