เมื่อวันที่ 4 กุมภาพันธ์ 2566 สำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) จัดงาน “วันนักประดิษฐ์ ประจำปี 2566” (Thailand Investor’s Day 2023) ณ ศูนย์นิทรรศการและการประชุมไบเทค บางนา โดยมีสมเด็จพระกนิษฐาธิราชเจ้า กรมสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี เสด็จพระราชดำเนินเป็นการส่วนพระองค์ไปทรงเปิดงาน และพระราชทานเกียรติบัตรให้แก่ผู้ได้รับรางวัลการวิจัยแห่งชาติเพื่อสนับสนุนให้มีการทำวิจัยและพัฒนานวัตกรรมที่เป็นประโยชน์ต่อการพัฒนาประเทศอย่างต่อเนื่อง ได้แก่ รางวัลนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ รางวัลผลงานวิจัย รางวัลผลงานประดิษฐ์คิดค้น และรางวัลวิทยานิพนธ์ ประจำปี 2566 ในโอกาสนี้ ดร.วรรณพ วิเศษสงวน ผู้อำนวยการไบโอเทค ร่วมมอบดอกไม้แสดงความยินดีกับคณะวิจัยไบโอเทคที่ได้รับรางวัล ดังนี้
รางวัลผลงานวิจัย
ระดับดีมาก สาขาเกษตรศาสตร์และชีววิทยา จากผลงานวิจัยเรื่อง “บทบาทของโปรตีน ORF3 ในการควบคุมการเพิ่มจำนวนและความรุนแรงของเชื้อไวรัสพีอีดี สำหรับการประยุกต์ใช้เพื่อพัฒนาวัคซีนเชื้อเป็นอ่อนแรงเพื่อป้องกันโรคติดเชื้อไวรัสโคโรนาที่ก่อโรคท้องเสียในสุกร” (The investigation of ORF3 roles in regulating viral replication and pathogenesis and their application to the development of a live-attenuated vaccine against porcine epidemic diarrhea virus (PEDV)) นำโดย ดร.อนันต์ จงแก้ววัฒนา ผู้อำนวยการกลุ่มวิจัยนวัตกรรมสุขภาพสัตว์และการจัดการ และ สพ.ญ. ดร.ฌัลลิกา แก้วบริสุทธิ์ ทีมวิจัยไวรัสวิทยาและเซลล์เทคโนโลยี
ผลงานวิจัยดังกล่าวแสดงให้เห็นถึงบทบาทที่สำคัญของโปรตีน ORF3 ต่อการเพิ่มจำนวนและความรุนแรงของเชื้อไวรัสพีอีดีทั้งในด้านปฏิสัมพันธ์ของโปรตีนของเชื้อไวรัสดังกล่าวและการตอบสนองของเซลล์เจ้าบ้าน โดยการศึกษาบทบาทของโปรตีน ORF3 ในการควบคุมการเพิ่มจำนวนของเชื้อไวรัสพีอีดีในเซลล์ที่ติดเชื้อ และปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีน ORF3 กับโปรตีนสไปค์ของเชื้อไวรัสพีอีดี รวมทั้งศึกษาโปรตีนของเซลล์ที่สามารถจับกับโปรตีน ORF3 (ORF3 interactome) โดยใช้เทคนิค immunoprecipitation และ mass spectrometry และการวิเคราะห์ความสำคัญของโปรตีนเหล่านั้น ผลจากศึกษาพบการแสดงออกของโปรตีน ORF3 ใน ER-Golgi secretory pathway ของเซลล์เจ้าบ้าน และมีความสำคัญต่อการเพิ่มจำนวนของไวรัสพีอีดีในเซลล์เพาะเลี้ยง
โดยโปรตีนดังกล่าวสามารถจับกับโปรตีนสไปค์ของเชื้อไวรัสพีอีดี และมีบทบาทร่วมกันต่อความรุนแรงของโรค นอกจากนี้โปรตีน ORF3 สามารถแสดงออกร่วมและจับกับโปรตีนของเซลล์เจ้าบ้านที่ทำหน้าที่ใน endolysosomal และ immune signaling pathways ซึ่งมีผลสำคัญต่อการควบคุมการเพิ่มจำนวนอนุภาค และความสามารถของไวรัสในการต้านทานภูมิคุ้มกัน องค์ความรู้ดังกล่าวสามารถนำมาบูรณาการและประยุกต์ใช้ในการออกแบบ infectious clone สำหรับพัฒนาต้นแบบวัคซีนป้องกันโรคพีอีดีชนิดเชื้อเป็นอ่อนแรงที่มีคุณสมบัติตามต้องการต่อไปได้
ระดับดี สาขาเกษตรศาสตร์และชีววิทยา จากผลงานวิจัยเรื่อง “การถอดรหัสจีโนมของกุ้งกุลาดำเพื่ออุตสาหกรรมการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ” (Genome sequencing of the black tiger shrimp for aquaculture industry) นำโดย ดร. นิศรา การุณอุทัยศิริ นักวิจัยอาวุโส ดร. ธนพร อึ้งเวชวานิช นักวิจัย ดร. พชรพร อ่างทอง นักวิจัย นางสาวกาญจนา สิทธิขันแก้ว ผู้ช่วยวิจัยอาวุโส ทีมวิจัยไมโครอะเรย์แบบครบวงจร ดร. วณิลดา รุ่งรัศมี ผู้อำนวยการกลุ่มวิจัยเทคโนโลยีการตรวจวินิจฉัยและการค้นหาสารชีวภาพ และ ดร. วิรัลดา ภูตะคาม นักวิจัยอาวุโส และนางสาวชุติมา สนธิรอต ผู้ช่วยวิจัยอาวุโส ทีมวิจัยจีโนมิกส์ ศูนย์โอมิกส์แห่งชาติ ร่วมกับ ดร. ธิดาทิพย์ วงศ์สุรวัฒน์ ดร. พิรุณ เจนเจริญพันธ์ คณะแพทยศาสตร์ศิริราชพยาบาล มหาวิทยาลัยมหิดล รศ. ดร.อินทวัฒน์ หนูแก้ว สังกัด University of Arkansas for Medical Sciences สหรัฐอเมริกา Prof. Dr. Vitor Martins dos Santos Assoc. Prof. Dr. Peter Schaap และ Dr. Jasper Jan Koehorst สังกัด Wageningen University and Research ประเทศเนเธอร์แลนด์ Dr. Frederic Tangy ผู้อำนวยการ Research French National Centre for Scientific Research และหัวหน้า Viral Genomics and Vaccination Unit สังกัด Institute Pasteur ประเทศฝรั่งเศส
งานวิจัยนี้ประสบความสำเร็จในการถอดรหัสจีโนมของกุ้งกุลาดำในระดับโครโมโซมได้เป็นทีมแรกของโลกและได้นำผลจากงานวิจัยนี้ไปสร้างองค์ความรู้พื้นฐานทางวิวัฒนาการชีววิทยาจนไปถึงการนำข้อมูลไปใช้ประโยชน์ในการพัฒนาการเพาะเลี้ยงกุ้งกุลาดำในด้านต่างๆ จากอดีตจนถึงปัจจุบันไม่มีทีมวิจัยใดสามารถถอดรหัสจีโนมกุ้งกุลาดำสำเร็จ เนื่องจากกุ้งกุลาดำมีจีโนมขนาดใหญ่ (2.59 Gb) โครงสร้างของจีโนมมีความซับซ้อนสูง จำนวนโครโมโซมมาก (n = 44) และมี repeat sequences อยู่เกินครึ่งของจีโนม ทีมวิจัยประสบความสำเร็จในการถอดรหัสจีโนมของกุ้งกุลาดำในระดับโครโมโซมได้เป็นทีมแรกของโลก และได้จัดทำข้อมูลจีโนมกุ้งกุลาดำเป็นข้อมูลอ้างอิงในฐานข้อมูลจีโนมสาธารณะของศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (National Center for Biotechnology Information, NCBI) สหรัฐอเมริกา
ส่งผลให้ผลงานวิจัยถูกนำไปใช้ประโยชน์อย่างแพร่หลาย และทีมวิจัยได้นำผลจากงานวิจัยนี้ไปต่อยอดสร้างองค์ความรู้เพื่อการพัฒนาการเพาะเลี้ยงกุ้งกุลาดำด้านต่าง ๆ อาทิเช่นองค์ความรู้เกี่ยวกับการแสดงออกของยีนในกุ้งโตเร็วโตช้าในกุ้งวัยรุ่นที่ได้รับอาหารเสริม และการศึกษาการแสดงออกของยีนในกุ้งแม่พันธุ์หลังได้รับอาหารเสริมความสมบูรณ์พันธุ์และการตัดตาในรังไข่ระยะต่าง ๆ เครื่องหมายโมเลกุลที่จำเพาะต่อเพศของกุ้งกุลาดำ รวมทั้งตรวจพบกลุ่มยีนของไวรัส IHHNV-EVE บนโครโมโซมของกุ้งกุลาดำ ซึ่งสามารถนำไปใช้ประโยชน์ในด้านการตรวจโรคในกุ้งกุลาดำได้ เป็นต้น ทั้งนี้การที่สามารถถอดรหัสจีโนมกุ้งกุลาดำนี้ได้สำเร็จย่อมส่งผลกระทบต่ออุตสาหกรรมการเพาะเลี้ยงกุ้งและสัตว์น้ำอื่นๆ ให้เป็นอุตสาหกรรมที่ยั่งยืนเพื่อความมั่นคงทางอาหารได้ต่อไป
ระดับดี สาขาวิศวกรรมศาสตร์และอุตสาหกรรมวิจัย จากผลงานวิจัยเรื่อง “การพัฒนากระบวนการแยกลิกนินและผลิตภัณฑ์ร่วมจากวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรโดยวิธีออร์กาโนโซล์ฟระดับโรงงานกึ่งนำร่องสำหรับการใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรม BCG” (Development of pre-pilot-scale organosolv fractionation process for lignin and co-product from agricultural wastes for application in BCG industry) นำโดย ดร.วีระวัฒน์ แช่มปรีดา ผู้อำนวยการกลุ่มวิจัยเทคโนโลยีไบโอรีไฟเนอรีและชีวภัณฑ์ ดร.ชญานนท์ โชติรสสุคนธ์ ดร.มาริษา ไร่ทะ ทีมวิจัยเทคโนโลยีเอนไซม์ ร่วมกับ ศาตราจารย์ ดร.นวดล เหล่าศิริพจน์ ดร.สุชาติ พงษ์ชัยผล บัณฑิตวิทยาลัยร่วมด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม และ ดร.นพรัตน์ สุริยะไชย มหาวิทยาลัยพะเยา
งานวิจัยนี้เป็นการพัฒนาเทคโนโลยีการแยกองค์ประกอบของวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรโดยใช้กระบวนการออร์กาโนโซล์ฟที่ใช้ตัวทำละลายซึ่งเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม เพื่อต่อยอดการใช้ประโยชน์จากไบโอพอลิเมอร์ต่างๆ ที่แยกได้ โดยทำการขยายขนาดกระบวนการแยกลิกนินซึ่งเป็นพอลิเมอร์ของสารอะโรมาติกที่มีมากที่สุดในธรรมชาติไปสู่ระดับโรงงานกึ่งต้นแบบ (Pre-pilot) โดยใช้กระบวนการออร์กาโนโซล์ฟเป็นที่แรกของประเทศ โดยประกอบด้วยการออกแบบและจัดสร้างระบบปฏิกรณ์แบบ batch และ flow-through รวมถึงระบบแยกผลิตภัณฑ์ (downstream processing) เพื่อเป้าหมายในการผลิตลิกนินความบริสุทธิ์สูงที่สามารถใช้ในผลิตภัณฑ์พลาสติกและผลิตสารเคมีภัณฑ์ รวมถึงได้ผลิตภัณฑ์ร่วมได้แก่เซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลส จากชีวมวลเป้าหมาย 3 ชนิด ได้แก่ ชานอ้อย ปีกไม้ยาง และวัสดุเหลือใช้จากปาล์ม ทั้งนี้กระบวนการที่พัฒนาขึ้นมีความเป็นไปได้ในทางเศรษฐศาสตร์โดยมี payback period ในช่วง 2.0-3.8 ปี ภายใต้สมมติฐานที่ปริมาณวัตถุดิบ 1 ตัน/วัน ซึ่งนำไปสู่การพัฒนางานวิจัยที่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในเชิงพาณิชย์ผ่านความร่วมมือกับภาคเอกชนพันธมิตรชั้นนำ เช่น กลุ่มปตท. กลุ่มมิตรผล กลุ่มโรงงานน้ำตาลไทยรุ่งเรือง กลุ่มพลังงานบริสุทธิ์ รวมถึงกลุ่มบริษัท SME และ Startup ภายในประเทศ ซึ่งดำเนินการพัฒนาต่อยอดร่วมกันในปัจจุบัน
รางวัลผลงานประดิษฐ์คิดค้น
รางวัลระดับดี สาขาเกษตรศาสตร์และชีววิทยา จากผลงานเรื่อง “PigXY-AMP ชุดตรวจหาเชื้อไวรัสโรคอหิวาต์แอฟริกาในสุกรที่ไวและรวดเร็วด้วยเทคนิคแลมป์เปลี่ยนสีในขั้นตอนเดียว” (PigXY-AMP, a sensitive and rapid one-step colorimetric LAMP detection kit of African Swine Fever Virus) นำโดย นางวรรณสิกา เกียรติปฐมชัย หัวหน้าทีมวิจัยเทคโนโลยีวิศวกรรมชีวภาพและการตรวจวัด นายระพีพัฒน์ สุวรรณกาศ นางสาวจันทนา คำภีระ นายณรงค์ อรัญรุตม์ นางสาวศิรินทิพย์ แดงติ๊บ นางสาวเบญญทิพย์ ตนดี นายณัฐพล ณรงค์ ทีมวิจัยเทคโนโลยีวิศวกรรมชีวภาพและการตรวจวัด ร่วมกับ ดร.อนันต์ จงแก้ววัฒนา ผู้อำนวยการกลุ่มวิจัยนวัตกรรมสุขภาพสัตว์และการจัดการ และ ดร. สิทธิโชค ตั้งภัสสรเรือง ผู้อำนวยการศูนย์โอมิกส์แห่งชาติ
“PigXY-AMP” เป็นชุดตรวจหาสารพันธุกรรมของเชื้อโรคอหิวาต์แอฟริกาในสุกร (African Swine Fever; AFS) ด้วยเทคนิคแลมป์แบบพร้อมใช้ ผนวกกับการอ่านผลด้วยตาเปล่าจากการเปลี่ยนสีของ xylenol orange (LAMP-XO) จุดเด่นของผลงานนี้คือ ทีมวิจัยได้พัฒนาสูตรน้ำยาแลมป์ที่มีการใช้ชุดไพรเมอร์แลมป์ 2 ชุด (Duplex LAMP) ผสมอยู่ในหลอดปฏิกิริยาแลมป์หลอดเดียวกัน เพื่อให้สามารถตรวจจับกับยีนที่ทำหน้าที่สร้างโปรตีนหุ้มอนุภาคไวรัส (p72 capsid protein)ของไวรัสได้ถึง 16 ตำแหน่ง ทำให้ชุดตรวจนี้มีความไวสูงขึ้นจนเทียบเท่ากับเทคนิค real-time PCR และสามารถใช้ทดสอบได้กับตัวอย่างที่สกัดแบบหยาบ จากการใช้ตัวอย่างเลือดที่เก็บด้วยไม้พันสำลีแบบแห้งหมาด (blood swab) โดยใช้วิธีเตรียมตัวอย่างที่พัฒนาขึ้นใหม่แบบง่ายและรวดเร็ว ชุดตรวจ PigXY-AMP ให้ผลการตรวจตัวอย่างเลือดสุกรที่เก็บจากฟาร์มเลี้ยงที่สอดคล้องกับผลตรวจด้วยวิธี real-time PCR ชุดตรวจนี้มีประสิทธิภาพสูงในการตรวจหาเชื้อโรคอหิวาต์แอฟริกาในสุกรโดยมีความไว 100% ความจำเพาะ 100% และ ความถูกต้องแม่นยำ 100% มีขั้นตอนการทดสอบที่ง่าย ใช้เวลาในการเตรียมตัวอย่างเลือดแบบง่ายเพียง 15 นาที แล้วทำปฏิกิริยา LAMP-XO 60 นาที ด้วยการบ่มในกล่องให้ความร้อนที่อุณหภูมิเดียว คือ 63oC และสามารถอ่านผลการตรวจได้ทันทีด้วยตาเปล่า โดยถ้าสารละลาย LAMP เปลี่ยนจากสีม่วงเป็นสีเหลืองแสดงว่ามีการติดเชื้อไวรัส ASF ถ้าสารละลายยังคงเป็นสีม่วงเหมือนเดิมแสดงว่าไม่มีการติดเชื้อ ชุดตรวจนี้ทำให้ผู้ใช้งานมีความสะดวกต่อการตรวจตัวอย่างในภาคสนามและมีต้นทุนการทดสอบต่ำ ด้วยคุณสมบัติดังกล่าวจึงทำให้ชุดตรวจนี้มีศักยภาพในการใช้งานจริงได้ นับเป็นอีกหนทางหนึ่งที่จะช่วยเพิ่มขีดความสามารถในการตรวจคัดกรองโรคให้แก่หน่วยงานที่เกี่ยวข้อง ฟาร์มเลี้ยงสุกรระดับต่างๆ เพื่อนำไปสู่การควบคุมโรคที่ทันการณ์และมีประสิทธิภาพ
รางวัลวิทยานิพนธ์
ระดับดีมาก สาขาเกษตรศาสตร์และชีววิทยา จากวิทยานิพนธ์เรื่อง “การระบุยีนทนเค็มในข้าวโดยใช้สายพันธุ์ที่มีการแทนที่ชิ้นส่วนของโครโมโซมที่มีพื้นฐานพันธุกรรมของข้าวขาวดอกมะลิ 105” (Salt tolerant gene identification in rice using chromosome substitution line with “KHOW DAWK MALI 105” rice genetic background) ของ ดร.พนิตา ชุติมานุกูล ทีมวิจัยนวัตกรรมโรงงานผลิตพืชสมุนไพร โดยมี ศ. ดร.ศุภจิตรา ชัชวาล จาก คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เป็นที่ปรึกษา
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาหายีนทนเค็มและหน้าที่ของยีนดังกล่าวที่เกี่ยวข้องกับการทนเค็มในประชากรข้าวสายพันธุ์ที่มีการแทนที่บางส่วนของโครโมโซม (Chromosome substitution line, CSSL) ที่มีพื้นฐานพันธุกรรมของข้าวขาวดอกมะลิ 105 ในระยะการเจริญที่ไม่เกี่ยวข้องกับเพศ (vegetative) และ ระยะการเจริญที่เกี่ยวข้องกับเพศ (reproductive) โดยเริ่มจากการค้นหาสายพันธุ์ CSSL ทนเค็ม จากนั้นนำสายพันธุ์ CSSL ที่คัดเลือกได้ไปศึกษากลไกและค้นหายีนทนเค็มโดยการใช้วิธีการทาง genomics และ transcriptomics โดยพบยีนที่เกี่ยวข้องกับการทนเค็มในข้าวจำนวน 57 ยีน
โดยมี 9 ยีนเป็นยีนที่มีลำดับนิวคลีโอไทด์แตกต่างกันระหว่าง CSSL และข้าวพันธุ์ขาวดอกมะลิ 105 ซึ่งยีนที่อยู่บริเวณเครื่องหมายโมเลกุล RM1003 ถึง RM3362 มีจำนวน 7 ยีน และได้มีการยืนยันบทบาทของยีนดังกล่าวจำนวนหนึ่งต่อการทนเค็มใน orthologous gene โดยใช้ Arabidopsis เป็นพืชต้นแบบ ซึ่งข้อมูลเหล่านี้สามารถนำไปใช้ในโครงการรับปรุงพันธุ์ข้าว เพื่อพัฒนาข้าวพันธุ์ทนเค็มในอนาคต ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อนักปรับปรุงพันธุ์และนักวิชาการ นอกจากนี้วิธีการหายีนทนเค็มที่ได้จากการวิเคราะห์ร่วมเชิง genomics และ transcriptomics สามารถนำไปต่อยอดเพื่อการค้นหาตำแหน่งยีนในข้าวที่เกี่ยวข้องกับลักษณะทางพันธุกรรมอื่น ๆ หรือในพืชชนิดอื่น ๆ ได้โดยใช้เวลาและงบประมาณที่ลดลงกว่าวิธีการแบบดั้งเดิม
รางวัลระดับดี สาขาวิทยาศาสตร์การแพทย์ จากวิทยานิพนธ์เรื่อง “บทบาทของไลโซโซมชนิดพิเศษประเภทมีช่องไอออนมิวโคลิปิน” (Role of specialized Mucolipin-Endowed Lysosomes) ของ ดร.ธีรวัฒน์ วิวัฒน์พาณิชย์ ทีมวิจัยการออกแบบและวิศวกรรมชีวโมเลกุลขั้นแนวหน้า โดยมี Associate Prof. Jaime García-Añoveros จาก Feinberg School of Medicine, Northwestern University สหรัฐอเมริกา เป็นที่ปรึกษา
ช่องไอออนกลุ่มมิวโคลิปิน (Mucolipin) เป็นช่องไอออนประจุบวกชนิดพิเศษที่อยู่บนผนังของไลโซโซม (lysosome) ช่องไอออนมิวโคลิปิน 1 อยู่บนผนังของไลโซโซมที่อยู่ภายในเซลล์ทุกเซลล์ของร่างกาย ส่วนช่องไอออนมิวโคลิปิน 3 อยู่บนผนังของไลโซโซมภายในเซลล์บางประเภทเท่านั้น เช่น เซลล์ผิวหนัง (melanocyte), เซลล์ขนประสาทหูชั้นใน (inner ear hair cell) และ เซลล์ลำไส้เล็กในทารก (neonatal enterocytes) เป็นต้น ซึ่งเซลล์ที่มีช่องไอออนทั้งสองชนิดเป็นเซลล์ที่มีบทบาทในการควบคุมหน้าที่พิเศษเฉพาะเจาะจงของแต่ละเซลล์ในร่างกาย ซึ่งการศึกษาหน้าที่ของช่องไอออนเหล่านี้อาจจะสามารถนำมาเป็นเป้าหมายในการรักษาโรคที่เกี่ยวกับระบบต่างๆ เช่น ระบบลำไส้ทารก และ ระบบประสาทหู งานวิจัยนี้เป็นการศึกษากลไกการทำงานของช่องไอออนมิวโคลิปิน 1 และ 3 ในระดับโมเลกุล เพื่อศึกษากระบวนการการทำงานของไลโซโซมชนิดพิเศษในเซลล์ลำไส้ทารก (ระบบลำไส้ทารก) และการเกิดภาวะการสูญเสียการได้ยินก่อนวัยชรา (ระบบประสาทหู) ด้วยการใช้หนูทดลองที่ผ่านการตัดต่อพันธุกรรม
โดยพบว่าไลโซโซมกลุ่มนี้มีหน้าที่หลากหลายขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์ ในกรณีเซลล์ลำไส้เล็กทารก ไลโซโซมกลุ่มนี้มีหน้าที่ช่วยดูดซึมและย่อยสารอาหารจากน้ำนมแม่ เมื่อไลโซโซมเหล่านี้มีความผิดปกติ ลูกหนูจะเจริญเติบโตช้าคล้ายกับภาวะเลี้ยงไม่โตในทารก และเซลล์ลำไส้จะมีพยาธิสภาพบวมโตคล้ายกับลำไส้ผู้ป่วยโรคลำไส้เน่า ซึ่งโรคเหล่านี้เป็นสาเหตุหลักของการเสียชีวิตในทารกแรกเกิดและทารกคลอดก่อนกำหนด ซึ่งองค์ความรู้นี้สามารถนำไปต่อยอดพัฒนาเทคโนโลยีฐานเพื่อหาสาเหตุ วิธีวินิจฉัย และรักษาโรคทางลำไส้ในทารกแรกเกิดได้ต่อไป สำหรับในเซลล์ประสาทหู ช่องไอออนมิวโคลิปินและไลโซโซมชนิดพิเศษกลุ่มนี้ทำหน้าที่ในการปกป้องเซลล์ขนประสาทหูเพื่อคงสภาพการได้ยิน ช่องไอออนเหล่านี้ช่วยเสริมความแข็งแรงของผนังไลโซโซมทางอ้อม
เมื่อช่องไอออนทำงานผิดปกติ ไลโซโซมภายในเซลล์จะเกิดการบวมและรั่ว ส่งผลให้โมเลกุลและโครงสร้างสำคัญในเซลล์ถูกทำลายโดยเอนไซม์จากไลโซโซมที่รั่วออกมา ทำให้เซลล์ขนประสาทหูตายก่อนกำหนด ซึ่งเป็นสาเหตุของภาวะหูเสื่อมก่อนวัย องค์ความรู้ที่ได้สามารถใช้เป็นแนวทางสำหรับพันธุกรรมบำบัด หรือการพัฒนายาและสารสกัดที่เสริมสมรรถภาพของไลโซโซมชนิดพิเศษกลุ่มนี้ เพื่อช่วยปกป้องเซลล์ประสาทหูให้คงสภาพการได้ยิน ป้องกันภาวะหูเสื่อมตามอายุ และกู้คืนการได้ยินให้แก่คนชราหรือผู้ป่วยที่มีภาวะหูเสื่อมและสูญเสียการได้ยินได้ต่อไป
นอกจากนี้ยังมีนักวิจัยไบโอเทคที่ร่วมวิจัยกับคณะนักวิจัยที่ได้รับรางวัล ได้แก่
รางวัลผลงานระดับดี สาขาเกษตรศาสตร์และชีววิทยา จากผลงานวิจัยเรื่อง “นาโนเซลลูโลสจากชานอ้อย: องค์ความรู้สู่การใช้ประโยชน์เพื่อความยั่งยืนของอุตสาหกรรมน้ำตาลไทย” นำโดย รศ. ดร.ประกิต สุขใย และคณะ โดยมี ดร.ธิดารัตน์ นิ่มเชื้อ หัวหน้าทีมวิจัยเทคโนโลยีเอนไซม์ เป็นผู้ร่วมวิจัย
งานวิจัยนี้ประกอบด้วยการออกแบบกระบวนการสกัดเซลลูโลสและนาโนเซลลูโลสที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมโดยการใช้เอนไซม์ไซลาเนส การศึกษากลไกการทำงานร่วมกันระหว่างไซลาเนสและแลคเคสในการปรับสภาพอ้อยพลังงานและชานอ้อย รวมถึงการใช้ระบบสภาวะทางเดินอาหารจำลองของช้างเป็นกระบวนการปรับสภาพเพื่อลดต้นทุนในระยะยาว นอกจากนี้ผลงานวิจัยยังแสดงให้เห็นถึงการใช้ประโยชน์เซลลูโลสและนาโนเซลลูโลสเพื่อเป็นส่วนผสมเชิงหน้าที่ในผลิตภัณฑ์อาหารและวัสดุชีวภาพสำหรับโครงเลี้ยงเซลล์ สามารถนำมาใช้สร้างสรรค์ผลิตภัณฑ์ใหม่มูลค่าสูงสามารถสร้างความสนใจให้กับภาคเอกชน ก่อให้เกิดการพัฒนาโครงการวิจัยร่วมกันเพื่อพัฒนาต่อยอดผลงานดังกล่าวและหวังว่าจะก่อให้เกิดอุตสาหกรรมต่อเนื่องที่เกิดจากการใช้ชานอ้อยและนำมาซึ่งความยั่งยืนของอุตสาหกรรมอ้อยและน้ำตาลของประเทศไทยต่อไป
ดร.เพ็ญจิตร จิตรนำทรัพย์ ทีมวิจัยการวิเคราะห์และประยุกต์ใช้สารชีวโมเลกุล ร่วมกับ ศ. ดร.พิมพ์ใจ ใจเย็น และคณะจากมหาวิทยาลัยมหิดล และ ผศ.นรินทร์ ลาวัลย์ จากมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ได้รับรางวัลผลงานวิจัยระดับดี สาขาวิทยาศาสตร์เคมีและเภสัช จากผลงานวิจัยเรื่อง “การศึกษากลไกการเกิดปฏิกิริยาและการทำวิศวกรรมเอนไซม์ฟลาวินฮาโลจีเนสเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาฮาโลจีเนชั่น” (Mechanistic Studies and Rational Engineering for Increasing Catalytic Capability of a Flavin-Dependent Halogenase)
เอนไซม์ฟลาวินฮาโลจีเนสเร่งปฏิกิริยาฮาโลจีเนชั่นของสารอะโรมาติค สามารถนำไปประยุกต์ใช้เพื่อสังเคราะห์สารตั้งต้นที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนายารวมทั้งประยุกต์ใช้กับปฏิกิริยาเคมี เช่น ปฏิกิริยาการควบคู่ของ Suzuki-Miyaura เพื่อสังเคราะห์สารเคมีหลายๆ ประเภท แต่เอนไซม์ฟลาวินฮาโลจีเนสเป็นเอนไซม์ที่มีประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาฮาโลจีเนชั่นต่ำ ไม่ทนต่ออุณหภูมิสูง และใช้สารอะโรมาติคซับสเตรทได้จำกัด ดังนั้นในปัจจุบันจึงไม่ได้มีการนำเอนไซม์ดังกล่าวไปใช้ประโยชน์ในเชิงอุตสาหกรรม
ผลงานวิจัยนี้คณะผู้วิจัยได้ศึกษาหาสาเหตุที่ทำให้เอนไซม์ฟลาวินฮาโลจีเนสมีประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาฮาโลจีเนชั่นต่ำเพื่อการเพิ่มประสิทธิภาพและคุณสมบัติของเอนไซม์ ด้วยการศึกษากลไกการเกิดปฏิกิริยาฮาโลจีเนชั่นอย่างละเอียด (เริ่มจากการเกิดสารตัวกลาง (Hypohalous acid; HOX) ตามด้วยการเกิดผลิตภัณฑ์จากสารอะโรมาติคซับสเตรทและสารตัวกลาง วัดค่าอัตราการเร่งของการเกิดปฏิกิริยาฯ ในแต่ละขั้น) เพื่อหาขั้นของปฏิกิริยาที่เป็นสาเหตุของปัญหาอัตราการเร่งปฏิกิริยาฮาโลจีเนชั่นต่ำ ร่วมกับการศึกษาโครงสร้างของเอนไซม์ฟลาวินฮาโลจีเนส Molecular dynamic simulation และการคำนวณ QM/MM เพื่อความแม่นยำในการทำวิศวกรรมเอนไซม์ของกรดอะมิโนตำแหน่งที่เป็นสาเหตุของปัญหา จากนั้นทดสอบและค้นหาเอนไซม์กลายพันธุ์ที่มีประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น รวมทั้งวิเคราะห์หาปัจจัยที่ทำให้เอนไซม์กลายพันธุ์มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น
ผลจากการดำเนินงานดังกล่าวพบว่าสาเหตุที่ทำให้เอนไซม์ฟลาวินฮาโลจีเนสมีประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาฮาโลจีเนชั่นต่ำ เกิดจากการรั่วไหลของสารตัวกลาง HOX ที่ทำให้อัตราการเร่งปฏิกิริยาโดยรวมลดลงประมาณ 50% และผลจากการทำวิศวกรรมเอนไซม์พบว่า การกลายพันธุ์ที่กรดอะมิโนตำแหน่ง 82 จาก valine เป็น isoleucine (V82I) สามารถลดการรั่วไหลของสารตัวกลาง HOX ได้ประมาณ 50% จึงส่งผลให้เอนไซม์กลายพันธุ์ V82I มีอัตราการเร่งปฏิกิริยาฮาโลจีเนชั่นเพิ่มขึ้น โดยเอนไซม์กลายพันธุ์ V82I มีคุณสมบัติที่ดีกว่าเอนไซม์ดั้งเดิม (wildtype) ดังนี้ 1) ทนอุณหภูมิสูงได้ดีกว่าโดยมีประสิทธิภาพสูงขึ้นถึง 5 เท่า (ณ อุณหภูมิ 45 องศาเซลเซียส) 2) เร่งปฏิกิริยาในสภาวะกรด-ด่างได้ดีกว่า โดยมีประสิทธิภาพสูงขึ้นถึง 3 เท่า (ค่า pH 7.5) และ 3) มีประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาฮาโลจีเนชั่นกับสารตั้งต้นที่เป็นสารอะโรมาติคได้หลายชนิด สูงสุดถึง 10 เท่า และสามารถเร่งปฏิกิริยากับสารอะโรมาติคที่เอนไซม์ดั้งเดิมทำไม่ได้
โดยพบว่าเอนไซม์กลายพันธุ์ V82I มีการสร้างแรงไฮโดรโฟบิก (hydrophobic interaction) ระหว่างกรดอะมิโนที่ตำแหน่งจุดกึ่งกลางของเส้นทางการดำเนินปฏิกิริยาภายในโครงสร้างของเอนไซม์ (intermediate transfer path) ส่งผลให้เอนไซม์กลายพันธุ์ V82I มีการควบคุมสารตัวกลาง HOX ไม่ให้รั่วออก ยังคงอยู่ในโครงสร้างของเอนไซม์ได้ดีกว่าเอนไซม์ดั้งเดิม และผลลัพธ์จากแรงไฮโดรโฟบิกดังกล่าวทำให้โครงสร้างของเอนไซม์มีความคงทนต่ออุณหภูมิสูงได้ และเกิดการปรับรูปแบบการจับ (binding mode) กับสารอะโรมาติคบางชนิดส่งผลให้เกิดการเร่งปฏิกิริยาฮาโลจีเนชั่นได้
ผลงานเรื่อง “ระบบเว็บสารสนเทศภูมิศาสตร์แสดงอัตราการกัดกร่อนของเหล็กกล้าโครงสร้างในประเทศไทย” (Web geographic information system map (Web GIS Map) for corrosion rate of structural steel in Thailand) ได้รับรางวัลสิ่งประดิษฐ์คิดค้นระดับดี สาขาเทคโนโลยีสารสนเทศและนิเทศศาสตร์ ผลงานดังกล่าวได้ดำเนินการภายใต้ 3 โครงการวิจัยที่สนับสนุนงบประมาณโดยศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) นำโดย ดร.เอกรัตน์ ไวยนิตย์ (พ.ศ. 2550 – 2552) ดร. อำนวยศักดิ์ เจียรไพโรจน์ (พ.ศ. 2555 – 2558) ดร.วนิดา พงศ์ศักดิ์สวัสดิ์ (พ.ศ. 2561 – 2563) ศูนย์วิจัยเทคโนโลยีระบบรางและการขนส่งสมัยใหม่ (RMT) เอ็มเทค ซึ่งมีผู้ร่วมวิจัยในผลงานดังกล่าว ได้แก่ ดร.ปิติชน กล่อมจิต วิศวกรอาวุโส ด้านวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีชีวภาพเพื่ออุตสาหกรรม ไบโอเทค ดร.ศิขริน ศรโชติ ฝ่ายพัฒนาโครงสร้างพื้นฐาน สวทช. Dr. Namurata Palsson สังกัด RISE Research Institutes of Sweden ร่วมถึงคณะวิศวกรอาวุโสจาก RMT ได้แก่ นายปิยะ คำสุข นายสยาม แก้วคำไสย์ นายโฆษิต วงค์ปิ่นแก้ว นายวิษณุพงษ์ คนแรง และ นายนิรุช บุญชู
คณะผู้วิจัยได้ศึกษาการกัดกร่อนในบรรยากาศประเทศไทย เพื่อสร้างฐานข้อมูลวัสดุกลุ่มเหล็กตั้งแต่ปี พ.ศ. 2550 โดยศึกษาการกัดกร่อนของชิ้นงานตัวแทน และเก็บข้อมูลอากาศ พร้อมกับข้อมูลการกัดกร่อนผ่านเซนเซอร์ วัดกระแสไฟฟ้าจากปฏิกิริยาการกัดกร่อน พบว่าอัตราการกัดกร่อนมีความสัมพันธ์กับบรรยากาศและกระแสการกัดกร่อนที่วัดโดยเซนเซอร์ต่อมาได้เก็บข้อมูลพฤติกรรมการกัดกร่อนของวัสดุหลายชนิด และขยายการทดสอบให้ ครอบคลุมสภาพบรรยากาศต่างๆ ในประเทศไทย จนสามารถนำมาพัฒนาระบบเพื่อแสดงข้อมูลเชิงแผนที่การกัดกร่อนได้สำเร็จเป็นครั้งแรกในประเทศไทย เมื่อปี พ.ศ. 2563 โดยทีมวิจัยดำเนินการสร้างความร่วมมือเพื่อเพิ่มวัสดุในฐานข้อมูลอย่างต่อเนื่องจนถึงปัจจุบัน
ฝ่ายความร่วมมือระหว่างประเทศและประชาสัมพันธ์ ศช.
About Author
