Department of Genetics

22/12/2025

CRISPR-Cas ตอนที่ 5

โครงสร้างและกลไกการทำงานของโปรตีน Cas9

โปรตีน Cas9 ที่ใช้อย่างแพร่หลายในปัจจุบัน เป็นโปรตีนที่พบในแบคทีเรีย 𝘚𝘵𝘳𝘦𝘱𝘵𝘰𝘤𝘰𝘤𝘤𝘶𝘴 𝘱𝘺𝘰𝘨𝘦𝘯𝘦𝘴 มีน้ำหนักโมเลกุล 160 kDa โครงสร้างของ 𝘚𝘱Cas9 ประกอบด้วย 2 ส่วนหลักๆ คือ recognition (REC) lobe และ nuclease (NUC) lobe

โดยส่วนของ REC แบ่งออกเป็น 3 บริเวณ คือ
1) Bridge helix, BH (กรดอะมิโนลำดับที่ 60–93)
2) REC1 (กรดอะมิโนลำดับที่ 94–179 และ 308–713)
3) REC2 (กรดอะมิโนลำดับที่ 180–307)

ส่วนของ NUC ประกอบด้วย
1) RuvC nuclease (กรดอะมิโนลำดับที่ 1–59, 718–769 และ 909–1098) โดยมี catalytic residues คือ D10, E762, D986, H983
2) HNH nuclease (กรดอะมิโนลำดับที่ 775–908) โดยมี catalytic residues คือ D839, H840, N863
3) ส่วนที่จับกับ protospacer adjacent motif (PAM-interacting domain, PI) (กรดอะมิโนลำดับที่ 1099–1368)

โครงสร้างของ sgRNA:target DNA heteroduplex ที่มีประจุลบจะเข้าจับกับร่องที่มีประจุบวกซึ่งอยู่ระหว่างบริเวณ REC และ NUC ของโครงสร้าง 𝘚𝘱Cas9 โดยที่ส่วนที่จับกับ PAM (PI) ของโปรตีน 𝘚𝘱Cas9 จะเข้าจับกับลำดับเบส PAM (5' -NGG- 3') ของสายดีเอ็นเอเป้าหมาย หลังจากนั้น ส่วนของ RuvC nuclease จะตัดพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ระหว่างเบสตัวที่ 3 และ 4 เหนือขึ้นมาทาง upstream ของลำดับเบส PAM บนเส้นดีเอ็นเอเป้าหมายที่ไม่ได้จับกับ sgRNA และส่วน HNH nuclease ก็จะตัดพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์บนเส้นดีเอ็นเอเป้าหมายที่จับกับ sgRNA ตรงตำแหน่งเบสคู่สมที่ RuvC ตัด ส่งผลให้เกิด double strand break (DSB) ของเส้นดีเอ็นเอเป้าหมายในที่สุด

นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการปรับแต่งโปรตีน Cas9 ซึ่งทำให้เกิดการประยุกต์ใช้เทคนิค CRISPR-Cas ได้อย่างกว้างขวางมากยิ่งขึ้น โดยจะไม่ใช่แค่ปรับแต่งจีโนมหรือยีนเพียงอย่างเดียว ซึ่งเราจะมาคุยอีกครั้งในตอนต่อไป

เอกสารอ้างอิง
Nishimasu H, Ran FA, Hsu PD, Konermann S, Shehata SI, Dohmae N, Ish*tani R, Zhang F, Nureki O. Crystal structure of Cas9 in complex with guide RNA and target DNA. Cell. 2014 Feb 27;156(5):935-49. doi: 10.1016/j.cell.2014.02.001.
Sander JD, Joung JK. CRISPR-Cas systems for editing, regulating and targeting genomes. Nat Biotechnol. 2014 Apr;32(4):347-55. doi: 10.1038/nbt.2842.

25/11/2025

เรียนนิสิต วิชาพันธุศาสตร์ในสื่อ ได้ดำเนินการเปิด sec เพิ่มในวันศุกร์ที่ผ่านมา หากสนใจ กรุณาตรวจสอบเรื่อยๆ เพื่อลงทะเบียน

Send a message to learn more

17/10/2025

CRISPR-Cas ตอนที่ 4

กลไกการทำงานของ CRISPR-Cas9

การปรับแต่งยีนเป้าหมายด้วยเทคนิค CRISPR-Cas9 ต้องมีองค์ประกอบที่สำคัญดังนี้

1. เอนไซม์ Cas9 แบบ wild type ที่มี active site 2 ตำแหน่ง เรียกว่า HNH และ RuvC (รูป A)

2. Single guide RNA (sgRNA) ที่มีส่วน CRISPR RNA (crRNA) สำหรับจับกับลำดับเบสของยีนเป้าหมายแบบจำเพาะ และ Trans-activating CRISPR RNA (tracrRNA) สำหรับให้เอนไซม์ Cas9 เข้ามาจับ (รูป B)

3. ยีนเป้าหมายที่ต้องการปรับแต่ง โดยต้องมีตำแหน่ง protospacer adjacent motif (PAM) ซึ่งเป็นลำดับเบสที่จำเพาะ เพื่อให้โปรตีน Cas9 เข้าจับกับยีนเป้าหมาย เช่น ลำดับเบสของ PAM ที่ 𝑆𝑡𝑟𝑒𝑝𝑡𝑜𝑐𝑜𝑐𝑐𝑢𝑠 𝑝𝑦𝑜𝑔𝑒𝑛𝑒𝑠 Cas9 (𝑆𝑝Cas9) เข้าจับได้คือ 5’ NGG 3’ โดย N หมายถึงเบสตัวใดก็ได้ (A, T, C, G)

เมื่อองค์ประกอบของ sgRNA และ Cas9 เข้าจับกับตำแหน่งของยีนเป้าหมาย โดย Cas9 จะเข้าจับกับตำแหน่งของ PAM และ sgRNA จะเข้าจับกับลำดับเบสของยีนเป้าหมายอย่างจำเพาะ เอนไซม์ Cas9 จะตัดสายดีเอ็นเอเป้าหมายที่ตำแหน่งนิวคลีโอไทด์ถัดจาก PAM ขึ้นไปทาง upstream 3 นิวคลีโอไทด์ (รูป C) เกิดเหตุการณ์ double strand break (DSB) ของสายดีเอ็นเอเป้าหมาย (รูป D)

โดยเซลล์จะซ่อมแซม DSB ผ่าน 2 กระบวนการ คือ Homology-directed repair (HDR) และ Nonhomologous end-joining (NHEJ) ตามที่ได้กล่าวรายละเอียดของ 2 กระบวนการนี้ไว้ใน CRISPR-Cas ตอนที่ 3

หากซ่อมแซมแบบ HDR ด้วยการใส่ DNA ต้นแบบ (DNA template) เข้าไป เราจะเรียกผลลัพธ์นี้ว่า Knock in โดยอาจเป็นการเพิ่มยีนใหม่เข้าไป หรือเป็นการเพิ่มชิ้นส่วนของดีเอ็นเอ และส่งผลทำให้ยีนเป้าหมายไม่ทำงาน

หากไม่ใส่ DNA template เข้าไป จะเกิดการซ่อมแซม DSB แบบ NHEJ ผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นการเพิ่มขึ้นหรือขาดหายไปของดีเอ็นเอบางส่วน ซึ่งโดยส่วนใหญ่จะเป็นการทำลายการทำงานของยีนเป้าหมาย เรียกว่า Knock out

เอกสารอ้างอิง
Janik, E.; Niemcewicz, M.; Ceremuga, M.; Krzowski, L.; Saluk-Bijak, J.; Bijak, M. Various Aspects of a Gene Editing System—CRISPR–Cas9. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 9604. https://doi.org/10.3390/ijms21249604

05/09/2025

ในวันที่ 30 สิงหาคม พ.ศ.2568 ภาควิชาพันธุศาสตร์ จัดอบรมเชิงปฏิบัติการให้กับ บริษัท ไอร่า เวลเนส จำกัด เรื่อง การตรวจเชื้อไวรัส african swine fever ด้วยเทคนิค quantitative polymerase chain reaction (qPCR) โดยมีเนื้อหาเกี่ยวข้องกับ

- ข้อมูลพื้นฐานของไวรัส ASFV
- หลักการเทคนิค qPCR
- การวิเคราะห์ผล qPCR และการแก้ไขปัญหา
- เทคนิคการทำการทดลองที่เหมาะสมเพื่อลดการปนเปื้อน

ทั้งนี้ หากหน่วยงานใดสนใจให้ทางภาควิชาจัดอบรมเชิงปฏิบัติการที่เกี่ยวข้องกับงานพันธุศาสตร์ สามารถติดต่อได้ที่
รศ.ดร.อัญชณี คูเบอร่า
email: [email protected]

31/08/2025

สำหรับนักเรียนม.ปลาย ทางภาควิชาก็รับจัดอบรมให้ลองใช้เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่อยู่นอกเหนือจากชั้นเรียน การใช้ไมโครปิเปต การทำ agarose gel electrophoresis การศึกษาแมลงหวี่

น้อง ๆ นักเรียนน่ารัก และตั้งใจเรียนมาก ☺

28/08/2025

𝐂𝐑𝐈𝐒𝐏𝐑-𝐂𝐚𝐬 ตอนที่ 𝟑

การซ่อมแซมดีเอ็นเอหลังจากเกิดเหตุการณ์ 𝐝𝐨𝐮𝐛𝐥𝐞 𝐬𝐭𝐫𝐚𝐧𝐝 𝐛𝐫𝐞𝐚𝐤 (𝐃𝐒𝐁)

การเกิดเหตุการณ์ double strand break (DSB) ของดีเอ็นเอ คือ การที่เส้นดีเอ็นเอสายคู่ขาดออกจากกันทั้ง 2 เส้น โดยเกิดจากสาเหตุต่าง ๆ เช่น อนุมูลอิสระที่เกิดขึ้นในเซลล์ (reactive oxygen species, ROS) รังสีเอ็กซ์ รังสียูวี รวมไปถึงเอนไซม์ nuclease

หลังจากที่เซลล์ตรวจพบการเกิด DSB ของสายดีเอ็นเอ เซลล์จะมีกระบวนการซ่อมแซมหลัก ๆ 2 กระบวนการ คือ

1) Nonhomologous end-joining (NHEJ) คือ การซ่อมแซม DSB โดยที่ไม่มีสายดีเอ็นเอต้นแบบ (donor template) เริ่มจากมีโปรตีน Ku70/80 เข้ามาจับที่หมู่น้ำตาลดีออกซีไรโบสตรงปลายส่วนที่ขาดออกจากกันของเส้นดีเอ็นเอ ดังนั้นการจับของโปรตีน Ku70/80 จึงสามารถจับกับเส้นดีเอ็นเอที่ขาดได้โดยไม่ขึ้นกับลำดับเบส หลังจากนั้นจะมีโปรตีนชนิดอื่น ๆ เข้ามาจับ เช่น DNA-PKcs, Artemis, DNA polymerase, XRCC4, XLF, DNA Ligase IV, และ APLF โดยการเข้าจับของโปรตีนเหล่านี้ส่งผลให้กระบวนการซ่อมแซมแบบ NHEJ เกิดผลลัพธ์กับดีเอ็นเอได้ทั้งแบบดีเอ็นเอบางส่วนขาดหายไป (deletion) หรือมีดีเอ็นเอบางส่วนเพิ่มขึ้นมาแบบสุ่ม (insertion)

ดังนั้น ในกระบวนการทำ CRISPR-Cas หากไม่ได้ใส่สายดีเอ็นเอต้นแบบเข้าไป ดีเอ็นเอจะมีการซ่อมแซมแบบสุ่ม ส่งผลทำให้ยีนเป้าหมายเกิดการกลายแบบสุ่มและไม่เกิดการทำงานของยีนเป้าหมายในที่สุด

2) Homology-directed repair (HDR) คือการซ่อมแซม DSB แบบที่มีสายดีเอ็นเอต้นแบบ โดยส่วนปลายทั้งสองด้านของสายดีเอ็นเอต้นแบบต้องมีลำดับเบสที่เหมือนกับสายดีเอ็นเอที่ขาด ทำให้เซลล์เกิดกระบวนการซ่อมแซมแบบ homologous recombination สายต้นแบบที่เซลล์ใช้ในสภาวะทั่วไป คือ สายดีเอ็นเอจากโครโมโซมคู่เหมือน (homologous chromosome)

ในกระบวนการทำ CRISPR-Cas ผู้วิจัยสามารถใส่สายดีเอ็นเอต้นแบบเข้าไป เพื่อทำให้เกิดการปรับแต่งสายดีเอ็นเอเป้าหมายได้ตามที่ต้องการ

เอกสารอ้างอิง
Sander JD, Joung JK. CRISPR-Cas systems for editing, regulating and targeting genomes. Nat Biotechnol. 2014 Apr;32(4):347-55. doi: 10.1038/nbt.2842.
Davis AJ, Chen DJ. DNA double strand break repair via non-homologous end-joining. Transl Cancer Res. 2013 Jun;2(3):130-143. doi: 10.3978/j.issn.2218-676X.2013.04.02.

21/08/2025

https://www.facebook.com/share/p/1FRXkJmSLJ/?mibextid=wwXIfr

ขอเชิญผู้ที่สนใจทุกท่านเร่วมเข้าฟังสัมมนาพิเศษ เรื่อง "Wildlife Genetics for Conservation and Law Enforcement" โดย Professor Rob Ogden, Director of Conservation Science, University of Edinburgh and Director of TRACE Wildlife Forensics Network. ในวันอังคารที่ 26 สิงหาคม เวลา 10.00-11.00 น. ณ ห้องประชุม 202 อาคารทวี ญาณสุคนธ์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

ติดต่อประสานงานได้ที่ อ.บอม [email protected]

ลงทะเบียนได้ที่: https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSe9RssP8tt20BSHYuTCuonZdzVyXGct4e1uGV4HhzCWyQgiYQ/viewform?usp=header

☘️ผู้ที่ไม่ลงทะเบียนก็สามารถเข้าฟังได้

The Department of Botany cordially invites you to a special seminar: "Wildlife Genetics for Conservation and Law Enforcement" by Professor Rob Ogden, Director of Conservation Science, Head of Conservation Genetics, University of Edinburgh and Director of TRACE Wildlife Forensics Network.

Date: Tuesday, August 26th, 2025

Time: 10.00–11.00AM

Venue: The Conference Room 202, Thawee Yanasukhon Building (SCL), Faculty of Science, Kasetsart University (https://maps.app.goo.gl/FckRDC5PTXtM1XK37)

For more details, please email [email protected]

All are welcome!

05/08/2025

ภาควิชาพันธุศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ ยินดีต้อนรับ Mr. KAZUSA YAMANAKA นิสิตระดับปริญญาโท จาก Yamaguchi University ประเทศญี่ปุ่น ซึ่งได้รับทุนสนับสนุนการแลกเปลี่ยน SSSV ระหว่าง YU และ KU ระหว่างวันที่ 1 สิงหาคม ถึง 8 กันยายน 2568 ภายใต้การดูแลของ รองศาสตราจารย์ ดร.ชัชวาล จันทราสุริยารัตน์

29/07/2025

ภาควิชาพันธุศาสตร์ ขอแสดงความยินดี
กับน้องๆ ตัวแทนประเทศไทย ที่ได้เหรียญรางวัลจากการแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิก ครั้งที่ 36 (International Biology Olympiad 2025) ในวันที่ 20 ถึง 27 กรกฎาคม 2568 ที่ Ateneo de Manila University เมือง Quezon city ประเทศฟิลิปปินส์

#เหรียญทอง ได้แก่
นายชญาณ์ชนญ์ เจียมเวชวิทยาภร – โรงเรียนกำเนิดวิทย์ จ.ระยอง
#เหรียญเงิน ได้แก่
นายนภหิรัณย์ สถิรประภากุล – โรงเรียนกำเนิดวิทย์ จ.ระยอง
นางสาวอัยยา กัญจนานภานิช – โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ จ.นครปฐม
นายธีระ ยรรยงชัยกิจ – โรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา กรุงเทพมหานคร

ความสำเร็จครั้งนี้เป็นของมูลนิธิสอวน ของนักเรียน ของคุณครูที่โรงเรียน ของผู้ปกครอง และอาจารย์จากหลายมหาวิทยาลัย ที่ได้ประสิทธิ์ประสาทวิชาให้น้องทั้งสี่ศึกษาอย่างลึกซึ้ง และเข้มข้น เพื่อเตรียมความพร้อม

ทางภาควิชาพันธุศาสตร์ได้มีส่วนร่วมโดยมีคณาจารย์หลายท่านของภาควิชาได้ร่วมสอนเนื้อหาและปฎิบัติการในด้านดีเอ็นเอทำให้น้องๆ มีความมั่นใจ

นอกจากนี้ ผศ.ดร.สมพิศ สามิภักดิ์ซึ่งเป็นอาจารย์ประจำภาควิชาพันธุศาสตร์ ได้มีส่วนในการสอน และร่วมเดินทางพาน้องๆ ทีมประเทศไทย ไปร่วมในการแข่งขันครั้งนี้

ภาควิชาพันธุศาสตร์ขออวยพรให้น้องๆ ทั้งสี่ประสบความสำเร็จในการศึกษา มีอาชีพการงานที่รุ่งเรือง และอยากเชิญชวนให้นักเรียนในระดับมัธยมสมัครเข้ามาร่วมในการเรียนและการสอบเพื่อรับคัดเลือกเป็นตัวแทนของประเทศเข้าแข่งขัน IBO ในอนาคต ภาพด้านล่างเป็นภาพกิจกรรม แบบ insider ที่เกิดขึ้นในช่วงการแข่งขันครั้งนี้ #สอวน #สสวท #ชีววิทยาโอลิมปิค

20/06/2025

ภาควิชาพันธุศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ ม.เกษตรศาสตร์ รับจัดอบรม สัมมนา จัดประชุมเชิงปฏิบัติการ (workshop) ครอบคลุมความรู้ด้านพันธุศาสตร์ ชีวสารสนเทศ และการประยุกต์ใช้งาน ตามความต้องการของผู้เข้ารับการอบรม

หน่วยงานที่สนใจ สามารถกรอกข้อมูลเบื้องต้นได้ที่ลิงค์นี้
https://forms.gle/skFqAqNUx32P1LLc7

สอบถามข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่
รศ.ดร.อัญชณี คูเบอร่า
[email protected]

16/06/2025

CRISPR-Cas ตอนที่ 2

CRISPR-Cas ในสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอต

ระบบภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว (Adaptive immunity) ของสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอตที่เกิดจากการทำงานของ CRISPR-Cas แบ่งออกเป็น 2 ระยะหลัก คือ

1. การสร้างภูมิคุ้มกันหรือการได้รับการกระตุ้น (Immunization/acquisition)
2. การป้องกันหรือการดื้อต่อเชื้อโรค (Defence/resistant)

จากรูป ในระยะที่ 1 เมื่อไวรัสที่จำเพาะกับแบคทีเรีย หรือ bacteriophage เข้าจับกับเซลล์แบคทีเรีย ไวรัสจะปล่อยสารพันธุกรรมที่เป็น DNA เข้าสู่เซลล์แบคทีเรียเจ้าบ้าน โปรตีน Cas1 และ Cas2 ซึ่งสร้างจากแบคทีเรีย จะเข้าไปตัดสารพันธุกรรมของไวรัสบางส่วนออกมา หลังจากนั้น จะนำชิ้นส่วนนั้นเข้าไปแทรกในบริเวณ Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat (CRISPR) ที่อยู่ในจีโนมหรือสารพันธุกรรมของแบคทีเรีย เรียกชิ้นส่วนที่แทรกเข้ามานี้ว่า protospacer หรือ spacer ซึ่งแต่ละชิ้นจะมีลำดับเบสที่แตกต่างกันออกไป และอาจจะมาจากสารพันธุกรรมของไวรัสคนละชนิด ดังนั้น เมื่อเซลล์แบคทีเรียมีการจำลองตัวหรือเพิ่มปริมาณเซลล์ ชิ้นส่วนของสารพันธุกรรมของไวรัสที่แทรกอยู่ในจีโนมของแบคทีเรียก็จะถูกจำลองและส่งต่อไปยังเซลล์แบคทีเรียลูกหลานได้

หลังจากนั้น ในระยะที่ 2 เมื่อเซลล์แบคทีเรียถูกไวรัสเข้ารุกรานอีกครั้ง จะทำให้เกิดการกระตุ้นการถอดรหัส DNA ของแบคทีเรีย ได้ส่วน Trans-activating CRISPR RNA (tracrRNA) และ pre-CRISPR RNA (pre-crRNA) ออกมา โดย tracrRNA จะจับกับลำดับเบสที่อยู่ระหว่าง spacer บนสาย pre-crRNA หลังจากนั้น เอนไซม์ RNase III เข้ามาย่อยสาย pre-crRNA ให้เป็นสายสั้น ๆ แยกได้เป็นชิ้นส่วนที่เรียกว่า crRNA:tracrRNA hybrids หรือ guide -RNA (gRNA) ในขั้นตอนต่อไป เอนไซม์ Cas9 จะเข้ามาจับกับ gRNA เกิดเป็นโมเลกุลที่เรียกว่า ribonucleoprotein complex โดยที่ส่วนของ gRNA จะจับกับ DNA ของไวรัสได้อย่างจำเพาะเจาะจง เนื่องด้วย gRNA มีส่วนของลำดับเบสคู่สมกับลำดับเบสของไวรัส หลังจากนั้น โปรตีน Cas9 จะตัดหรือย่อยสาย DNA ของไวรัส ส่งผลทำให้สารพันธุกรรมของไวรัสถูกทำลายและไวรัสไม่สามารถเพิ่มจำนวนได้ในเซลล์แบคทีเรียเจ้าบ้าน

เอกสารอ้างอิง
Ghorbani A, Hadifar S, Salari R, Izadpanah K, Burmistrz M, Afsharifar A, Eskandari MH, Niazi A, Denes CE, Neely GG. A short overview of CRISPR-Cas technology and its application in viral disease control. Transgenic Res. 2021 Jun;30(3):221-238. doi: 10.1007/s11248-021-00247-w.
Sander JD, Joung JK. CRISPR-Cas systems for editing, regulating and targeting genomes. Nat Biotechnol. 2014 Apr;32(4):347-55. doi: 10.1038/nbt.2842.

04/06/2025

พันธุศาสตร์ก็ช่วยไขความลับประวัติศาสตร์ได้นะ พบกับ รศ.ดร.วรรณรดา สุราช อาจารย์ประจำภาควิชาพันธุศาสตร์ ม.เกษตรศาสตร์ ในรายการประวัติศาสตร์ นอกตำรา ตอน คนสุวรรณภูมิโบราณ กินอยู่อย่างไร นาทีที่ 16:40

ผู้คนในสุวรรณภูมิกินอยู่อย่างไร เป็นอีกคำถามที่นักประวัติศาสตร์และนักโบราณคดีพยายามค้นคว้ากันพืชอาหา.....