“มรดกของประเทศ” : ไพ่เด็ดเทคโนโลยีชีวภาพ

เพราะถ้ามองในมุมหนึ่ง เทคโนโลยีชีวภาพนั้นรุดหน้าไปไกลจนเราสามารถปรับเปลี่ยนให้จุลินทรีย์ (เช่นยีสต์ แบคทีเรีย หรือแม้แต่สาหร่าย) มาผลิตสารอะไรก็ได้ แม้แต่สารออกฤทธิ์จากพืชอย่างเช่น สารออกฤทธิ์ต้านมาลาเรีย อาร์ทีมิสินิน (ที่เดิมต้องสกัดมาจากต้นโกฐจุฬาลัมภา) สารระงับปวด พวกสารโอปิออยด์ เช่น มอร์ฟีน โคเดอีน (ที่เดิมต้องสกัดออกมาจากต้นฝิ่น) ไปจนถึงแคนาบิไดอัล (canabidiol, CBD) หรือสารแคนาบินอยด์อื่นๆ (ที่เดิมต้องสกัดออกมาจากต้นกัญชา)

กระบวนการนี้ทำให้การผลิตสารออกฤทธิ์ต่างๆ ที่เคยผลิตได้ยากแสนยาก - ต้องปลูก ต้องเก็บเกี่ยว ต้องสกัด ต้องทำให้บริสุทธิ์ - ซึ่งใช้เวลาหลายฤดูและทรัพยากรจำนวนมหาศาลกว่าจะได้สารที่ต้องการมาสักกระผีกหนึ่ง กลายเป็นเรื่องที่สามารถทำได้ในเวลาแค่ไม่ถึงสัปดาห์ในถังหมักในระดับอุตสาหกรรมด้วยต้นทุนที่น้อยกว่า แถมยัง “อาจจะ” ได้ผลผลิตมากกว่าที่สกัดออกมาจากพืชเป็นไร่ เป็นเอเคอร์ เสียอีกและที่เด็ดกว่าคือด้วยเทคโนโลยีชีววิทยาสังเคราะห์ นักวิทยาศาสตร์ไม่ใช่แค่สามารถยกวิถีในการสังเคราะห์สารออกฤทธิ์มาไว้ในจุลินทรีย์เท่านั้น แต่ยังปรับแต่งให้จุลินทรีย์เหล่านั้นมีศักยภาพในการปรับเปลี่ยนสารออกฤทธิ์จากธรรมชาติให้เป็นสารอนุพันธ์ใหม่ๆ (novel derivatives) ที่ไม่พบในธรรมชาติที่อาจจะออกฤทธิ์ได้ดีกว่า และส่งผลกระทบน้อยกว่าก็ยังได้

ถ้ามองในมุมธุรกิจ ผลผลิตที่เพิ่มขึ้นในพื้นที่และเวลาที่ลดลง ถือเป็นกำไร ทั้ง landuse ที่ได้คืนกลับมา สามารถเอาไปใช้ให้เป็นประโยชน์ในการผลิตอาหารหรือการประยุกต์ใช้อื่นๆ ได้อีกมาก ในขณะที่ค่าใช้จ่ายก็จะลดลงไปด้วย ตามเวลาที่ลดลงในแต่ละรอบของการผลิต “ทำน้อย ได้มาก” แบบนี้ถือว่าดี

แต่การจะออกแบบสิ่งมีชีวิตให้ผลิตสารเคมีต่างๆ ตามต้องการได้นั้นนักวิจัยจะต้องเข้าใจกระบวนการสร้างและสลายสารเคมีที่เรียกว่าเมทาโบลิซึมของพวกมันอย่างถ่องแท้เสียก่อน

โชคดีที่ในเวลานี้ แผนที่เมทาโบลิซึมของสิ่งมีชีวิตหลายชนิดนั้น เริ่มเห็นเป็นรูปเป็นร่างชัดเจน เอนไซม์แต่ละชนิดทำงานสอดประสานกันเป็นเครือข่าย ถ้าเปรียบก็เหมือนจิ๊กซอว์ผืนใหญ่ที่แม้จะซับซ้อน แต่ก็ทำงานเชื่อมโยงกันอย่างเป็นขั้นเป็นตอน

ขั้นไหน ตอนไหน พืชมี แต่จุลินทรีย์ขาดก็เอาจิ๊กซอว์ (เอนไซม์) จากพืช (หรือสิ่งมีชีวิตอื่นๆ) มาเติมให้ขั้นตอนในวิถีทางชีวเคมีที่ต้องการนั้นครบ จุลินทรีย์ก็จะผลิตสารผลิตภัณฑ์ที่ต้องการออกมาได้

เมื่อไม่นานมานี้ ผมได้เข้าร่วมบรรยายในงานประชุมสัมมนาวิชาการในหัวข้อ “ชีววิทยาสังเคราะห์เพื่อการพัฒนาทางการเกษตรและอาหารอย่างยั่งยืน (Synthetic Biology for Sustainable Development of Agriculture and Food)” ที่มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์และได้มีโอกาสพูดคุยกับแกนนำและผู้เชี่ยวชาญทางด้านชีววิทยาสังเคราะห์ของประเทศหลายคน อาทิเช่น คุณกิตติพงศ์ ลิ่มสุวรรณโรจน์ บ. บีบีจีไอ รศ. ดร. วรรณวิภา วงศ์แสงนาค มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ศ.ดร อลิสา วังใน จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ศ. แมททิออส คอฟฟาส (Mattheos Koffas) สถาบันโพลิเทคนิคเรนเซลลา (Rensselaer Polytechnic Institute) ประเทศสหรัฐ เป็นต้น

ที่น่าตื่นเต้นที่สุดก็คือในเวลานี้ ทีมนักวิจัยไทยได้เริ่มสร้างและใช้แผนที่เมทาโบลิซึมของสิ่งมีชีวิตมาเพื่อพัฒนาการผลิตสารออกฤทธิ์ในทางเทคโนโลยีชีวภาพแล้ว ซึ่งตัวอย่างที่เห็นได้ชัด ก็คือ “ถั่งเช่า”

ผมไม่ใช่บิ๊กแฟนของถั่งเช่า แต่ถ้ามองย้อนกลับมาที่ภาพรวมของประเทศ ถือเป็นเรื่องดีเริ่มมีการขับเคลื่อนในเรื่องนี้กันอย่างจริงจังบ้างแล้ว สำหรับประเทศที่ขึ้นทำเนียบประเทศที่มีความหลากหลายทางชีวภาพมากเป็นอันดับต้นๆ ของโลก ซึ่งถ้ามองในมุมเทคโนโลยีชีวภาพก็คือเอนไซม์สารพัดชนิดที่สามารหยิบยกเอามาประยุกต์ใช้ได้อย่างไม่มีขีดจำกัด

การศึกษาความหลากหลายทางชีวภาพนี้จึงเป็นเหมือนการมองลงไปในหีบสมบัติอันล้ำค่าว่าเรามีทรัพยากรอะไรบ้าง ที่สามารถเอามาใช้ต่อยอดเป็นธุรกิจได้ และนี่อาจะเป็นขุมทรัพย์จากผืนแผ่นดิน (และน้ำ) ที่มีคุณค่ามหาศาลไม่ต่างไปจากถ่านหินหรือสินแร่ในแง่ธุรกิจ หากรู้ว่าจะนำมาใช้อย่างไร ที่จริง มีกรณีศึกษา

ทว่าในเวลานี้ ข้อมูลส่วนใหญ่ที่ได้จากการสำรวจความหลากหลายในปัจจุบันมักจะมุ่งเน้นไปในส่วนของข้อมูลทางสัณฐานวิทยาและถึงจะมีการหาข้อมูลทางพันธุกรรมบ้างแค่เพียงพอที่จะจำแนกและสืบค้นวงวานทางวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ซึ่งแม้ว่าจะมีประโยชน์ในเชิงอนุรักษ์ แต่อาจจะยังไม่เพียงพอที่จะให้นักเทคโนโลยีชีวภาพเข้าไปขุดเอาทรัพยากรที่ซ่อนเร้นไปต่อยอดประยุกต์ใช้ได้ในระดับอุตสาหกรรมได้อย่างเหมาะสม

แน่นอนว่าข้อมูลด้านสัณฐานวิทยาและพันธุกรรมเพื่อการจำแนกนั้นยังมีความสำคัญในการสร้างความเข้าใจและติดตามระบบนิเวศน์อันซับซ้อนของประเทศ แต่นอกจากข้อมูลเหล่านั้นแล้ว ข้อมูลจีโนม เอนไซม์และสารออกฤทธิ์ที่อาจจะสามารถนำมาประยุกต์ใช้ต่อได้นั้นก็จำเป็นจะต้องมี ข้อมูลเหล่านี้จะมีคุณูปการมหาศาลในการขับเคลื่อนอุตสาหกรรมใหม่ในยุคแห่งเทคโนโลยีชีวภาพ

ในกลียุคที่อาหารขาดแคลน พลังงานแพงหูฉี่ และโรคระบาดคุกคามมนุษย์ ถ้าเราลองสำรวจดูดีๆ ในหีบสมบัติ “มรดกของประเทศ” อันอุดม ไม่แน่ เราอาจเจอไพ่เด็ดที่จะช่วยพลิกวิกฤติให้กลายโอกาสในการแข่งขันในตลาดแห่งเทคโนโลยีก็เป็นได้