นักวิจัยค้นพบว่า แบคทีเรีย E. coli ดัดแปลงพันธุกรรมสามารถเปลี่ยนขยะพลาสติกในชีวิตประจำวันให้กลายเป็นยาแก้ปวดได้ ลดมลภาวะจากพลาสติกและลดการพึ่งพิงเชื้อเพลิงฟอสซิล เปิดทางสู่การผลิตยาอย่างยั่งยืน 

วันที่ 23 มิ.ย. 2568 ทีมนักวิทยาศาสตร์นำโดย ดร. Stephen Wallace ศาสตราจารย์ด้านเทคโนโลยีชีวภาพจากมหาวิทยาลัย Edinburgh สหราชอาณาจักร ประกาศความสำเร็จของผลงานตีพิมพ์ในวารสาร Nature Chemistry ในการนำขยะพลาสติกกลับมาใช้ประโยชน์ใหม่ โดยพบว่าแบคทีเรีย Escherichia coli (E. coli) ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรม สามารถเปลี่ยนขวดพลาสติกที่ย่อยสลายแล้วให้กลายเป็น อะเซตามิโนเฟน (acetaminophen) ซึ่งเป็นส่วนผสมสำคัญในยาพาราเซตามอล หรือยาลดไข้และบรรเทาอาการปวดต่าง ๆ ที่เราคุ้นเคยได้

พลาสติกผลิตใหม่กว่า 450 ล้านตันทั่วโลกต่อปี ส่วนใหญ่เป็นพลาสติก Polyethylene terephthalate หรือที่เรียกกันว่า PET ซึ่งเป็นประเภทที่ใช้ทำขวดเครื่องดื่มและบรรจุภัณฑ์อาหาร แม้ว่า PET จะมีความแข็งแรง น้ำหนักเบา และราคาถูก แต่ก็ยากต่อการนำมาใช้ซ้ำโดยไม่ทำให้คุณภาพด้อยลง การรีไซเคิล PET ส่วนใหญ่ยังส่งผลให้มีพลาสติกเพิ่มมากขึ้นหรือมักลงเอยในหลุมฝังกลบและมหาสมุทร ในขณะที่การผลิตยาสามัญอย่างพาราเซตามอลยังคงเริ่มกระบวนการด้วยฟีนอล ซึ่งเป็นสารเคมีที่ได้จากน้ำมันดิบ และใช้พลังงานจำนวนมาก แม้จะมีประสิทธิภาพแต่ไม่ยั่งยืน

ที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้เริ่มใช้เครื่องมือทางเคมีร่วมกับชีววิทยาสังเคราะห์เพื่อสร้างสารเคมีต่าง ๆ ภายในจุลินทรีย์ที่มีชีวิต โดยมีแนวคิดที่จะใช้แบคทีเรียดัดแปลงพันธุกรรมผลิตสารเคมีอุตสาหกรรมจากของเสียต่าง ๆ อย่างเช่น PET แม้จะมีความคืบหน้าอยู่บ้าง แต่การสร้างปฏิกิริยาใหม่ ๆ ภายในเซลล์นั้นเป็นเรื่องยาก ปฏิกิริยาเคมีที่รู้จักกันส่วนใหญ่ รวมถึงปฏิกิริยาการจัดเรียงใหม่ Lossen rearrangement ยังไม่เคยมีการแสดงให้เห็นว่าสามารถเกิดขึ้นภายในเซลล์หรือเข้าไปเกี่ยวข้องกับการเผาผลาญอาหารได้ เป้าหมายของการศึกษานี้ คือ การทดสอบว่าปฏิกิริยาเคมีดังกล่าว ซึ่งปกติใช้ในห้องปฏิบัติการ จะสามารถเกิดขึ้นภายในแบคทีเรียและใช้ในการเปลี่ยนขยะพลาสติกให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์ยาได้หรือไม่ 

ทีมวิจัยเริ่มต้นด้วยการทดสอบว่า E. coli สามารถรองรับการเกิดปฏิกิริยา Lossen rearrangement ภายในเซลล์ได้ โดยดัดแปลงพันธุกรรมของ E. coli ให้ไม่สามารถสร้างกรดพารา-อะมิโนเบนโซอิก (PABA) ซึ่งเป็นสารประกอบที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตได้ตามธรรมชาติ  ด้วยวิธีนี้เซลล์จะตายหากไม่ได้รับ PABA จากแหล่งอื่น หลังจากนั้นป้อนโมเลกุลที่ออกแบบมาเพื่อจัดเรียงใหม่เป็น PABA ให้กับพวกมัน พบว่าแบคทีเรียเริ่มเจริญเติบโต ยืนยันได้ว่าปฏิกิริยา Lossen rearrangement กำลังเกิดขึ้นภายในเซลล์ โดยไม่ก่อให้เกิดอันตรายใด ๆ

นักวิจัยจึงเตรียมโมเลกุลตั้งต้นแบบเดียวกันจากขยะพลาสติก โดยเฉพาะกรดเทเรฟทาลิก (Terephthalic acid) ซึ่งเป็นสารประกอบที่ได้จากขวด PET ใช้แล้ว เมื่อป้อนโมเลกุลดังกล่าวให้กับ E. coli ที่ผ่านการดัดแปลงพันธุกรรม พบว่าช่วยให้แบคทีเรียมีการเจริญเติบโตอีกครั้ง ซึ่งแสดงให้เห็นว่าขยะพลาสติกสามารถเปลี่ยนเป็นวัสดุที่มีประโยชน์ทางชีวภาพได้  

นักวิจัยได้พัฒนาต่อไปโดยเพิ่มยีน 2 ตัวเข้าไปในแบคทีเรีย ยีนหนึ่งมาจากเชื้อราและอีกยีนหนึ่งมาจากแบคทีเรีย ซึ่งช่วยเปลี่ยน PABA ให้กลายเป็นพาราเซตามอล ด้วยแนวทางนี้ E. coli สามารถผลิตพาราเซตามอลจากสารตั้งต้นที่ได้จาก PET โดยมีผลผลิตสูงถึง 92% และมีผลผลิตสูงถึง 83% เมื่อเริ่มต้นจากขยะพลาสติกจริง การแปลงสภาพเกิดขึ้นในเวลาไม่ถึง 48 ชั่วโมง ภายใต้สภาวะที่คล้ายการหมักที่อุณหภูมิห้อง โดยไม่ต้องใช้แรงดันสูงหรือตัวทำปฏิกิริยาเคมีที่เป็นพิษ และไม่พบผลิตภัณฑ์พลอยได้ที่เป็นพิษ

นับเป็นจุดเริ่มต้นที่น่าตื่นเต้นสำหรับการนำขยะพลาสติกกลับมาใช้ซ้ำ เพราะไม่เพียงแต่จะช่วยลดปัญหามลพิษจากพลาสติกที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์เท่านั้น แต่ยังช่วยลดการพึ่งพิงเชื้อเพลิงฟอสซิลในการผลิตยาที่แพร่หลายนี้อีกด้วย อย่างไรก็ตาม การค้นพบนี้จำเป็นต้องมีการพัฒนาเพิ่มเติมก่อนที่จะสามารถผลิตในเชิงอุตสาหกรรมได้ เนื่องจากพลาสติกยังต้องถูกย่อยสลายในขั้นตอนที่แยกต่างหากก่อนที่การหมักจะเริ่มต้น

ปัจจุบันทีมวิจัยกำลังขยายกระบวนการนี้ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ โดยรวมขั้นตอนการย่อยสลายพลาสติกเข้าไปด้วย และจะนำแนวทางนี้ไปประยุกต์ใช้กับสารเป้าหมายอื่น ๆ นอกจากนี้ ยังมีแผนที่จะประเมินผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในโลกแห่งความเป็นจริงผ่านการประเมินวัฏจักรชีวิตอีกด้วย นอกจากการร่วมมือกับบริษัทชั้นนำอย่าง AstraZeneca ซึ่งบ่งชี้ถึงความตั้งใจที่จะนำการค้นพบที่ล้ำสมัยเหล่านี้ไปสู่การสร้างสรรค์นวัตกรรมที่จะเปลี่ยนแปลงโลกแล้ว นักวิจัยยังคงเปิดรับความร่วมมือจากผู้ที่สนใจเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีนี้ให้ก้าวหน้าต่อไป

อ้างอิง

https://www.nature.com/articles/s41557-025-01845-5

https://www.sciencenews.org/article/bacteria-plastic-waste-pain-reliever