Thailand SynBio Consortium Presents

Thai SynBio Challenge 2025 | เมื่อนักชีววิทยาสังเคราะห์รุ่นใหม่ออกแบบโปรตีนแห่งอนาคต

ปีนี้เป็นปีแรกที่วงการเทคโนโลยีชีวภาพของไทยได้มีการแข่งขัน Thai SynBio Challenge 2025 ซึ่งจัดขึ้นภายใต้โจทย์หลักที่ท้าทายและน่าตื่นเต้นอย่าง “Designing the Protein for Tomorrow” หรือ “การออกแบบโปรตีนแห่งอนาคต” การแข่งขันระดับประเทศนี้ได้เชิญชวนทีมนักเรียนนักศึกษามาประชันสมองในการออกแบบโครโมโปรตีนสังเคราะห์ (Synthetic Chromoprotein) หรือโปรตีนสีชนิดใหม่ เพื่อประยุกต์ใช้ในเชิงอุตสาหกรรม หลังจากปิดรับสมัครและผ่านกระบวนการคัดเลือกอย่างเข้มข้นจากผู้สมัครทั้งหมด 29 ทีมทั่วประเทศ ในที่สุดก็ได้ 9 ทีมสุดท้ายที่ได้ไปต่อ บทความนี้จะพาไปเจาะลึกถึงความท้าทายของการแข่งขัน แนวทางของทีมที่เข้ารอบ และผลกระทบที่คาดว่าจะเกิดขึ้นจากนวัตกรรมเหล่านี้

โจทย์โปรตีนที่จับต้องได้

หัวใจของ Thai SynBio Challenge 2025 คือการเปิดโอกาสให้คนรุ่นใหม่ได้สัมผัสกับกระบวนการหลักของชีววิทยาสังเคราะห์ นั่นคือวงจร Design–Build–Test–Learn (DBTL) ในอดีต ขั้นตอน “Build” (การสร้าง) และ “Test” (การทดสอบ) ถือเป็นคอขวดที่ใช้เวลาและต้นทุนสูง แต่ด้วยเทคโนโลยี Biofoundry อัตโนมัติจาก SIAT (Shenzhen Institute of Advanced Technology) ซึ่งเป็นผู้สนับสนุนการแข่งขัน ภาระส่วนนี้จึงถูกจัดการโดยผู้เชี่ยวชาญ ทำให้ผู้เข้าแข่งขันสามารถทุ่มเทสมาธิไปที่สองส่วนที่สำคัญที่สุด นั่นคือ “Design” (การออกแบบ) และ “Learn” (การเรียนรู้) ได้อย่างเต็มที่

สิ่งที่ผู้เข้าแข่งขันต้องทำ ได้แก่

1. ออกแบบโครโมโปรตีน ต้องออกแบบโปรตีนใหม่ที่เป็นประโยชน์ต่ออุตสาหกรรม

2. ส่งมอบผลงาน แต่ละทีมต้องส่งลำดับดีเอ็นเอ (DNA coding sequence) ที่ออกแบบไว้ (ขนาดไม่เกิน 1 kb) จำนวน 3 ลำดับ

3. การทดสอบจริง SIAT Biofoundry จะนำลำดับ DNA เหล่านี้ไปสังเคราะห์จริง โดยโคลนเข้าสู่พลาสมิด pET28a และนำไปเลี้ยงในแบคทีเรีย E. coli BL21(DE3) เพื่อกระตุ้นการแสดงออกของโปรตีน จากนั้นจะทำการวัดค่าสีในระบบ RGB จากตะกอนเซลล์ที่ได้

ผู้เข้าแข่งขันไม่ได้แค่ “คิด” แต่ต้องออกแบบลำดับพันธุกรรมที่สามารถ “สร้าง” และ “แสดงผล” ออกมาเป็นโปรตีนที่มีสีตามต้องการได้จริง

ส่องแนวคิด 9 ทีมสุดท้าย Thai SynBio Challenge 2025

จากการคัดเลือกอย่างเข้มข้น 9 ทีมที่ได้ผ่านเข้าสู่รอบ 2 ประกอบด้วย

1. Red Flags – จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

2. 10PMlab – มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

3. TU Chromatint – มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์

4. Iris – มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ และ รร.สวนกุหลาบวิทยาลัย รังสิต

5. MeatU – มหาวิทยาลัยมหิดล

6. Powerpuff Ghouls – มหาวิทยาลัยพะเยา

7. Katoeykii – โรงเรียนกำเนิดวิทย์

8. AMB – Newton Sixth Form

9. LigniTech – มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

ทีมเหล่านี้ได้ผ่านการคัดกรองแนวคิดเบื้องต้นมาแล้ว โดยต้องตอบคำถามสำคัญ 3 ข้อ ได้แก่

1. พวกเขาสนใจนำโปรตีนสีไปใช้ใน ผลิตภัณฑ์ประเภทใด

2. พวกเขาสนใจ สีอะไร

3. พวกเขาจะใช้ โปรตีนใดเป็นจุดเริ่มต้น ในการออกแบบ

แนวคิดของ 9 ทีมสุดท้าย ที่แบ่งออกได้เป็น 3 กลุ่มนวัตกรรมหลัก ได้แก่ กลุ่มไบโอเซนเซอร์อัจฉริยะ กลุ่มเม็ดสีชีวภาพเพื่อความยั่งยืน และกลุ่มวัสดุชีวภาพขั้นสูง

ไบโอเซนเซอร์อัจฉริยะ เมื่อโปรตีนเห็นสิ่งที่ตาเปล่าไม่เห็น

กลุ่มที่ใหญ่ที่สุดมุ่งเน้นการใช้โปรตีนสีเป็น “เซนเซอร์” ตรวจจับสิ่งปนเปื้อนหรือสภาวะต่างๆ ที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อม

การต่อสู้กับสารหนู: ทีม 10PMlab และ AMB

ปัญหาสารหนู (Arsenic) ปนเปื้อนในแหล่งน้ำเป็นภัยคุกคามร้ายแรง ซึ่งวิธีการตรวจวัดแบบดั้งเดิมนั้นมีราคาแพงและใช้เวลานาน สองทีมได้พัฒนาเซนเซอร์ตรวจจับสารหนูด้วยแนวทางที่คล้ายคลึงกันแต่น่าสนใจ

• ทีม 10PMlab (มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์) ออกแบบโปรตีนลูกผสม ArsRCP โดยการเชื่อมต่อ AmilCP (โปรตีนสีน้ำเงินม่วง) เข้ากับ afArsR (โปรตีนที่จับกับสารหนู) แนวคิดคือ เมื่อสารหนู (As³⁺) เข้ามาจับกับส่วน afArsR มันจะเหนี่ยวนำให้โปรตีนทั้งก้อนเปลี่ยนรูปร่าง ส่งผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมของ AmilCP ทำให้สีน้ำเงินจางลงหรือเปลี่ยนไป ซึ่งสามารถพัฒนาเป็นแถบทดสอบบนกระดาษคล้ายกระดาษลิตมัสได้

   

• ทีม AMB (Newton Sixth Form) ใช้หลักการเดียวกันแต่เลือกใช้เครื่องมือต่างกัน พวกเขาเชื่อม miniGFP (โปรตีนเรืองแสงสีเขียวขนาดเล็ก) เข้ากับ ArsR ระบบนี้ทำงานแบบ FRET (การถ่ายเทพลังงาน) เมื่อ ArsR จับกับสารหนู มันจะเปลี่ยนรูปร่างและส่งผลต่อคุณสมบัติการเรืองแสงของ miniGFP ทำให้สามารถวัดค่าการปนเปื้อนได้จากความเปลี่ยนแปลงของแสงฟลูออเรสเซนส์

วิดีโอแนะนำทีม 10PMlab | มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

เซนเซอร์เพื่อสุขภาพและอาหาร: ทีม MeatU และ Katoeykii

นอกจากสิ่งแวดล้อมแล้ว โปรตีนยังถูกออกแบบมาเพื่อตรวจจับสัญญาณจากร่างกายและอาหาร

• ทีม MeatU (มหาวิทยาลัยมหิดล) พัฒนาเซนเซอร์ตรวจวัดความสดของเนื้อสัตว์ เพื่อแก้ปัญหาการเน่าเสีย พวกเขาออกแบบ E. coli ให้มียีน AmilCP (สีน้ำเงินม่วง) ที่ควบคุมโดยโปรโมเตอร์ PsboA ซึ่งโปรโมเตอร์นี้จะ “เปิด” ก็ต่อเมื่อได้รับ สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) ที่ปล่อยออกมาจากเนื้อที่เริ่มเน่าเสีย ผลคือแบคทีเรียจะผลิตสีน้ำเงินม่วงออกมาเป็นสัญญาณเตือน โดยทีมจะบรรจุแบคทีเรียนี้ในไฮโดรเจลใสเพื่อทำเป็น “สติกเกอร์” ติดบนบรรจุภัณฑ์เนื้อสัตว์

   

• ทีม Katoeykii (โรงเรียนกำเนิดวิทย์) สร้างนวัตกรรม “พลาสเตอร์ปิดแผลอัจฉริยะ” สำหรับแผลเรื้อรัง ซึ่งมักมีเอนไซม์ MMP-2 และ MMP-9 ในระดับสูง พวกเขาออกแบบระบบ “OFF-ON” โดยใช้ AmilCP ในสภาวะปกติ (OFF) โปรตีนจะถูกออกแบบให้เป็นสายเดี่ยวที่บิดเบี้ยว ทำให้ไม่สามารถรวมตัวกันเป็นสีได้ แต่เมื่อเอนไซม์ MMPs ในแผลมาตัด “สายเชื่อม” ที่ออกแบบไว้ โปรตีน AmilCP จะเป็นอิสระและกลับมาจับคู่กัน (Dimerize) กลายเป็นสภาวะ (ON) และปรากฏ “สีน้ำเงิน” ขึ้นบนพลาสเตอร์ เพื่อแจ้งเตือนการอักเสบหรือติดเชื้อ

   

วิดีโอแนะนำทีม MeatU | มหาวิทยาลัยมหิดล

วิดีโอแนะนำทีม Katoeykii | โรงเรียนกำเนิดวิทย์

เม็ดสีชีวภาพ วิศวกรรมโปรตีนสีที่ยั่งยืน

กลุ่มนี้มุ่งเน้นการแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมจากอุตสาหกรรมสีย้อมและเม็ดสีในปัจจุบัน ที่ส่วนใหญ่ใช้สารเคมีจากปิโตรเลียมและโลหะหนัก

• ทีม Powerpuff Ghouls (มหาวิทยาลัยพะเยา) ตั้งเป้าพัฒนาโปรตีนสีเพื่อทดแทน “สีย้อมคราม” (Indigo Dye) แบบดั้งเดิม ซึ่งต้องใช้ทรัพยากรที่ดินและการปลูกพืชจำนวนมาก พวกเขาเลือกโปรตีน mCardinal มาเป็นต้นแบบ และทำการวิเคราะห์ลำดับกรดอะมิโนที่ส่งผลต่อความเป็นสีน้ำเงินและความเข้มโดยจะดัดแปลงพันธุกรรมในตำแหน่งสำคัญ (เช่น 164 และ 64) ให้มีคุณสมบัติคล้ายกับ mMaroon ซึ่งเป็นสีน้ำเงินที่เข้มกว่า เพื่อสร้างสีย้อมที่ยั่งยืน

   

• ทีม Red Flag (จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย) ต้องการสร้างเม็ดสีที่ปลอดภัย ย่อยสลายได้ และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับใช้ในสีในอุตสาหกรรม เช่น packaging โดยใช้ mCherry (โปรตีนเรืองแสงสีแดง) เป็นฐาน เนื่องจาก mCherry แบบเดิมมีจุดอ่อนคือสีซีดจางง่ายเมื่อโดนแสง พวกเขาจึงออกแบบ 3 ลำดับ DNA ใหม่ ให้เม็ดสีที่เข้มขึ้น (Darker) เรืองแสงสว่างขึ้น และเสถียรยิ่งขึ้น

วิดีโอแนะนำทีม Powerpuff Ghouls | มหาวิทยาลัยพะเยา

วิดีโอแนะนำทีม Red Flag | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย 

วัสดุชีวภาพขั้นสูง

กลุ่มสุดท้ายคือทีมที่ผลักดันขอบเขตของโครโมโปรตีนไปสู่การใช้งานรูปแบบใหม่ ทั้งในเชิงสุขภาพและการสร้างพลังงาน

ทีม TU Chromatint (มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์) และ ทีม LigniTech (มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี) ทั้งสองทีมมุ่งเน้นไปที่โปรตีนชนิดเดียวกันคือ C-Phycocyanin (C-PC) ซึ่งเป็นโปรตีนสีน้ำเงินจากไซยาโนแบคทีเรีย แต่มีเป้าหมายต่างกัน

• TU Chromatint สนใจคุณสมบัติทางชีวภาพ (Bioactive) ของ C-PC ที่มีฤทธิ์ต้านมะเร็ง ต้านการอักเสบ และต้านอนุมูลอิสระ ความท้าทายของพวกเขาคือการออกแบบยีน C-PC ใหม่ 3 รูปแบบ ให้อยู่ในข้อจำกัด 1,000 คู่เบส โดยที่ยังคงคุณสมบัติทางยาและสร้างสีใหม่ๆ ได้ เช่น การตัดยีนให้สั้นลง การดัดแปลงตำแหน่งจับสารให้สี หรือการเชื่อมต่อกับโปรตีนสีม่วง (gfasCP)

• LigniTech มีแนวคิดสุดล้ำคือ “โคมไฟมีชีวิต” (Living Street Lamps) พวกเขาต้องการใช้คุณสมบัติการเรืองแสงของ C-PC เพื่อสร้างต้นไม้เรืองแสงสำหรับให้แสงสว่างในเมือง เพื่อลดการพึ่งพาไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิดแบบเดิม

วิดีโอแนะนำทีม TU Chromatint | มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์

วิดีโอแนะนำทีม LigniTech | มหาวิทยาลัยพะเยา

ทีม Iris (มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ และ รร.สวนกุหลาบวิทยาลัย รังสิต) ฉีกแนวไปจากทีมอื่นโดยสิ้นเชิง พวกเขาสนใจโปรตีน Reflectin ที่พบในปลาหมึก โปรตีนชนิดนี้ไม่ได้ “สร้างสี” จากการดูดกลืนแสง (แบบเม็ดสี) แต่สร้าง “สีเชิงโครงสร้าง” (Structural Color) จากการสะท้อนแสง ซึ่งเป็นหลักการเดียวกับการเกิดรุ้งบนปีกผีเสื้อ ทีมจะทำการแสดงออกยีน Reflectin จากปลาหมึก 3 สปีชีส์ และทดสอบว่าสีของมันเปลี่ยนแปลงอย่างไรภายใต้ค่า pH และอุณหภูมิที่ต่างกัน ซึ่งอาจนำไปสู่การพัฒนาไบโอเซนเซอร์รูปแบบใหม่สำหรับการคัดกรองจุลินทรีย์

วิดีโอแนะนำทีม Iris | มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์และโรงเรียนสวนกุหลาบวิทยาลัย รังสิต

จากแนวคิดทั้ง 9 ทีม จะเห็นได้ว่าโครโมโปรตีนในมือของนักชีววิทยาสังเคราะห์รุ่นใหม่ ไม่ได้เป็นเพียง “สี” แต่เป็น “เครื่องมือ” ที่ซับซ้อน ตั้งแต่การตรวจจับสารพิษในน้ำ การเฝ้าระวังอาหาร การแจ้งเตือนการติดเชื้อในแผล การสร้างสีย้อมที่เป็นมิตรต่อโลก ไปจนถึงการสร้างแสงสว่างและการพัฒนายา ผลงานการออกแบบเหล่านี้ได้ถูกส่งไปยัง SIAT Biofoundry เพื่อทำการสังเคราะห์และทดสอบจริง ซึ่งจะเป็นก้าวสำคัญที่พิสูจน์ว่า ไอเดียของนักเรียนไทยจะเป็นจริงได้หรือไม่

มากกว่าการผลิตโปรตีน คือการผลิตนักนวัตกรรมรุ่นใหม่

เป้าหมายสูงสุดของ Thai SynBio Challenge 2025 ไม่ได้หยุดอยู่แค่การค้นพบโปรตีนสีชนิดใหม่ แต่คือการสร้างนักชีววิทยาสังเคราะห์รุ่นต่อไปของไทย การแข่งขันนี้มอบประสบการณ์ตรงที่หาได้ยาก ทั้งในด้านการออกแบบโปรตีน (Computational Protein Design) การทำความเข้าใจผลการทดลองจริง และการคิดเชิงผู้ประกอบการ (Bio-entrepreneurship)

การตัดสินจะเกิดขึ้นในวันที่ 11 พฤศจิกายน 2025 ในงาน SynBio Forum 2025 ซึ่งขณะนี้ ผลการทดลองจริงจาก SIAT Biofoundry ได้ถูกส่งกลับไปยังทุกทีมแล้ว โดยลำดับ DNA ที่ทุกทีมส่งไป ได้ผ่านการสังเคราะห์ โคลนเข้าสู่เวกเตอร์ และทดสอบการแสดงออกใน E. coli เรียบร้อยแล้ว

ในวันตัดสิน แต่ละทีมจะมีเวลา 3 นาทีในการนำเสนอโครงการ ต่อหน้าคณะกรรมการผู้ทรงคุณวุฒิจาก 3 องค์กรชั้นนำ ได้แก่ ตัวแทนจาก SIAT Imperial College London และ สภาอุตสาหกรรมแห่งประเทศไทย

สำหรับ 3 ทีมที่ทำคะแนนได้สูงสุด จะได้รับรางวัลใหญ่ คือการเป็นตัวแทนไปเข้าร่วมการแข่งขัน Synthetic Biological Manufacturing Innovation and Entrepreneurship Competition ณ เมืองเฉิงเต๋อ ประเทศจีน ในช่วงกลางเดือนมกราคม 2026 โดยจะได้รับการสนับสนุนค่าเดินทางและที่พักทั้งหมด นี่คือการสร้างสะพานเชื่อมจาก “ห้องเรียน” สู่ “เวทีระดับนานาชาติ” อย่างแท้จริง เป็นการเตรียมความพร้อมให้บุคลากรที่มีทักษะสูงเหล่านี้ ก้าวขึ้นมาเป็นกำลังสำคัญในการขับเคลื่อนเศรษฐกิจชีวภาพของประเทศต่อไปในอนาคต