เทคโนโลยีชีวภาพ (Biotechnology) เป็นสาขาวิชาที่ใช้เทคโนโลยีสมัยใหม่เพื่อเรียนรู้กระบวนการทางชีววิทยาของสิ่งมีชีวิต เครื่องมือและผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ชนิดใหม่ที่พัฒนาโดยนักเทคโนโลยีชีวภาพมีประโยชน์ในการวิจัยเป็นอย่างมาก ไม่ว่าจะเป็นสายการแพทย์ การเกษตร และสาขาอื่นๆ โดยในบทความนี้จะสรุปการใช้งานเทคโนโลยีชีวภาพบางส่วนโดยเฉพาะที่ใช้ในด้านการเกษตร เพื่อนำเสนอแนวทางการใช้เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ที่สามารถแก้ไขและพัฒนากระบวนการเกษตรให้มีประสิทธิภาพสูง ดังนี้

พืชปลอดโรค

วิธี Micropropagation นั้นสามารถนำมาประยุกต์ใช้งานได้จริงในระบบการเกษตร เช่น กล้วย โดยทั่วไปแล้วกล้วยเป็นอาหารที่ให้คุณประโยชน์หลายประการ จึงเป็นที่นิยมในการบริโภคและจำหน่ายในท้องตลาด การเพิ่มประสิทธิภาพและลดการสูญเสียในกระบวนการผลิตจึงมีความจำเป็นเพื่อตอบสนองความต้องการของผู้บริโภค การขยายพันธุ์แบบไมโครจึงเป็นอีกหนึ่งทางออกที่ช่วยลดการสูญเสียผลผลิตกล้วยจากโรคพืช โดยเทคนิคนี้เป็นวิธีการที่ง่าย อีกทั้งมีราคาที่เกษตรกรสามารถเข้าถึงได้อีกด้วย 

พืชต้านทานศัตรูพืช

การคุกคามของศัตรูพืชเป็นปัญหาที่พบบ่อยมากในพืชผลต่างๆทั่วโลก พืชเหล่านี้อาจรวมถึงพืชอาหารสัตว์หรือพืชผลอื่นๆ ที่เป็นอาหารของมนุษย์ด้วย ตัวอย่างหนึ่งของพืชดังกล่าวคือ BT-Cotton พืชฝ้ายที่ถูกตัดต่อพันธุกรรมโดยการแทรกยีนของ Bacillus thuringiensis (Bt) เพื่อพัฒนาโปรตีนบางชนิดในนั้น ซึ่งโปรตีนเหล่านี้เป็นพิษต่อแมลงหลายชนิดมาก ด้วยการพัฒนาจากเทคโนโลยีชีวภาพ BT-Cotton จะช่วยลดการคุกคามของศัตรูพืชซึ่งในที่สุดจะนำไปสู่ผลผลิตทางด้านการเกษตรที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น 

การรักษาค่า pH บนดินเพื่อเกษตรกรรม

โดยทั่วไปแล้วเกษตรกรหลายรายใช้มะนาวในการปรับค่า pH ในดิน วิธีนี้ถือเป็นวิธีที่ง่ายแต่ก็มีราคาแพงและแก้ปัญหาได้แค่ชั่วคราวเท่านั้น วิธีการแก้ปัญหาอีกทางหนึ่งจากเทคโนโลยีชีวภาพคือการปรับปรุงทางพันธุกรรมพืชให้ทนทานต่อดินที่เป็นกรด/ด่าง วิธีนี้อาจจะใช้เวลาในการปรับปรุงพันธุกรรมแต่ก็ถือว่าเป็นวิธีที่คุ้มค่าแก่การพัฒนา

การเสริมสร้างคุณค่าทางโภชนาการในพืชผล

พืชผลทางการเกษตรหลายตัวกำลังจะกลายเป็นแหล่งอาหารเสริมคุณค่าสูงหรือ Superfood เช่น มันฝรั่งดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อให้ปริมาณโปรตีนมากกว่ามันฝรั่งทั่วไปถึง 50% นอกจากนี้ มันฝรั่งดัดแปลงพันธุกรรมนี้ยังมีกรดอะมิโนจำเป็นในปริมาณมาก อีกตัวอย่างหนึ่งคือ ข้าวสีทอง ข้าวดัดแปลงพันธุกรรมเหล่านี้มีปริมาณเบต้าแคโรทีนสูงกว่าข้าวทั่วไป ซึ่งถือเป็นแหล่งอาหารที่มีศักยภาพสูงในสังคมปัจจุบันที่ผู้บริโภคตระหนักถึงการเลือกสรรวัตถุดิบที่มีคุณค่าทางโภชนาการของอาหารมากขึ้น นอกจากนี้การเสริมสร้างคุณค่าทางโภชนาการในพืชผลโดยการดัดแปลงพันธุกรรมยังถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมอาหารสัตว์ ซึ่งพืชเหล่านี้มีความสามารถในการเพิ่มผลผลิตในด้านการปศุสัตว์มากกว่าพืชผลธรรมดาหลายเท่า

การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ

เทคโนโลยีชีวภาพกลายเป็นว่ามีประโยชน์อย่างมากในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ โดยช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตสัตว์น้ำให้มีคุณภาพดีขึ้น ในขณะเดียวกันก็ไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อผู้บริโภคด้วย  

เชื้อเพลิงชีวภาพ

การขับเคลื่อนเศรษฐกิจโลกในอนาคตส่วนหนึ่งขึ้นอยู่กับการจัดการความมั่นคงทางพลังงาน ดังนั้นการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพเพื่อทดแทนเชื้อเพลิงปิโตรเลียมจึงเป็นอีกทางหนึ่งที่จะช่วยแก้ปัญหาการขาดแคลนพลังงานในอนาคต เช่น สาหร่ายสายพันธุ์ Chlorella vulgaris มีบทบาทสำคัญในการผลิตไบโอดีเซลและได้รับมาตรฐานเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ ซึ่งถือเป็นพลังงานทางเลือกที่จะช่วยเสริมสร้างความมั่นคงทางด้านพลังงานของมนุษยชาติต่อไป

การพัฒนาวัคซีน

เทคโนโลยีชีวภาพได้ถูกนำมาใช้พัฒนาวัคซีนในวงกว้างด้วยวิธีการที่ปลอดภัยและประหยัด นอกจากวัคซีนที่ใช้ในมนุษย์แล้วยังมีการพัฒนาไปถึงการผลิตวัคซีนเพื่อรักษาโรคพืชและสัตว์เป็นจำนวนมาก  

การหมัก

มีการนำยีสต์หลายสายพันธุ์มาใช้ในการผลิตเบียร์และไวน์ ซึ่งสามารถผลิตได้โดยใช้กลไกทางพันธุวิศวกรรม ซึ่งในบางส่วนของกระบวนการหมักจะทำให้เกิดการผลิตกรดแลคติกที่ทำผลิตภัณฑ์มีรสชาติไม่ดีเท่าที่ควร ซึ่งหนึ่งในวิธีการแก้ปัญหาที่ต้นทุนต่ำและมีประสิทธิภาพสูง คือการตัดต่อพันธุกรรมของยีสต์ที่ใช้หมักซึ่งช่วยลดระดับความเป็นกรดในกระบวนการผลิตให้เหลือน้อยลง ส่งผลให้ได้ไวน์ที่มีรสชาติดีขึ้น นอกจากอุตสาหกรรมอาหาร กระบวนการหมักยังสามารถนำมาใช้ประโยชน์ในด้านการเกษตรอีกด้วย เช่น การหมักจุลินทรีย์ที่ย่อยสลายเศษซากต่างๆ ทำให้ได้ปุ๋ยที่มีแร่ธาตุจำเป็นต่อพืช ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการปรับปรุงและปรับสมดุลย์ดิน 

เอนไซม์

เอนไซม์นิยมใช้ในการแปรรูปและการผลิตอาหารประเภทต่างๆ ในระดับอุตสาหกรรม โดยเทคโนโลยีชีวภาพได้เข้ามามีส่วนช่วยพัฒนาเทคนิคการผลิตผ่านการโคลนยีนที่ทำหน้าที่ควบคุมการผลิตเอนไซม์ ซึ่งจะทำให้มนุษย์สามารถผลิตเอมไซม์ที่มีคุณภาพจำนวนมากอีกทั้งยังประหยัดเวลาในการผลิตได้ด้วย นอกจากนี้ยังมีเทคโนโลยีที่นำเอนไซม์จากแบคทีเรียมาใช้ปรับปรุงดินหรือใช้เอนไซม์กำจัดสารพิษตกค้างในดินและพืชผลทางการเกษตร ซึ่งสร้างประโยชน์ในแก่อุตสาหกรรมเกษตรเป็นอย่างมาก 

การใช้เทคโนโลยีชีวภาพเพื่อเพิ่มผลผลิต

อุตสาหกรรมโคนมถือเป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมหลักของเหล่าเกษตรกรทั่วโลก เนื่องจากนมเป็นอาหารที่มีคุณค่าทางโภชนาการสูง โดยปกติต่อมใต้สมองของวัวจะหลั่งฮอร์โมน bovine Somatotropin เพื่อสั่งผลิตน้ำนม นักวิทยาศาสตร์จึงนำเทคโนโลยีชีวภาพมาใช้ในการเพิ่มผลผลิตโดยการ แทรกยีนที่กระตุ้นการผลิตฮอร์โมนส่งผลให้วัวมีการผลิตนมในปริมาณที่มากขึ้น 10–12% 

ปัจจุบันมีสตาร์ทอัพไทยที่นำเทคโนโลยีชีวภาพมาใช้ในอุตสากรรมเกษตรและอาหาร ซึ่งเทคโนโลยีเหล่านั้นสามารถช่วยลดปัญหาและเพิ่มผลผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ เป็นสัญญาณการเปลี่ยนผ่านจากเกษตรยุคเก่าที่พึ่งพาธรรมชาติมากเกินไป มาเป็นเกษตรแม่นยำผ่านแนวคิดเกษตรอัจฉริยะ บทความนี้จึงประสงค์จะนำเสนอตัวอย่างสตาร์ทอัพไทยที่เติบโตมาจากการพัฒนาด้านเทคโนโลยีชีวภาพ เพื่อเพิ่มความตระหนักและการรับรู้ถึงประสิทธิภาพของเทคโนโลยีชีวภาพต่อการใช้งานจริงในอุตสาหกรรมเกษตรของไทย ดังนี้

1. บริษัท ไบโอม จํากัด วิจัยและพัฒนาแพลตฟอร์มด้านเทคโนโลยีชีวภาพและชีววิทยาสังเคร์เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่ใช้เทคโนโลยีทางวิทยาศาสตร์ขั้นสูง เพื่อผลักดันให้เกิดการทําเกษตรแบบปลอดภัยและยั่งยืน  

2. บริษัท สยาม โนวาส จํากัด เชี่ยวชาญด้านการผลิตนํ้าเชื้อโคคัดแยกเพศแห่งแรกของไทยโดยใช้นวัตกรรมการคัดเพศเซลล์อสุจิในนํ้าเชื้อโค  เรียกว่า   "กรรมวิธีการคัดเพศนํ้าเชื้อโดยปฏิกิริยาไซโตทอกซิคจากโมโนโคลนอลแอนติบอดี" ซึ่งสามารถทําให้เกิดลูกเพศเมียได้สูงถึงร้อยละ 70-75 

3. บริษัท นํ้าเชื้อว่องไว จํากัด เป็นผู้พัฒนานวัตกรรมพลาสเตอร์ฮอร์โมนเหนี่ยวนําการเป็นสัดสําหรับวัวเนื้อและวัวนม และให้คําปรึกษาและบริการแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับปศุสัตว์

4. บริษัท ยูนิฟาร์ส จํากัด พัฒนาสารฆ่าเชื้อจากแบคเทอริโอเฟจ (Bacteriophage) ชื่อ SalmoGuard สามารถใช้กําจัดเชื้อแบคทีเรีย Salmonella สายพันธุ์ก่อโรคในสัตว์ปีก และผลิตภัณฑ์เฟจเพื่อกําจัดเชื้อแบคทีเรีย Vibrio ในสัตว์นํ้า เช่น กุ้ง ปลา ทําให้สินค้าส่งออกปลอดเชื้อ มีความปลอดภัยสูง และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม  

จากสมุดปกขาวการขับเคลื่อนพัฒนาระบบนิเวศสตาร์ทอัพด้านการเกษตรของประเทศไทยที่สำนักงานนวัตกรรมแห่งชาติ (องค์การมหาชน) ร่วมกับมหาวิทยาลัยแม่โจ้ได้ร่วมจัดทำขึ้น พบว่า จำนวนสตาร์ทอัพด้านการเกษตรของไทยที่เติบโตมาจากการพัฒนาเทคโนโลยีชีวภาพยังมีจำนวนไม่มากนัก เนื่องจากเทคโนโลยีชีวภาพเป็นศาสตร์ที่ต้องมีการศึกษาวิจัยเชิงลึกอีกทั้งยังใช้เวลานานในการทดสอบประสิทธิภาพการใช้งานในระบบเกษตรกรรม นอกจากนี้ยังมีข้อจำกัดด้านกฎหมายหรือมีรายละเอียดข้อปฏิบัติในการทำงานวิจัยที่มีลำดับขั้นตอนค่อนข้างซับซ้อน จึงทำให้งานวิจัยและการพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อนำมาต่อยอดเชิงธุรกิจยังไม่เป็นที่แพร่หลายในประเทศไทย 

อย่างไรก็ตามการพัฒนาด้านเทคโนโลยีชีวภาพก็ยังถือว่าจำเป็นต่อการเตรียมความพร้อมต่อการจัดการด้านเกษตรกรรมและอุตสาหกรรมอาหาร ไม่ว่าจะในแง่ของความมั่นคงภายในประเทศหรือการแข่งขันในระดับโลก ดังนั้น NIA จึงมีความมุ่งหวังว่าจะเป็นส่วนสำคัญที่ช่วยบ่มเพาะเร่งสร้าง ให้ผลงานนวัตกรรมจากนักเทคโนโลยีชีวภาพของไทยมีความพร้อมที่จะเติบโตและขยายตลาดจนเป็นแนวหน้าในระดับอาเซียนต่อไป

อ้างอิง:

1. Ranjha, M.M.A.N., Shafique, B., Khalid, W. et al. Applications of Biotechnology in Food and Agriculture: a Mini-Review. Proc. Natl. Acad. Sci., India, Sect. B Biol. Sci. 92, 11–15 (2022). https://doi.org/10.1007/s40011-021-01320-4
2. เปิดโลกวิสาหกิจเริ่มต้นด้านการเกษตรไทย Thailand Agtech Startups, สำนักงานนวัตกรรมแห่งชาติ (องค์การมหาชน) และมหาวิทยาลัยแม่โจ้

บทความโดย
กุลิสรา บุตรพุฒ 
นักส่งเสริมนวัตกรรม ฝ่ายพัฒนาผู้ประกอบการนวัตกรรม
สำนักงานนวัตกรรมแห่งชาติ (องค์การมหาชน)