สมัครสมาชิก
เข้าสู่ระบบ

ข่าวสารเคลื่อนไหวในอุตสาหกรรมชีวภาพ

Home Bio Innovation Linkage

วิธีการใหม่ด้วยปัญญาประดิษฐ์ (AI) ปฏิวัติการออกแบบเอนไซม์

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีกราซ (TU Graz) และมหาวิทยาลัยกราซ ได้พัฒนาเทคโนโลยีใหม่ที่ช่วยให้สามารถสร้าง ตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพสังเคราะห์ ได้
ตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพสังเคราะห์ชนิดใหม่นี้ หรือก็คือ เอนไซม์สังเคราะห์ มีประสิทธิภาพในการทำงานสูงขึ้น ทำงานได้เร็วกว่า มีความคงทนมากกว่า และสามารถนำไปใช้งานได้หลากหลายกว่าเอนไซม์สังเคราะห์ที่เคยมีมาก่อน ปัจจุบัน เอนไซม์ที่ทำหน้าที่เฉพาะทาง มีความสำคัญมากขึ้นเรื่อย ๆ ในภาคอุตสาหกรรม การแพทย์ และการดูแลสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างเช่น เอนไซม์ช่วยให้การผลิตสารเคมีเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น สามารถผลิตตัวยาหรือสารออกฤทธิ์ได้อย่างตรงจุด และช่วยย่อยสลายสารพิษหรือสารอันตรายในสิ่งแวดล้อม ทีมนักวิจัยจากกลุ่มของ Gustav Oberdorfer แห่งสถาบันชีวเคมี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีกราซ ร่วมกับนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยกราซ ได้เผยแพร่ผลงานวิจัยนี้ในวารสารวิชาการระดับโลก Nature โดยนำเสนอวิธีการใหม่ในการออกแบบเอนไซม์ให้ตรงกับการใช้งานที่ต้องการ เทคโนโลยีนี้มีชื่อว่า Riff-Diff ซึ่งช่วยให้นักวิจัยสามารถ “สร้างเอนไซม์ขึ้นมาใหม่ตั้งแต่ต้น” โดยออกแบบโครงสร้างโปรตีนให้ล้อมรอบ ตำแหน่งออกฤทธิ์ของเอนไซม์ ได้อย่างแม่นยำ แทนที่จะต้องค้นหาเอนไซม์ที่มีอยู่แล้วจากฐานข้อมูล วิธีนี้ทำให้เอนไซม์ที่ได้มีประสิทธิภาพสูงกว่าและมีความเสถียรมากกว่าเอนไซม์สังเคราะห์แบบเดิม ตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพที่ทำงานได้ดีและทนทาน Gustav Oberdorfer อธิบายว่า “แทนที่จะค้นหาว่าเอนไซม์แบบไหนเหมาะกับปฏิกิริยาเคมีที่ต้องการ ตอนนี้เราสามารถออกแบบเอนไซม์ได้โดยตรงตั้งแต่แรก และทำได้ในขั้นตอนเดียว” โครงการวิจัย HELIXMOLD ที่ได้รับทุนจากสหภาพยุโรป เป็นพื้นฐานสำคัญที่ทำให้เกิดความก้าวหน้านี้ Markus Braun นักวิจัยผู้เขียนหลักกล่าวเสริมว่า “เอนไซม์ที่เราสร้างได้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพที่มีประสิทธิภาพสูง และมีความทนทานเพียงพอสำหรับการใช้งานในโรงงานอุตสาหกรรม ช่วยลดขั้นตอนการทดลองซ้ำและการปรับปรุงเอนไซม์ที่เคยใช้เวลานาน ทำให้การออกแบบเอนไซม์ทำได้ง่ายขึ้นสำหรับนักวิจัยและอุตสาหกรรม” ความก้าวหน้านี้เกิดจากการนำ ปัญญาประดิษฐ์ (AI) และ การเรียนรู้ของเครื่อง (machine learning) มาใช้ ซึ่งช่วยให้ออกแบบโครงสร้างโปรตีนที่ซับซ้อนได้มากขึ้น ระบบ Riff-Diff จะเริ่มจากการจัดวางส่วนสำคัญของเอนไซม์รอบตำแหน่งออกฤทธิ์ จากนั้น AI จะสร้างโครงสร้างเอนไซม์ทั้งโมเลกุลขึ้นมา และปรับแต่งอย่างละเอียดจนตำแหน่งที่ทำปฏิกิริยาเคมีอยู่ในตำแหน่งที่แม่นยำมากในระดับ อังสตรอม (เล็กกว่าเส้นผมมนุษย์หลายล้านเท่า) เร่งวิวัฒนาการให้เร็วขึ้น ทีมนักวิจัยได้ทดสอบเอนไซม์ที่ออกแบบขึ้นในห้องปฏิบัติการ และพบว่าวิธีนี้ได้ผลดีมาก จากเอนไซม์ที่ทดสอบทั้งหมด 35 ชนิด หลายชนิดสามารถทำงานได้จริงและมีความเร็วสูงกว่าเอนไซม์ที่ออกแบบด้วยคอมพิวเตอร์ในอดีตนอกจากนี้ เอนไซม์สังเคราะห์เหล่านี้ยัง ทนความร้อนได้สูง โดยเกือบทั้งหมดสามารถรักษารูปร่างและการทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 90 องศาเซลเซียสหรือมากกว่า ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่สำคัญมากสำหรับการใช้งานในโรงงานอุตสาหกรรม Adrian Tripp นักวิจัยผู้เขียนหลักอีกท่านกล่าวว่า “ธรรมชาติสามารถสร้างเอนไซม์ได้ผ่านกระบวนการวิวัฒนาการ แต่ต้องใช้เวลานาน วิธีของเราช่วยเร่งกระบวนการนี้อย่างมาก และสามารถนำไปใช้เพื่อทำให้อุตสาหกรรมเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น พัฒนาเอนไซม์เพื่อการรักษาแบบเฉพาะเจาะจง และช่วยลดมลพิษในสิ่งแวดล้อม” ความสำเร็จครั้งนี้เกิดจากความร่วมมือของนักวิจัยหลายสาขา ทั้งด้านชีวเคมี เทคโนโลยีชีวภาพ และเคมีอินทรีย์ Mélanie Hall จากมหาวิทยาลัยกราซ กล่าวสรุปว่า“การทำงานร่วมกันของหลายสาขาวิชาเป็นกุญแจสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพในยุคใหม่”
bioplasticsmagazine
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