IGEM:KMUTT/2009/Notebook/Thai Synbio/2009/09/27

{| width="800"
 * style="background-color: #EEE"|[[Image:igem-logo-150px.png|150px]] iGEM Project name 1
 * style="background-color: #F2F2F2" align="center"|  |Main project page
 * style="background-color: #F2F2F2" align="center"|  |Main project page


 * colspan="2"|
 * colspan="2"|

Possible pilot projects for KMUTT's 50th anniversary
1.	ชื่อโครงการ ภาษาไทย	การออกแบบและวิศวกรรมสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์ด้วยชิ้นส่วนไบโอบริคเพื่อร่วมกิจกรรมฉลองครบรอบ 50 ปีการก่อตั้งมหาวิทยาลัย ภาษาอังกฤษ Design and Engineering of synthetic organisms using BioBricks

2.	หลักการและเหตุผล

ในปี คศ 2010 ที่จะถึงนี้ถือได้ว่าเป็นปีที่มีความสำคัญอีกปีหนึ่งของสมาชิกชาวมจธ. ทุกท่านเนื่องจากเป็นปีที่มหาวิทยาลัยของเราได้ก่อตั้งครบรอบ 50 ปีพอดี โดยมหาวิทยาลัยฯ จะมีการจัดกิจกรรมต่างๆ เพื่อร่วมงานฉลองการครบรอบ 50 ปีอย่างยิ่งใหญ่ วัตถุประสงค์หนึ่งของการจัดงานนี้ก็คือการได้เผยแพร่ผลงานและชิ้นงานทางวิชาการต่างๆ ให้ประชาชนได้รับทราบถึงความยิ่งใหญ่ในด้านวิชาการของมหาวิทยาลัย

เพื่อร่วมกิจกรรมดังกล่าวทางหลักสูตรวิศวกรรมชีวภาพ มจธ. ได้คิดริเริ่มกิจกรรมและโครงงานวิจัยด้านชีววิทยาสังเคราะห์ (synthetic biology) ขึ้นซึ่งเป็นโครงงานที่นักศึกษาระดับปริญญาตรีของคณะวิศวกรรมศาสตร์ร่วมกับนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาในหลักสูตรวิศวกรรมชีวภาพ ร่วมกันเสนอความคิดการออกแบบและวิศวกรรมชิ้นงานต่างๆ จากสิ่งมีชีวิตด้วยชิ้นส่วนไบโอบริค (BioBricks) โดยมีเป้าหมายที่จะนำผลงานต่างๆ ที่ได้ร่วมเสนอและเผยแพร่ต่อสาธารณชนในวันฉลองครบรอบ 50 ปีดังกล่าว

ชีววิทยาสังเคราะห์เป็นงานวิจัยด้านวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมชีวภาพสาขาใหม่ที่อาศัยความรู้แบบบูรณาการด้านวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมเพื่อการออกแบบและสร้างชิ้นส่วนสิ่งมีชีวิต (biological parts) รวมไปถึง การสร้างสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์ (synthetic organisms) งานวิจัยด้านชีววิทยาสังเคราะห์ได้เริ่มขึ้นอย่างจริงจังเมื่อปี คศ 2003 โดยนักวิศวกรรมชีวภาพจากมหาวิทยาแห่งแมสชาซูเสสท์ ประเทศสหรัฐอเมริกา ซึ่งได้ริเริ่มการสร้างแบคทีเรียสังเคราะห์ด้วยหลักการทางวิศวกรรม โดยพัฒนาชิ้นส่วนดีเอ็เอมาตรฐานที่มีหน้าที่เฉพาะทางชีวภาพต่างๆ ซึ่งเราเรียกชิ้นส่วนเหล่านี้ว่าไบโอบริค (BioBricks) แล้วนำมาประกอบรวมกันเป็นสิ่งมีชีวิตใหม่ที่ไม่พบในธรรมชาติ เราเรียกสิ่งมีชีวิตที่มนุษย์สังเคราะห์ด้วยหลักการนี้ว่าสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์ ตัวอย่างของสิ่งมีชีวิตที่มนุยษ์สังเคราะห์ขึ้นนี้เช่น แบคทีเรียลอยน้ำได้ แบคทีเรียถ่ายรูป แบคที่เรียที่สามารถตรวจสอบสารพิษ แบคทีเรียผลิตวัคซีน และยีสต์ผลิตเบียร์เพื่อสุขภาพเป็นต้น นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่างานวิจัยด้านนี้จะเปลี่ยนโฉมการศึกษาด้านเทคโนโลยีชีวภาพแบบก้าวกระโดดซึ่งนำไปสู่ประโยชน์ทั้งด้านการแพทย์ เกษตร พลังงาน สิ่งแวดล้อม อาหารและยา รวมถึงอุตสาหกรรมต่างๆ

แม้ว่าจะเป็นศาสตร์ที่ค่อนข้างใหม่ ชีววิทยาสังเคราะห์ได้รับความนิยมอย่างรวดเร็ว มหาวิทยาลัยชั้นนำต่างๆ ทั่วมุมโลกต่างได้เริ่มพัฒนาบุคลากรและงานวิจัยในด้านนี้ขึ้น ซึ่งจะเห็นได้จากจำนวนชี้นผลงานสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์ที่มหาวิทยาลัยต่างๆ ได้ส่งเข้ามาประกวดในการแข่งขันในเวทีระดับโลกที่เรียกว่า Internationally Genetically Engineered Machines competition (IGEM) ซึ่งเริ่มจากผลงานส่งเข้าประกวดครั้งแรกในปี 2003 ไม่ถึง 10 ชิ้นงานจากเฉพาะมหาวิทยาลัยในประเทศสหรัฐอเมริกา มาจนถึงการประกวดในปีล่าสุด คศ. 2008 พบว่ามีชิ้นงานถึงกว่า 80 ชิ้นงานจากมหาวิทยาลัยจากทั่วทุกมุมโลกกว่า 60 แห่ง ในทวีปเอเซียเองก็จะมีมหาวิทยาลัยจากประเทศจีน ญี่ปุ่น เกาหลี อินเดีย และสิงคโปร์ ที่เคยร่วมการแข่งขันนี้

อย่างไรก็ตามไม่พบว่ามีการริเริ่มการศึกษาและวิจัยด้านชีววิทยาสังเคราะห์ในประเทศไทย ทั้งนี้อาจเนื่องมาจากศาสตร์ด้านนี้จำเป็นต้องอาศัยความรู้แบบสหวิทยาการ (multidisciplinary) และการบูรณาการของความรู้ความชำนาญจากหลายๆ สาขาร่วมกันโดยเฉพาะศาสตร์ด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพและด้านวิศวกรรมในสาขาต่างๆ จึงเป็นการยากที่จะเริ่มพัฒนางานด้านนี้ได้อย่างจริงจัง เนื่องด้วยหลักสูตรวิศวกรรมชีวภาพ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี มีบุคลากรที่มาจากทั้งสองศาสตร์ ซึ่งมีความเชี่ยวชาญทั้งทางด้านชีววิทยาระดับโมเลกุลและวิศวกรรมกรรมที่สามารถใช้ความรู้และเทคนิคต่างๆ ทางวิศวกรรม คณิตศาสตร์และการคำนวณในการศึกษาระบบต่างๆ เชิงชีววิทยา ซึ่งมีศักยภาพในการบุกเบิกงานวิจัยและพัฒนาด้านชีววิทยาสังเคราะห์ในเมืองไทยให้ทัดเทียมนานาชาติได้

ดังนั้นทางหลักสูตรวิศวกรรมชีวภาพจึงได้ริเริ่มกิจกรรมและพัฒนางานวิจัยด้านชีววิทยาสังเคราะห์ขึ้น โดยในระยะเริ่มของโครงการจะเน้นการพัฒนาบุคลากรทั้งในระดับมัธยม ปริญญาตรี และบัณฑิตศักษา ด้วยโครงงานออกแบบและสร้างสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์เพื่อเข้าร่วมกิจกรรมฉลองครบรอบ 50 ปีการก่อตั้งมหาวิทยาลัย

3.	วัตถุประสงค์ของโครงการ.... - เพื่อริเริ่มและนำร่องงานวิจัยด้านชีววิทยาสังเคราะห์ของประเทศไทย - เพื่อผลิตชิ้นงานสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์เข้าร่วมกิจกรรมฉลองครบรอบ 50 ปีของมหาวิทยาลัยฯ

4.	วิธีการดำเนินงาน โครงงานด้านชีววิทยาสังเคราะห์โดยเน้นการออกแบบและวิศวกรรมชิ้นงานระบบสิ่งมีชีวิตใหม่ๆ ด้วยชิ้นส่วนไบโอบริค จะมีขั้นตอนการดำเนินงานโดยทั้วไปดังต่อไปนี้ •	การกำหนดรายละเอียดเฉพาะของชิ้นงานที่ต้องการจะสร้าง (specification) •	การออกแบบเพื่อให้ได้ชิ้นงานตามข้อกำหนดในข้อที่ 1 (design) •	การสร้างแบบจำลองและจำลองเพื่อตรวจสอบแบบชิ้นงาน (modeling and simulation) •	การสร้างและผลิตชิ้นงานนั้นๆ ในห้องปฏิบัติการด้วยเทคนิคชีววิทยาโมเลกุล (synthesis) •	การตรวจสอบชิ้นงานที่สร้างขึ้นเพื่อให้ได้ตามข้อกำหนด (testing)

ในข้อเสนอโครงการการออกแบบและวิศวกรรมระบบสิ่งมีชีวิตด้วยชิ้นส่วนไบโอบริคเพื่อร่วมกิจกรรมฉลองครบรอบ 50 ปีนี้ ได้กำหนดแผนงานในเบื้องต้นโดยมุ่งเน้นให้ได้ผลงานออกมานำจัดแสดงในงานฉลองครบรอบ 50 ปีการก่อตั้งมหาวิทยาลัย ดังต่อไปนี้

1.	ชิ้นงานที่ออกแบบขึ้นเองโดยนักศึกษา มจธ. จะเป็นชิ้นงานต่างๆ ที่ทำขั้นตอน specification, design, modeling and simulation เท่านั้น โดยจะนำจัดแสดงชิ้นงานเหล่านี้ในรูปของโปสเตอร์และรูปของ power point presentation หัวข้อชิ้นงานที่กำลังทำอยู่มีดังนี้ •	B-hoopster: แบคทีเรียที่สามารถนำพาอนุภาคที่เราต้องการไปสู่จุดมุ่งหมายที่ตั้งไว้ •	Orange Yeast: ยีสต์สีส้มที่เกิดจากการตัดแต่งยีนที่ผลิต beta-carotine ซึ่งเป็นสารตั้งต้นสำหรับวิตามินเอที่จำเป็นต่อร่างกาย เมื่อเรานำยีสต์ชนิดนี้มาเป็นส่วนหนึ่งของอาหารจึงเป็นการเสริมวิตามินให้ร่างกายและป้องกันโรคที่เกิดจากการขาดวิตามิน •	E-zymotanol: แบคทีเรีย Escherichia coli (E. coli) ที่สามารถสังเคราะห์เอทานอลที่อาจนำมาใช้เสริมหรือเป็นพลังงานทดแทนน้ำมัน •	Mosquito-repellent bacteria ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่สามารถรับคลื่นความถี่ของยุงและผลิตสารเคมีที่มีฤทธิ์ไล่ยุงได้ •	Pollutant indicator plant คือการออกแบบต้นไม้ที่สามารถเปลี่ยนสีได้เมื่อระดับมลพิษในอากาศเกินกว่ามาตฐานกำหนดไว้ •	Bacterial spa คือแบคทีเรียที่สามารถส่งกลิ่นหอมต่างๆ เพื่อความผ่อนคลายเหมาะสำหรับใช้ในธุรกิจสปา

นอกจากนี้ยังอาจจะมีผลงานอื่นๆ เพิ่มเติมอีกโดยเฉพาะผลงานจากนักเรียนห้องเรียนวิทย์ วิศว์ ของโรงเรียนดรุณศิขาลัย

2.	สร้างชิ้นงานจริงจากผลงานผู้อื่น จะเป็นชิ้นงานจริงที่สร้างจากห้องปฏิบัติการ โดยคณะทำงานจะเลือกสร้างแบคทีเรียตัวอย่างที่เป็นผลงานจากนักวิจัยในต่างประเทศ โดยตัวอย่างที่เลือกต้องน่าสนใจแก่ผู้เข้าชมมองเห็นและสัมผัสสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์ได้ ซึ่งได้แก่ •	Biological Camera: ใช้หลักการกระตุ้น E. coli ด้วยแสงเพื่อสร้างฟิล์มชีวภาพมาสร้างภาพถ่าย โดย University of Texas Austin (2005)  ผลงานชิ้นนี้ได้ถูกตีพิมพ์ในวารสารวิชาการ Nature ซึ่งมี impact factor สูง

•	E. coli ที่สามารถผลิตกลิ่น wintergreen หรือกลิ่นกล้วยขึ้นอยู่กับระยะการเจริญเดิบโตของเซลล์

ตัวอย่างที่คัดเลือกมานำเสนอน่าจะเป็นที่น่าสนใจแก่ผู้เข้าชมเนื่องจากสามารถมองเห็นได้หรือดมกลิ่นได้อย่างง่ายๆ


 * }