สมัครสมาชิก
เข้าสู่ระบบ

ข่าวสารเคลื่อนไหวในอุตสาหกรรมชีวภาพ

Home Bio Innovation Linkage

นักวิจัยพัฒนาจุลินทรีย์ให้สร้างโมเลกุลด้วยพลังงานแสง

นักวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีที่ใช้พลังงานแสงกระตุ้นเอนไซม์ในจุลินทรีย์ ทำให้แบคทีเรียสามารถสังเคราะห์โมเลกุลรูปแบบใหม่ได้ภายในเซลล์ งานวิจัยนี้ถือเป็นก้าวสำคัญของสาขาโฟโตไบโอแคตาไลซิส และเปิดทางสู่การผลิตสารมูลค่าสูงอย่างยั่งยืนในอนาคต
นักวิจัยทั่วโลกยังคงค้นหาวิธีใหม่ ๆ ในการปรับแต่งกลไกระดับเซลล์ของจุลินทรีย์ เช่น ยีสต์และแบคทีเรีย เพื่อผลิตสารที่เป็นประโยชน์ต่อมนุษย์และสังคม ล่าสุดทีมนักวิจัยจาก Carl R. Woese Institute for Genomic Biology ได้เผยผลงานวิจัยเชิงพิสูจน์แนวคิด (proof-of-concept) ที่แสดงให้เห็นว่าสามารถใช้ “แสง” เพื่อขยายขีดความสามารถในการสังเคราะห์ทางชีวภาพของจุลินทรีย์ได้ งานวิจัยดังกล่าว ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Nature Catalysis แสดงให้เห็นว่าแบคทีเรีย Escherichia coli สามารถถูกดัดแปลงพันธุกรรมให้สร้างโมเลกุลชนิดใหม่ได้ภายในเซลล์ (in vivo) โดยอาศัยปฏิกิริยาเอนไซม์ที่ถูกกระตุ้นด้วยแสง แนวทางนี้ถือเป็นรากฐานสำคัญของสาขาใหม่ที่เรียกว่า “โฟโตไบโอแคตาไลซิส” (photobiocatalysis) ศาสตราจารย์ Huimin Zhao ประธาน Steven L. Miller Chair ด้านวิศวกรรมเคมีและชีวโมเลกุล อธิบายว่า โฟโตไบโอแคตาไลซิสคือการเร่งปฏิกิริยาทางเคมีด้วยเอนไซม์ที่ต้องอาศัยแสงเป็นตัวกระตุ้น หากไม่มีแสง เอนไซม์จะไม่สามารถทำงานได้ แต่เมื่อมีแสง เอนไซม์จะถูกกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยา ซึ่งทีมวิจัยได้พัฒนาเอนไซม์สังเคราะห์ชนิดใหม่ที่สามารถเร่งปฏิกิริยาเฉพาะเจาะจง ซึ่งเอนไซม์ธรรมชาติหรือแม้แต่กระบวนการทางเคมีทั่วไปไม่สามารถทำได้ การผลิตชีวภาพ (biomanufacturing) เป็นกระบวนการที่ช่วยให้สามารถผลิตยา สารกำจัดวัชพืช และสารเคมีมูลค่าสูงได้อย่างยั่งยืน โดยอาศัยจุลินทรีย์และเอนไซม์ อย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยาที่เอนไซม์สามารถเร่งได้ยังมีข้อจำกัดเมื่อเทียบกับตัวเร่งปฏิกิริยาทางเคมี ทำให้ชนิดของสารที่ผลิตได้มีจำนวนจำกัด สาขาโฟโตไบโอแคตาไลซิสจึงถูกพัฒนาขึ้นเพื่อขยายขีดความสามารถดังกล่าว แม้แนวคิดจะมีศักยภาพสูง แต่ความท้าทายสำคัญคือการนำปฏิกิริยาเอนไซม์ที่ใช้แสงมาบูรณาการเข้ากับระบบเมแทบอลิซึมของเซลล์ ซึ่งก่อนหน้านี้ยังทำได้เพียงในหลอดทดลอง (in vitro) ทีมวิจัยซึ่งนำโดย Yujie Yuan นักวิจัยหลังปริญญาเอก ได้พัฒนาแพลตฟอร์มชีวสังเคราะห์ที่สามารถดำเนินปฏิกิริยาทางเคมีสำคัญ เช่น hydroalkylation, hydroamination และ hydroarylation โดยใช้เครื่องมือทางชีววิทยาสังเคราะห์ในการออกแบบให้ E. coli สามารถผลิตเอนไซม์ ตัวตั้งต้น และอนุมูลอิสระที่จำเป็นต่อปฏิกิริยาได้ครบถ้วนภายในเซลล์ โดยไม่ต้องเติมสารจากภายนอก หลังจากปรับระบบให้เหมาะสม ทีมวิจัยได้ทดสอบปฏิกิริยาเอนไซม์ที่ใช้แสงหลายรูปแบบ และพบว่าแพลตฟอร์มสามารถรองรับปฏิกิริยาเหล่านี้ได้ รวมถึงสามารถขยายขนาดการผลิตในถังปฏิกรณ์ชีวภาพได้บางส่วน อย่างไรก็ตาม ยังมีความท้าทายสำคัญในการเพิ่มปริมาณผลผลิต โดยเฉพาะเมื่อการผลิตต้องอาศัยแสงและสภาวะไร้ออกซิเจน ซึ่งยากต่อการควบคุมในระดับอุตสาหกรรม ในอนาคต ทีมวิจัยมีเป้าหมายนำแพลตฟอร์มนี้ไปใช้ผลิตสารมูลค่าสูง เช่น ยาที่ได้รับการรับรองจาก FDA หรือสารกำจัดวัชพืช ทั้งนี้ งานวิจัยดังกล่าวถือเป็นหมุดหมายสำคัญของสาขาโฟโตไบโอแคตาไลซิส และเป็นตัวอย่างแรกของการบูรณาการปฏิกิริยาเอนไซม์ที่ใช้แสงเข้ากับเมแทบอลิซึมของเซลล์อย่างสมบูรณ์
eurekalert
อ่านข่าวฉบับเต็มได้ที่นี่ >>> Click <<<

ที่มาของศูนย์สารสนเทศอัจฉริยะอุตสาหกรรมชีวภาพ

เป็นส่วนหนึ่งของการดำเนินงานภายใต้มาตรการพัฒนาอุตสาหกรรมชีวภาพของประเทศไทย มีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นศูนย์กลางในการเชื่อมโยงข้อมูลที่สำคัญ อาทิ เทคโนโลยีการผลิต ผลงานวิจัย นักวิจัย/หน่วยงานวิจัย ห้องปฏิบัติการทดสอบ ผู้ประกอบการในอุตสาหกรรมชีวภาพและอุตสาหกรรมต่อเนื่องที่เกี่ยวข้อง โดยมุ่งหวังให้ภาครัฐและภาคเอกชนใช้ประโยชน์ในการกำหนดนโยบายหรือมาตรการต่างๆ สำหรับอุตสาหกรรมชีวภาพ ตลอดจนการวางแผนการดำเนินธุรกิจอย่างมีประสิทธิภาพ

ติดต่อสอบถาม / สถานที่

สอบถามข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ "โครงการศูนย์สารสนเทศอัจฉริยะอุตสาหกรรมชีวภาพ"
สำนักงานเศรษฐกิจอุตสาหกรรม กระทรวงอุตสาหกรรม
75/6 ถนนพระรามที่ 6 เขตราชเทวี กรุงเทพฯ 10400
  Tel : 0 2430 6805 ต่อ 680513 
  Fax : 0 2430 6800 ต่อ 680599 
Email : Bioiuinfo@gmail.com

ติดตามข่าวสาร