ครบวงจร‘สาหร่ายสไปรูลินา’ไบโอเทคเพาะเลี้ยงสู่สารต้านโรค

ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (ไบโอเทค) ดำเนินงานวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีชีวภาพด้านสาหร่ายมาอย่างต่อเนื่องมากกว่า 20 ปี เปิดแล็บโชว์เทคโนโลยีชีวภาพสาหร่าย ความร่วมมือกับมหาวิทยาลัยมหิดลและมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.)

พัฒนาชีววิทยาระบบของสาหร่ายครบวงจร ตั้งแต่ต้นน้ำถึงปลายน้ำ ทั้งการเพาะเลี้ยง การสกัดสารสำคัญ และการเพิ่มมูลค่าสนับสนุนอุตสาหกรรมการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ (Aquaculture) ให้เกิดความยั่งยืน

ตั้งเป้าทวงคืนตำแหน่งผู้ส่งออกกุ้งแถวหน้าของโลก ควบคู่ความเป็นประเทศผู้นำด้านการวิจัยและองค์ความรู้ในเรื่องสาหร่ายเซลล์เดียว

‘กุ้งพรีเมียม’แบรนดิ้งจากแล็บ

กุ้งพรีเมียมหรือกุ้งที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมในทุกกระบวนการผลิตและลดคาร์บอนไดออกไซด์ คือแบรนดิ้งที่ทีมวิจัยต้องการสื่อสารให้ตลาดโลกรับรู้และนึกถึงประเทศไทยเป็นอันดับแรก

เป็นโจทย์ที่นำมาสู่การวิจัยและพัฒนา “เทคโนโลยีชีวภาพของสาหร่ายเซลล์เดียว” ซึ่งเป็นการดัดแปลงพันธุกรรมของสาหร่ายเซลล์เดียว (สาหร่ายสไปรูลินา) ให้มีคุณสมบัติต้านโรคไวรัสในกุ้ง

วรรณวิมล ศักดิ์เสมอพรม หัวหน้าทีมวิจัยเทคโนโลยีชีวภาพปลาและกุ้ง กล่าวว่า ทีมวิจัยทำงานร่วมกับมหาวิทยาลัยเคนท์ (Kent) และมหาวิทยาลัยยูนิเวอร์ซิตี้ คอลเลจ ลอนดอน (UCL) ในสหราชอาณาจักร ดัดแปลงพันธุกรรมสาหร่ายเซลล์เดียวโดยใช้เทคโนโลยีแบบใหม่ ทำให้ไม่มียีนต้านยาปฏิชีวนะปนเปื้อน ซึ่งสร้างความกังวลแก่การนำไปใช้จริง

สาหร่ายเซลล์เดียวนี้ทำให้การใช้จุลชีพดัดแปลงในอุตสาหกรรมเลี้ยงกุ้งมีความเป็นไปได้มากขึ้น เนื่องจากการระบาดของโรคไวรัสยังเกิดขึ้นต่อเนื่องและยังไม่มีเทคโนโลยีชีวภาพใดช่วยได้อย่างมีประสิทธิภาพในระดับฟาร์ม

โดยสารชีวโมเลกุลที่ทีมได้วิจัยขึ้นพิสูจน์แล้วว่า สามารถป้องกันการตายจากโรคตัวแดงดวงขาวได้ 70-80% เมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุมและกลุ่มที่ได้กินสาหร่ายสายพันธุ์ดั้งเดิมที่อัตราตายเกือบ 100%

นับเป็นช่วงเวลาสำคัญที่จะช่วยซื้อเวลาให้กับเกษตรกรในการกอบกู้สถานการณ์ แก้ไขปัญหาหน้าฟาร์ม เพื่อลดความรุนแรงของโรคไวรัส และลดความสูญเสียที่จะเกิดขึ้น

ขณะเดียวกันก็สามารถนำส่งสารทางการกินได้ด้วย จึงมีความสะดวกใช้งานโดยนำมาผลิตเป็นผลิตภัณฑ์เสริมอาหารแทนการฉีดให้แต่ละตัว ซึ่งทำให้มีต้นทุนสูงและยากในการดำเนินการ

“ถ้ากุ้งติดเชื้อไวรัสตัวแดงดวงขาวจะตายยกบ่อในเวลาเพียงไม่กี่วัน แต่เราทำการทดสอบในห้องปฏิบัติการพบว่าสารชีวโมเลกุลจากงานวิจัยนี้สามารถยืดอายุของกุ้งไปอีก 14 วัน เกษตรกรจึงมีเวลาที่จะเก็บเกี่ยวกุ้งส่งขายโดยที่ไม่ต้องยกทิ้งทั้งบ่อ”

จุดเด่นของงานวิจัยคือ ความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมล้อมโดยเลือกใช้สายพันธุ์สาหร่ายที่สังเคราะห์แสงได้ อีกทั้งได้รับการรับรองด้านความปลอดภัยจาก FDA สหรัฐ ไม่มีสารพิษต่อคนและสัตว์

ที่สำคัญยังตอบโจทย์ในเรื่องเศรษฐกิจหมุนเวียน เพราะสาหร่ายใช้คาร์บอนไดออกไซด์สังเคราะห์แสงและผลิตสารต้านโรค ดังนั้น ประเด็นคาร์บอนฟุตพรินท์จึงไม่ต้องกังวลถ้าจะส่งออกต่างประเทศ

นอกจากคุณสมบัติต้านโรคไวรัสในกุ้งแล้ว ทีมวิจัยยังอยู่ระหว่างศึกษาคุณสมบัติสาหร่ายเซลล์เดียวดัดแปลงที่จะช่วยเร่งโต เพื่อช่วยเกษตรกรลดเวลาเลี้ยง

“เราพร้อมที่จะร่วมมือกับทุกฝ่ายในการสเกลอัพผลงานสู่เชิงพาณิชย์ หวังว่าวันหนึ่งในอนาคตอันใกล้นี้ เทคโนโลยีชีวภาพของสาหร่ายเซลล์เดียวจะเป็นกลไกหนึ่งที่มีส่วนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการจัดการฟาร์ม ส่งผลให้คุณภาพชีวิตของเกษตรกรดีขึ้น ส่งผลให้ประเทศไทยกลับมาเป็นผู้นำการส่งออกสัตว์น้ำได้อีกครั้ง” วรรณวิมล กล่าว

มจธ.โชว์บ่อเพาะเลี้ยง-สกัดสารมูลค่าสูง

อภิรดี หงส์ทอง หัวหน้าทีมวิจัยชีวศาสตร์และชีววิทยาระบบ ไบโอเทค กล่าวว่า ความร่วมมือไบโอเทค กับ มจธ.เริ่มมาตั้งแต่ปี 2530 ด้วยโครงการ “การนำน้ำทิ้งจากโรงงานแป้งมันสำปะหลังมาเป็นแหล่งอาหารเพื่อใช้เลี้ยงสาหร่ายสไปรูลิน่า” เกิดเป็นการจัดตั้ง “กลุ่มวิจัยเทคโนโลยีชีวภาพสาหร่าย (Algal Biotechnology)” ร่วมกัน

สำหรับงานวิจัยและพัฒนาสาหร่ายของกลุ่มวิจัย เน้น 3 แนวทางหลัก ได้แก่

1) การเพาะเลี้ยง (Mass Cultivation) มุ่งเน้นให้ได้ผลผลิตและประโยชน์จากผลผลิตมากที่สุด มีงานวิจัยถึงผลของปัจจัยสิ่งแวดล้อมต่อการเจริญของสาหร่ายสไปรูลิน่า การพัฒนาและคัดเลือกสายพันธุ์ การพัฒนาสูตรอาหาร

และการศึกษาด้านการจำลองทางคณิตศาสตร์ของระบบเพาะเลี้ยง โดยได้พัฒนาระบบการเพาะเลี้ยง ตั้งแต่ห้องแล็บจนระดับอุตสาหกรรม บ่อระบบเพาะเลี้ยงนอกอาคาร ซึ่งการศึกษาเริ่มที่สไปรูลิน่า รวมไปถึงสาหร่ายขนาดเล็กอื่นๆ และยังเป็นศูนย์ฝึกอบรมระบบการเพาะเลี้ยงแก่ภาคเอกชนและฟาร์มที่จะเลี้ยงสาหร่ายด้วย

2) สารเคมีมูลค่าสูง (High Value Chemicals) โดยศึกษาวิจัยสภาวะการเลี้ยง อิทธิพลของปัจจัยแวดล้อมต่อการสร้างสารต่าง ๆ ในสไปรูลิน่า การสกัดสารเคมีมูลค่าสูง เช่น ลิปิด กรดไขมันโอเมก้า3 ไฟโคไซยานิน และโพลีแซคคาไรด์จากสไปรูลิน่า รวมถึงศึกษาคุณสมบัติการเป็นสารออกฤทธิ์ชีวภาพ (Bioactive compound) ของสารต่าง ๆ ในสไปรูลิน่า

งานด้านนี้จะเน้นเรื่องการสกัดสารสำคัญจากสาหร่ายสไปรูลิน่า เช่น ไฟโคไซยานินที่เป็นสารสีน้ำเงิน ซึ่งมีมูลค่าทางเศรษฐกิจสูงถึงกิโลกรัมละ 14,000 บาท และมีบทความวิจัยที่แสดงการนำไปใช้ในทางการแพทย์เกี่ยวกับโรคอัลไซเมอร์ด้วย โดยกลุ่มวิจัยศึกษาถึงกระบวนการสกัดและขยายการผลิตให้มีต้นทุนต่ำลง

3) การศึกษาด้านชีวโมเลกุล (Molecular biology) มุ่งเน้นให้เกิดความรู้ความเข้าใจระดับชีวโมเลกุลของสาหร่ายสไปรูลิน่า รวมถึงกลไกการควบคุม และการสังเคราะห์สารออกฤทธิ์ชีวภาพ (Bioactive compound)

โดยเป็นการศึกษาระดับเซลล์ เช่น สภาวะ stress response (การตอบสนองต่อความเครียดของเซลล์) ช่วงเวลาและปัจจัยการเลี้ยงที่มีผลต่อการสร้างสารเป้าหมาย เป็นต้น ซึ่งล้วนมีผลต่อการสร้างสารสำคัญของสาหร่าย

นอกจากนั้นมีการพัฒนาระบบการถ่ายทอดยีนเข้าไปในสาหร่ายสไปรูลิน่า เพื่อใช้เป็นแหล่งผลิตสารเป้าหมาย รวมถึงวิจัยต่อยอดในเรื่องการสกัดโปรตีนจากสาหร่าย เพื่อผลิตเปปไทด์ออกฤทธิ์ต้านทานเชื้อโรค ใช้เป็นอาหารเสริมให้ลูกกุ้งขาววัยอ่อน และใช้สาหร่ายเป็นแหล่งโปรตีนทางเลือกด้วย

ที่ผ่านมา ทางกลุ่มวิจัยได้ศึกษาวิจัยเชิงลึกร่วมกับภาคเอกชนที่เป็นบริษัทชั้นนำ อีกทั้งมีการถ่ายทอดเทคโนโลยีการเพาะเลี้ยงและการออกแบบระบบ รวมถึงกระบวนการสกัดสารเคมีมูลค่าสูงให้แก่ภาคเอกชน ที่เป็นกลุ่มอุตสาหกรรมเกี่ยวกับเทคโนโลยีชีวภาพสาหร่ายอีกด้วย.