‘ชีวสังเคราะห์’ ศาสตร์ใหม่พลิกโฉมมนุษย์ศตวรรษที่ 21

Moon Parka เสื้อกันหนาวจากเส้นใยแมงมุมสังเคราะห์ ตัวอย่างที่เป็นรูปธรรมในขณะนี้พัฒนาขึ้นโดยใช้กระบวนการทางชีววิทยาสังเคราะห์ หรือ Synthetic Biology เป็นศาสตร์ขั้นสูงของพันธุวิศวกรรม (genetic engineering) ที่มาพร้อมความคาดหวังว่าจะตอบโจทย์อนาคตของโลก โดยเฉพาะเมื่อประชาชนล้นโลกขณะที่ทรัพยากรมีอย่างจำกัด

จุดความหวังมนุษย์ศตวรรษที่ 21

บุญฤทธิ์ เมฆศิริพร อาจารย์ประจำภาควิชาชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง (สจล.) กล่าวว่า ชีววิทยาสังเคราะห์ หรือ Synthetic Biology เป็นศาสตร์ขั้นสูงของพันธุวิศวกรรม (genetic engineering) เป็นการบูรณาการความรู้หลากสาขาทั้งด้านชีววิทยา วิศวกรรม พันธุกรรม เคมีและวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ เพื่อตอบโจทย์หรือแก้ปัญหาสิ่งใดสิ่งหนึ่ง และใช้ประโยชน์ในเรื่องการเกษตร อาหารและยา หรือผลิตวัสดุต่างๆเพื่อทดแทนทรัพยากรโลกที่มีอยู่อย่างจำกัด

กระบวนการทำงานเป็นการใช้ชิ้นส่วนทางชีวภาพ จำพวกอะไหล่ เช่น ดีเอ็นเอ ยีน โปรตีน นำมาประกอบกัน แต่โดยเบื้องต้นคือ การนำดีเอ็นเอแต่ละชิ้นส่วนแต่ละหน้าที่ เช่น บางส่วนควบคุมการแสดงออกของโปรตีน ระบุรหัสโปรตีนแล้วนำชิ้นส่วนพวกนี้มาประกอบกันให้เป็นวงจรที่คล้ายๆ วงจรไฟฟ้า ซึ่งจะส่งผลให้เกิดหน้าที่แต่ละอย่าง

จากนั้นจึงนำหลายๆ วงจรมารวมกันก็จะกลายเป็นเครื่องมือและประกอบรวมกันก็จะกลายเป็นระบบ จนสามารถนำไปใส่ในเซลล์เพื่อให้ทำหน้าที่ตามที่เราต้องการ ซึ่งอาจจะเป็นเซลล์แบคทีเรีย รา ยีสต์ หรือแม้กระทั่งเซลล์พืชหรือสัตว์ก็ได้ ในอดีต SynBio คือการรีโปรแกรมเซลล์ แต่ตอนนี้ข้ามขั้นไปถึงเซลล์ฟรี โดยเป็นระบบที่ไม่มีเซลล์

SynBio โมเดลสู่ความยั่งยืน

ปัจจุบันเทคโนโลยีนี้ก้าวหน้าอย่างมาก โดยเข้ามามีบทบาทใน 5 อุตสาหกรรมหลัก ได้แก่ 1.อุตสาหกรรมการเกษตรและอาหาร เช่น ปุ๋ยที่ใช้ส่วนใหญ่เป็นปุ๋ยสังเคราะห์ และมักเกิดปัญหา คืออุตสาหกรรมปุ๋ยใช้พลังงานมากถึง 2% ของพลังงานโลกทั้งหมด การใช้พลังงานมากปัญหาที่ตามมาคือภาวะโลกร้อน หรือการใช้ปุ๋ยสังเคราะห์ในการผลิตหรือใช้บางส่วนอาจจะมีการปล่อยทิ้งลงในแม่น้ำ ทำให้เป็นพิษต่อระบบนิเวศ

SynBio จึงสามารถเข้ามาช่วยตรงส่วนนี้ได้ จากการศึกษาข้อมูลพบว่า บริษัท Pivot Bio ตั้งอยู่ที่เมืองเบิร์กลีย์ รัฐแคลิฟอร์เนีย ทำการสังเคราะห์ปุ๋ยขึ้นจากไนโตรเจนในอากาศที่เราใช้หายใจ โดยมีอยู่ถึง 80% ส่วนขั้นตอนการทำนั้น ทาง Pivot สร้างจุลินทรีย์ให้ทำหน้าที่ตรึงไนโตรเจนในอากาศ มาตอบสนองความต้องการของพืช จึงช่วยลดปัญหาของสิ่งแวดล้อมได้ ด้านอุตสาหกรรมอาหาร บริษัท Finlesfood ทำผลิตภัณฑ์เกี่ยวกับปลาที่ไม่มีก้าง ได้ใช้กระบวนการทาง SynBio มาโปรแกรมเซลล์ต้นกำเนิดให้เป็นเนื้อเยื่อปลา

2.ส่วนสนับสนุนงานวิจัยทางด้าน SynBio เช่น บริษัท Ginkgo bioworks มีความเชี่ยวชาญด้านตัดต่อพันธุกรรมจุลชีพเพื่อใช้ในงานวิจัย

3.วัสดุชีวภาพ บริษัท Spiber ผู้ผลิตใยแมงมุมสังเคราะห์ชั้นนำของญี่ปุ่นที่ใช้ระยะเวลาในการวิจัยนานถึง 12 ปี ลงทุนกว่า 5 พันล้านเยน หรือประมาณ 44 ล้านดอลลาร์ สำหรับการสร้างระบบการผลิตใยแมงมุมสังเคราะห์ด้วย SynBio ให้มีความทนทาน แข็งแรงและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ราคาเส้นใยอยู่ที่ 100 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม บริษัทจึงทำวิจัยเพิ่มในส่วนของกระบวนการผลิต เพื่อให้ได้ราคาลดเหลือ 10 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม อีกทั้งลงทุนตั้งฐานการผลิตที่ จ. ระยอง นับเป็นความหวังใหม่ของไทยที่มีบริษัทด้าน SynBio เข้ามา เพราะจะก่อให้เกิดการสร้างงาน สร้างวัสดุและจะเป็นแรงบันดาลใจให้กับนักวิจัย

4.วัตถุดิบส่วนประกอบ เช่น บริษัท Geltor เกาหลีได้ผลิตโปรตีนคอลลาเจนที่ปราศจากชิ้นส่วนสัตว์ โดยใช้ SynBio ทำการสังเคราะห์ เพื่อตอบโจทย์อุตสาหกรรมเครื่องสำอางและผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร

5.ธุรกิจด้านรหัสพันธุกรรม เช่น Twist Bioscience เป็นผู้ผลิตดีเอ็นเอสังเคราะห์สำหรับลูกค้าในอุตสาหกรรมเทคโนโลยีชีวภาพ, Nebula Genomics สตาร์ทอัพจากสหรัฐสร้างแพลตฟอร์มให้ประชาชนทั่วไปสำหรับการถอดรหัส เก็บรักษาและขายทำกำไรจากข้อมูลทางพันธุกรรมของตัวเองผ่านระบบบล็อคเชน หากมีบริษัททางด้านนี้ก็จะช่วยลดราคาการสังเคราะห์ลงได้ ทำให้งานวิจัยไปได้เร็วขึ้น

“ทั้ง 5 ภาคส่วนที่เกี่ยวข้องกับงานวิจัยทางด้านนี้ แสดงให้เห็นว่าโปรดักของ SynBio เกิดขึ้นได้จริง และมีสตาร์ทอัพด้านนี้มากขึ้นในต่างประเทศ แต่ถึงแม้จะมีช่องทางของการพัฒนามากมายแต่ต้องอาศัยไอเดีย เงินทุน เพราะกิจกรรมทุกอย่างต้องลงทุนค่อนข้างสูง ฉะนั้น ต้องมีกลไกกระตุ้นให้เกิดการบูรณาการร่วมกัน เพื่อให้ไทยมีเทคโนโลยีเป็นของตัวเอง"