Precision Respiratory Microbiome Programming, PRMP

หน้ากากชีวภาพ— แก้ PM2.5 ที่ระดับเซลล์

วิกฤตการณ์ฝุ่น PM 2.5 รุนแรงและซับซ้อนมากขึ้น เรื่องน่ากังวลคือ ฝุ่นพิษ PM 2.5 นอกจากเป็นฝุ่นละอองขนาดเล็ก ยังเป็น "พาหะระดับนาโน" ที่นำสารพิษ ทั้งโลหะหนัก สารประกอบอินทรีย์ก่อมะเร็ง (PAHs) และไมโคร พลาสติกเข้าสู่ร่างกายของเรา หน้ากากอนามัยทั่วไปเป็นอุปกรณ์ป้องกันทาง “กายภาพ" ที่ไม่อาจปกป้องเซลล์เยื่อบุทางเดินหายใจได้ ส่วนหน้ากากประสิทธิภาพสูงอย่าง N95 ที่สกัดกั้นอนุภาคฝุ่นได้ดี ก็ทำให้หายใจลำบาก จนยากต่อการสวมใส่ในชีวิตประจำวัน เทคโนโลยี Precision Respiratory Microbiome Programming (PRMP) อาจเป็นวิธีการแบบใหม่ที่เข้ามาช่วยแก้ปัญหาเหล่านี้ได้

เทคโนโลยี PRMP อาศัยการต่อยอดความสำเร็จด้านชีววิทยาสังเคราะห์ (Synthetic Biology) เช่น การดัดแปลงพันธุกรรมแบคทีเรียในลำไส้ให้กลายเป็นยารักษาโรค โดยมีระบบล็อกการเติบโตด้วย “อาหารจำเพาะ” เพื่อความปลอดภัย PRMP เป็นการใช้แนวคิด "ยามีชีวิต" (Living Medicines) มาประยุกต์ใช้กับระบบทางเดินหายใจ โดยเปลี่ยนจุลินทรีย์ประจำถิ่นในโพรงจมูกที่เคยทำงานแบบสุ่ม ให้กลายเป็น "หน้ากากชีวภาพ (Biological Mask)" หรือ "โรงงานฟอกอากาศจิ๋ว" ที่มีความแม่นยำสูง

หน้ากากชีวภาพนี้มีกลไกทำงานที่ผสานกันอย่างเป็นระบบ เริ่มต้นด้วยการใช้สเปรย์พ่นจมูกสารผสมที่มี “แบคทีเรียที่ผ่านการคัดสรร” และ "สารอาหารจำเพาะ" ด้วยวิธีการแบบนี้ แบคทีเรียทั่วไปจึงเข้าสู่ระบบไม่ได้ แต่แบคทีเรียเป้าหมายสามารถใช้สารอาหารจำเพาะช่วยในการเติบโต แข่งขันกับจุลินทรีย์เจ้าถิ่นในบริเวณเยื่อบุทางเดินหายใจ จากนั้นแบคทีเรียดังกล่าวจะสร้างเยื่อเมือก (Biofilm) ตามที่ถูก "เขียนโปรแกรมทางพันธุกรรม” ไว้ เยื่อเมือกทำหน้าที่เป็นตาข่ายดักจับฝุ่นและโลหะหนักไม่ให้สัมผัสเซลล์เยื่อบุ

แบคทีเรียดังกล่าวยังมีกลไก Sense-and-Treat ซึ่งจะทำงานเมื่อเซนเซอร์ของแบคทีเรียสัมผัสกับอนุมูลอิสระจากฝุ่นพิษ มันก็จะหลั่งเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระและสารลดการอักเสบออกมาปกป้องเซลล์แบบเรียลไทม์ ทำให้ได้เป็น “ระบบควบคุมความปลอดภัย” ที่ออกแบบให้แบคทีเรียมี "สวิตช์ปิด-เปิด" ในระดับดีเอ็นเอ ทันทีที่เราหยุดพ่นสเปรย์เพื่อตัดแหล่งอาหารเฉพาะ แบคทีเรียเหล่านี้จะอยู่รอดต่อไปไม่ได้และถูกขับออกจากร่างกายตามกลไกธรรมชาติ นับเป็นระบบที่มีความปลอดภัยในการใช้งานสูง

เทคโนโลยี PRMP จึงอาจช่วยแก้ปัญหา PM 2.5 ที่ต้นตอระดับเซลล์ ประเทศไทยโดย สวทช. มีศักยภาพสูงมากที่จะผลักดันเทคโนโลยีนี้ให้เกิดขึ้นจริง เรามี "คลังจุลินทรีย์ระดับชาติ (Biobank)" ที่มีสายพันธุ์ท้องถิ่นเหมาะกับคนไทย เรามีคลังข้อมูลจีโนมขนาดใหญ่ทำให้นักวิจัยทำ Data mining ค้นหายีนที่มีประโยชน์ มาใช้สร้างโปรแกรมสั่งการแบคทีเรียได้ นอกจากนี้ ทักษะด้านชีววิทยาสังเคราะห์ ประกอบกับความเชี่ยวชาญเชิงลึกด้านไวรัสวิทยา ภูมิคุ้มกันวิทยา และการพัฒนาวัคซีนของบุคลากร สวทช. ยังเป็นจิ๊กซอว์ชิ้นสำคัญที่ทำให้เป้าหมายนี้เป็นไปได้จริง