เปิดสมรภูมิ ‘สายเขียว’ เทคโนโลยีชีววิทยาสังเคราะห์ กับการผลิตสารออกฤทธิ์จากกัญชา /ป๋วย อุ่นใจ

ดร. ป๋วย อุ่นใจ

ทะลุกรอบ

ป๋วย อุ่นใจ

 

เปิดสมรภูมิ ‘สายเขียว’

เทคโนโลยีชีววิทยาสังเคราะห์

กับการผลิตสารออกฤทธิ์จากกัญชา

 

สมัยอยู่แคลิฟอร์เนีย เวลาเดินผ่านสวนสาธารณะบางทีก็จะได้กลิ่นตุ่ยๆ จะหอมก็ไม่หอม จะเหม็นก็ไม่เหม็น ออกแนวฉุนแปลกๆ คล้ายๆ กลิ่นสกังก์ บางทีมันก็มาตั้งแต่หัววัน แต่ปกติ สกังก์จะเป็นพวกท่องราตรี แล้วสกังก์ที่ไหนจะตื่นไวปานนั้น

สงสัยอยู่นานว่ามันคือกลิ่นอะไร จนท้ายที่สุด เพื่อนก็เลยมาเฉลยให้ฟังว่านั่นคือกลิ่นของ “วีด (weed)” หรือว่าภาษาไทยก็คือ “กัญชา”

กลิ่นอโรมาแบบตุ่ยๆ ของกัญชา จะขึ้นอยู่กับชนิดและปริมาณของสารเคมีในกลุ่มน้ำมันหอมระเหยที่เรียกว่าเทอร์พีน (terpene) และเทอร์พีนอยด์ (terpenoid) ที่มีอยู่อย่างมากมายนับร้อยชนิดในใบกัญชา

เช่น ลิโมนีน (limonene) ซึ่งมีกลิ่นคล้ายส้มหรือมะนาว

กลิ่นหอมของต้นสนที่เรียกว่าไพนีน (pinene)

กลิ่นเครื่องเทศจำพวกใบไทม์ (thyme) หรือใบกระวาน ที่เรียกว่าไมร์ซีน (myrcene)

และแคโรฟิลลีน (caryophyllene) ที่เป็นกลิ่นสมุนไพรแนวๆ อบเชยผสมพริกไทย

ซึ่งปริมาณของสารเหล่านี้ อาจจะแตกต่างกันไปในต้นกัญชาแต่ละสายพันธุ์ ทำให้กัญชามีกลิ่นที่เป็นซิกเนเจอร์ของตัวเอง

กัญชาสายพันธุ์ชั้นเลิศ จะมีแบบแผนของสารเทอร์พีน (terpene profile) ที่หอมกรุ่นสุนทรีย์ มีเอกลักษณ์เฉพาะสะท้อนอารมณ์ของเหล่าบุปผาชน สูดเข้าไปแล้วรื่นเริงบันเทิงใจ ไร้กังวล ได้ประสบการณ์เปี่ยมสุข

แต่ถ้าได้สายพันธุ์ไม่ดี มีส่วนผสมของกลิ่นแบบไม่สมดุล เวลาเมาแล้วอาจรู้สึกหลอนเหมือนหลุดเข้าไปอยู่ในฉากหนังสยองขวัญก็เป็นได้

แม้นว่าสตาร์ตอัพทางด้านกัญชาสายสุนทรีย์หลายแห่งได้ให้ความสนใจอย่างมากกับบทบาทของสารในกลุ่มเทอร์พีนและเทอร์พินอยด์ว่าเทอร์พีนกลิ่นรสใดจะถูกใจผู้เสพที่สุด และแต่ละกลิ่น แต่ละรสจะส่งผลถึงอารมณ์ มโนภาพและประสบการณ์ในยามที่ไฮ (high) อย่างไรบ้าง

แต่ในตอนนี้ องค์ความรู้ในเรื่องแบบแผนของสารเทอร์พีนในพืช และบทบาทของมันในการสร้างประสบการณ์บันเทิงเริงใจนั้นยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด

หากพวกเขาเข้าใจความสัมพันธ์ของเทอร์พีนแต่ละชนิดที่เป็นองค์ประกอบของกลิ่นรสของกัญชากับการกระตุ้นหรือการกดการทำงานของสมองในส่วนต่างๆ ได้อย่างถ่องแท้ พวกเขาก็จะสามารถออกแบบประสบการณ์และความรู้สึกของผู้เสพกัญชาเพื่อความสุนทรีย์ได้

ซึ่งนั่นคือเหตุผลที่ทำไม นักวิจัยจึงยังพยายามค้นหาวิธีในการปรับปรุงสายพันธุ์หรือแม้แต่ควบคุมสภาวะในการปลูกเพื่อกระตุ้นให้ต้นไม้สร้างเทอร์พีนแต่ละชนิดในอัตราส่วนที่พวกเขาต้องการ

สตาร์ตอัพกัญชาสายสุนทรีย์หลายๆ แห่งจึงให้ความสำคัญกับสารจำพวกเทอร์พีนเป็นพิเศษ แต่ต้องขอเตือนก่อนว่าแม้จะมีการปลดล็อกไปบ้างแล้ว การเสพกัญชาเพื่อความบันเทิงเริงใจก็ยังเป็นสิ่งที่ผิดกฎหมาย

อย่าได้หาทำเป็นเด็ดขาดนะครับ

แต่ที่น่าสนใจจริงๆ ในแวดวงกัญชาและกัญชง ก็คือ ขนาดตลาดที่ใหญ่โตมโหฬาร มูลค่ากว่าห้าแสนล้านบาท ที่กำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว

เกินกว่าเจ็ดสิบเปอร์เซ็นต์ของความต้องการในตลาดจะเป็นการนำเอากัญชาและกัญชงไปประยุกต์ใช้ในเชิงการแพทย์และเภสัช เพื่อบำบัดโรค และอาการไม่สบายเนื้อสบายตัวต่างๆ

และแม้ว่าเทอร์พีนดูจะมีคุณสมบัติที่น่าสนใจ แต่สารออกฤทธิ์ตัวจริงในกัญชาและกัญชงนั้นไม่ใช่สารในกลุ่มเทอร์พีน แต่เป็นสารในกลุ่มแคนนาบินอยด์ (cannabinoid)

ในใบกัญชามีสารจำพวกแคนนาบินอยด์นับร้อยชนิด แต่ที่เด่นที่สุดมีอยู่สองตัว คือ “เตตราโฮโดรแคนนาบินอล (Tetrahydrocannabinol, THC)” ที่เป็นสารออกฤทธิ์เบื้องหลังอาการมึนเมา เคลิบเคลิ้ม อารมณ์ดี ไม่ก้าวร้าว คู่สนทนาพูดอะไรมา ก็ขำๆๆ ไปหมด เดินหน้าหนึ่งก้าวถอยหลังสองก้าว

และ “แคนนาบิไดออล (Cannabidiol, CBD)” ที่แม้ไม่ออกฤทธิ์ทางประสาท แต่กลับมีฤทธิ์ในทางเภสัชอย่างเหลือเชื่อ สารสกัดแคนนาบินอยด์จึงเป็นที่ต้องการมากในทางการแพทย์และเภสัช ทำให้ “กัญชา-กัญชง” กลายเป็นหนึ่งในพืชเศรษฐกิจตัวใหม่ที่ฮอตที่สุดในยุคนี้

อุปสงค์มีมหาศาล แต่สิ่งสำคัญที่ต้องถามก็คือ อุปทานมีมากพอจะสนองความต้องการหรือเปล่า

ในอดีต สารแคนนาบินอยด์นั้นจะถูกสกัดออกมาจากต้นกัญชาโดยตรง นั่นคือโอกาสของเกษตรกรที่จะปลูกและรวมตัวกันเป็นวิสาหกิจชุมชนขายส่งใบและต้นกัญชา-กัญชง โดยปกติแล้ว ต้องปลูกสามเดือน จึงจะเริ่มเก็บเกี่ยวได้

ปัญหาก็คือ ทั้งกัญชา-กัญชง เป็นพืชที่ต้องการน้ำเป็นปริมาณมาก ต้องสำรองน้ำให้เพียงพอ มิฉะนั้นผลผลิตจะย่ำแย่ ไม่ได้ดังที่หวัง

แน่นอนว่าถ้าปลูกไม่กี่ต้น เรื่องนี้คงไม่เป็นปัญหา แต่ถ้าจะสเกลอัพ (scale up) ขยายฐานปลูกเพื่อตอบสนองความต้องการของตลาดที่มีอย่างมหาศาลนั้น ไม่ใช่เรื่องง่าย

เกษตรกรที่ปลูกกันอยู่ในต่างประเทศจะจัดหนักทั้งปุ๋ย (fertilizer) ทั้งน้ำ ทั้งยาต้านศัตรูพืช (pesticide) เพื่อให้ได้ผลผลิตที่ดี มีกำไร แต่ทุกสิ่งที่ใช้มีผลกระทบกับสิ่งแวดล้อม

และถ้าปลูกแบบในร่ม (in-door) ในต่างประเทศ มักจะปลูกในห้องใต้ดิน ซึ่งจะต้องให้แสงสว่าง และต้องใช้ระบบพัดลมระบายอากาศ แถมยังต้องคุมอุณหภูมิอีก

เรียกว่ากว่าจะได้เก็บเกี่ยวก็โดนค่าไฟกันอ่วมอาน

เคยมีคนประมาณการเอาไว้ว่าธุรกิจกัญชานี้อาจจะใช้ไฟฟ้ามากถึง 3 เปอร์เซ็นต์ของรัฐแคลิฟอร์เนียทั้งรัฐ แถมยังเคยถึงขั้นทำไฟตกทั้งเมืองก็มีมาแล้ว

แค่ต้นทุนค่าไฟอย่างเดียว ก็ทำให้ราคาของกัญชาสูงขึ้นถึงราวๆ พันเหรียญสหรัฐต่อน้ำหนักกัญชาหนึ่งปอนด์เลยทีเดียว

และถ้าราคามันขึ้นสูงมากๆ เกษตรกรก็จะแห่ไปปลูก ราคาพืชพรรณธัญญาหารก็อาจจะผันผวนได้ เพราะพื้นที่นั้นก็มีจำกัด

 

ข่าวดีก็คือ นักวิทยาศาสตร์สามารถผลิตสารออกฤทธิ์จากกัญชาได้แล้วในจุลินทรีย์

เจย์ คิสลิ่ง (Jay Keasling) นักเคมีจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเบิร์กลีย์ (University of California Berkeley) และทีมได้ประสบความสำเร็จในการผลิตสารแคนนาบินอยด์หลักของกัญชาทั้งสองตัวทั้ง THC และ CBD ออกมาได้แล้วใน “ยีสต์”

“เราให้น้ำตาลกับยีสต์ แล้วยีสต์ก็จะผลิตแคนนาบินอยด์บริสุทธิ์ออกมา ซึ่งในมุมนี้ การผลิตแคนนาบินอยด์ในยีสต์ถือว่าปลอดภัยกว่า ควบคุมได้ง่ายกว่า และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่า” เจย์กล่าว

เจย์เป็นเหมือนพ่อมดที่เสกยีสต์ ซึ่งเดิมเราเอาไว้หมักไวน์ บ่มขนมปัง ให้ผลิตอะไรก็ได้ โดยใช้เทคโนโลยีที่เรียกว่าชีววิทยาสังเคราะห์ (synthetic biology) ทั้งยาต้านมาลาเรีย มอร์ฟีน น้ำมันเชื้อเพลิง และสารต่างๆ อีกมากมายสารพัด

โดยปกติแล้ว สิ่งมีชีวิตจะมีกลไกการสร้างและสลายสารชีวเคมีภายในเซลล์ที่เรียกว่า “เมตาโบลิซึม (metabolism)” ส่วนใหญ่คล้ายคลึงกัน เมื่อยีสต์ได้รับน้ำตาลเข้าไป เอนไซม์ต่างๆ ที่ทำหน้าที่เหมือนจักรกลที่เร่งปฏิกิริยาเคมีแทบทั้งหมดในเซลล์จะเริ่มเข้ามาเปลี่ยนน้ำตาลให้กลายเป็นสารที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของยีสต์

ในกัญชาก็มีกระบวนการนี้เช่นกัน แต่ในกัญชามีเอนไซม์อีกหลายชนิดที่ยีสต์ไม่มี หากสามารถทำให้ยีสต์ผลิตเอนไซม์ในวิถีแห่งการสร้างแคนนาบินอยด์ของกัญชาได้ ยีสต์ก็อาจจะผลิตสารแคนนาบินอยด์ได้

หลังจากเปรียบเทียบความเหมือนความต่างของวิถีเมตาโบลิซึม เจย์และทีมวิจัยจึงเริ่มสอดแทรกยีนผลิตสารออกฤทธิ์ของกัญชาเข้าไปในยีสต์ จนสามารถเปลี่ยนวิถีเมตาโบลิซึ่มของยีสต์ให้สามารถผลิตสารแคนนาบินอยด์ได้สำเร็จ

ในตอนนี้ เขาสามารถผลิต THC ได้มากถึง 8 มิลลิกรัมต่อการเลี้ยงยีสต์ 1 ลิตร ซึ่งถือว่าเยอะทีเดียว และอาจจะได้น้อยกว่านั้นนิดหน่อยถ้าจะผลิต CBD

ยิ่งไปกว่านั้น พวกเขาสามารถออกแบบสายพันธุ์ยีสต์สายเขียวให้ผลิตเพียงแค่ CBD แต่ไม่ผลิต THC ก็ยังได้

นั่นหมายความว่าในการสกัดแยก CBD บริสุทธิ์ มาใช้เป็นยา เราจะได้สารยาที่ไม่มี THC ที่ทำให้เมามายปนมาด้วยได้

ซึ่งเป็นเรื่องน่าตื่นเต้นมาก เพราะในการสกัดสารจากกัญชาโดยตรง การแยกสารสองตัวนี้ออกจากกันทำได้ยากจนแทบเป็นไปไม่ได้เลย

แถมเจย์ยังสามารถออกแบบและปรับแต่งวิถีในยีสต์แปลงพันธุ์ของเขาให้ผลิตแคนนาบินอยด์ตัวอื่นที่พบน้อยในกัญชา

แต่อาจมีฤทธิ์ทางยาแบบเด็ดๆ ได้แทบจะตามใจปรารถนาอีกด้วย

และนั่นคือการเปิดศักราชใหม่ของแวดวงกัญชาอย่างแท้จริง เพราะในตอนนี้ ถ้าต้องการแคนนาบินอยด์บริสุทธิ์ แค่เอายีสต์สายเขียวลงถังหมัก ไม่นานก็จะได้สารที่ต้องการออกมาแบบมากมายมหาศาล โดยแทบไม่ต้องใช้พื้นที่ ปุ๋ยและน้ำมากเหมือนปลูกในไร่ และไม่ต้องเจอบิลค่าไฟแบบกระอักเลือดเหมือนเลี้ยงในร่มอีกด้วย จึงเป็นกระบวนการที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมาก ถ้าเทียบกับการเพาะเลี้ยงแบบดั้งเดิมที่เคยทำกันมา

ต้องบอกว่านี่คือเทคโนโลยีที่กำลังพลิกวงการการเกษตรไปอย่างกู่ไม่กลับ

 

และในเวลานี้ ไม่ได้มีแต่กลุ่มวิจัยของเจย์ และเดเมทริกซ์ (Demetrix) บริษัทที่เขาก่อตั้งขึ้นมาเท่านั้นที่ให้ความสนใจในการนำเอาเทคโนโลยีชีววิทยาสังเคราะห์มาใช้เพื่อการผลิตสารออกฤทธิ์จากกัญชา หลายบริษัท

อย่างเช่น ออคทารีนไบโอ (Octarine Bio) ในเดนมาร์ก และไฮยาซินธ์ ไบโอโลจิคัลส์ (Hyasynth biologicals) จากแคนาดาก็เริ่มหันมาสนใจผลิตแคนนาบินอยด์ในยีสต์เช่นกัน

นอกจากยีสต์แล้ว วงการชีววิทยาสังเคราะห์เพื่อผลิตสารจากกัญชาก็คึกคักไม่แพ้กัน สตาร์ตอัพจากซานดิเอโก ครีโอ (Creo) และจากแฟรงก์เฟิร์ต เยอรมนี ฟาร์มาโก (Farmako) ก็กำลังเร่งวิจัยเพื่อสร้างแบคทีเรียผลิตแคนนาบินอยด์อยู่เช่นกัน

นอกจากนี้ ยังมีบริษัทอัลจี-ซี (Algae-C) จากประเทศแคนาดาที่กำลังพยายาออกแบบสาหร่ายผลิตสารแคนนาบินอยด์อีกด้วย

และนั่นคือความเสี่ยงที่ใหญ่หลวงสำหรับประเทศเกษตรกรรม

แต่ยังไม่ต้องตกใจไปครับว่าตลาดกัญชา กัญชงจะหายไปในพริบตา เพราะแม้จะมีความก้าวหน้าที่น่าสนใจแต่ผลผลิตที่ได้ในตอนนี้นั้น แม้จะดูมีความหวัง ก็ก็ยังน้อยเกินไปที่จะกระทุ้งให้นักลงทุนตื่นเต้นพอจะให้ความสำคัญและเอาเงินมาทุ่ม ยังคงต้องรออีกหลายปีก่อนที่เทคโนโลยีนี้จะสุกงอม และผลิดอกออกผล

เวลานี้ เป็นโอกาสดีที่เราจะรีบปรับเพื่อเปลี่ยน ก็คงมีแค่สองหนทางข้างหน้าที่จะเลือกเดินได้

หนึ่ง คือ สร้างองค์ความรู้และความชำนาญผลักดันให้มีเทคโนโลยีแบบเดียวกันในประเทศเพื่อที่จะก้าวเข้าร่วมขบวนปาร์ตี้แคนนาบินอยด์

หรือสอง อยู่นิ่งๆ รอลุ้นไปเรื่อยๆ ว่าเทคโนโลยีนี้จะเข้ามาดิสรัปต์และส่งผลกระทบต่อระบบการผลิตของประเทศเร็วแค่ไหน

อย่าลืมว่าในสนามแข่งขันที่ทุกคนกำลังก้าวเดินไปข้างหน้า การอยู่นิ่ง นอนรอชะตา ก็คือ “การถูกทิ้งเอาไว้ข้างหลัง”

บทความก่อนหน้านี้ตร.นำหนุ่มโพสต์ทวิตเตอร์ คุกคามลูก ‘บิ๊กตู่’ คุมตัวสอบเครียดที่ปอท.
บทความถัดไป‘เจ้าแดง’ : หม่อมเจ้าสกลวรรณากร วรวรรณ /ณัฐพล ใจจริง