เรียบเรียงโดย : ดร. ยุวเรศ มลิลา

ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ

      วงการวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทางอาหารมีเรื่องให้ต้องว้าวกันอีกครั้ง เมื่อ Nature Communications ตีพิมพ์ผลงานวิจัยจากคณะวิจัยนำทีมโดย Osaka University ประเทศญี่ปุ่น (Kang et al., 2021) เมื่อวันที่ 24 สิงหาคม ที่ผ่านมา โดยทางคณะวิจัยได้ทดลองสร้าง เนื้อสัตว์สังเคราะห์ หรือ lab-grown meat ที่มีเลียนแบบสเต็กเนื้อวากิวขึ้นภายในห้องทดลองสำเร็จ โดยนำเทคนิคการพิมพ์สามมิติ (3D printing) มาช่วยในการเตรียมเส้นใยเนื้อสัตว์

      “เนื้อสัตว์สังเคราะห์” หรือ “เนื้อสัตว์ที่ได้จากการเพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการ” (Lab-grown meat, Cultured meat)  หมายถึงชิ้นเนื้อที่ได้จากการนำส่วนของเนื้อเยื่อหรือเซลล์ของสัตว์ต้นแบบมาสกัดให้ได้เซลล์ต้นกำเนิดที่รู้จักกันในชื่อ สเต็มเชลล์ (stem cells) แล้วนำไปเพาะเลี้ยงบนจานเพาะเชื้อให้เซลล์มีจำนวนเพิ่มขึ้น แล้วกระตุ้นให้เซลล์เปลี่ยนรูปร่างจากเซลล์กลมๆ ให้มีลักษณะเป็นเส้นใย เกาะตัวกันเป็นแผ่นคล้ายเส้นใยกล้ามเนื้อในเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต เมื่อเซลล์เพาะเลี้ยงมีจำนวนเพิ่มขึ้นเท่าที่ต้องการ ก็สามารถนำมาปรุงอาหารได้เหมือนเนื้อสัตว์ ความคิดในการใช้เนื้อสัตว์สังเคราะห์เพื่อเป็นอาหารเริ่มปรากฏขึ้นขึ้นตั้งแต่ปี ค.ศ. 1991 และเริ่มจริงจังขึ้นตั้งแต่ช่วงปี ค.ศ. 2000 ในช่วงต้น เนื้อสัตว์สังเคราะห์ที่ได้ยังเน้นเป็นเซลล์กล้ามเนื้อลาย (skeletal muscle) ซึ่งทำให้เนื้อสัมผัสของชิ้นเนื้อที่ได้แตกต่างจากเนื้อสัตว์จริงที่มีไขมันและเนื้อเยื่อเกี่ยวพันเป็นองค์ประกอบด้วย ซึ่งต่อมาทางนักวิทยาศาสตร์ก็เพาะเลี้ยงเซลล์ไขมัน และเซลล์เนื้อเยื่อเกี่ยวพัน แยกจากการเพาะเลี้ยงเซลล์กล้ามเนื้อลาย เพราะเซลล์แต่ละชนิดต้องใช้ชนิดของอาหารเพาะเลี้ยงที่แตกต่างกัน แล้วค่อยแต่ละส่วนมาผสมกัน จนได้เนื้อสัตว์สังเคราะห์ที่มีเนื้อสัมผัสใกล้เคียงเนื้อจริงมากขึ้น แต่เนื้อสังเคราะห์ที่ได้ออกมามักอยู่ในรูปของเนื้อบดมากกว่าเนื้อเป็นชิ้นๆ (whole muscle หรือ whole cut)

     ทางคณะวิจัยจาก Osaka University ใช้เซลล์ต้นกำเนิดกล้ามเนื้อลาย และเซลล์ต้นกำเนิดไขมันจากกล้ามเนื้อตรงมุมขากรรไกรจากวัวสายพันธุ์ Japanese Black นำเซลล์แต่ละชนิดมาเตรียมเป็น “หมึกชีวภาพ” สำหรับพิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์สามมิติ ซึ่งเครื่องพิมพ์ก็จะฉีดหมึกชีวภาพออกมาเป็นเส้นตั้งยาวๆ เหมือนเส้นสปาเก็ตตี้เล็กๆ ที่ตั้งขึ้น โดยเวลาฉีด ทางคณะวิจัยฉีดหมึกลงไปในพิมพ์สี่เหลี่ยมที่มีลักษณะเป็นชั้นเจล 3 ชั้น ชั้นตรงกลางเป็นเจลเจลาติน ส่วนด้านบนและล่างเป็นเจลที่เตรียมจากสารละลายคอลลาเจนนาโนไฟเบอร์ (collagen nanofiber solution, CNFs) โดยคอลลาเจนที่ใช้เตรียมจากส่วนของเส้นเอ็นที่ยึดกระดูกกับกล้ามเนื้อ (tendon) ชั้น CNFs ทำหน้าที่เป็นเป็นฐานให้ส่วนหัวและท้ายของเส้นหมึกยึดเกาะไว้ ในพิมพ์แต่ละชิ้นสามารถบรรจุเส้นหมึกชีวภาพได้ 25 เส้น พอสั่งพิมพ์เสร็จ ก็จะทิ้งให้เส้นหมึกชีวภาพเซ็ตตัว แล้วนำทั้งพิมพ์นี้ไปบ่มในอาหารเลี้ยงเซลล์ที่เหมาะกับเซลล์แต่ละชนิด ซึ่งทางคณะวิจัยพบว่า เจลเจลาตินจะช่วยให้เส้นหมึกอยู่ตัวเป็นเส้นตรงในระหว่างการเพาะเลี้ยง และส่วนฐาน CNFs จะเป็นตัวช่วยให้เส้นหมึกชีวภาพมีที่ยึดเกาะนี้ และจะทำให้ได้เซลล์กล้ามเนื้อที่อยู่ในเส้นหมึกมีลักษณะเป็นเส้นยาว (fibrous) ไม่ม้วนตัวเป็นก้อนกลมๆ ซึ่งมีโครงสร้างที่ใกล้เคียงกับเส้นใยกล้ามเนื้อมากกว่า ซึ่งวิธีนี้ทางคณะวิจัยเรียกว่า “tendon-gel-integrated bioprinting” (TIP) หลังจากเพาะเลี้ยงเซลล์จนครบตามเวลาที่ต้องการ หลังจากเพาะเลี้ยงเซลล์ครบตามเวลาที่กำหนด ก็แกะเส้นหมึกชีวภาพนี้ออกจากเจลเจลาตินโดยนำไปบ่มที่ 37 องศาเซลเซียส เจลาตินก็จะละลายไปเหลือไว้แต่เส้นหมึกชีวภาพของเส้นใยกล้ามเนื้อ เส้นหมึกของเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน และเส้นหมึกของเซลล์ไขมัน หลังจากนั้น คณะวิจัยจึงนำเส้นหมึกแต่ละชนิดมาทำให้ติดกันโดยใช้เอนไซม์ทรานกลูตามิเนส (หรือที่คุ้นเคยกันในชื่อของ meat glue) โดยให้มีสัดส่วนของเส้นหมึกกล้ามเนื้อลาย เนื้อเยื่อเกี่ยวพัน และไขมัน ให้ใกล้เคียงกับลักษณะของเนื้อสเต็กวากิว

    แม้ว่ารูปของ cultured Wagyu steak ในผลงานตีพิมพ์นี้จะยังมีขนาดประมาณ 1 ถึง 1.5 ซม. แต่ก็แสดงความก้าวหน้าในงานวิจัยด้านเนื้อสัตว์สังเคราะห์ และความเป็นไปได้ในขยายขนาดการผลิตเนื้อสัตว์สังเคราะห์ที่เป็น whole cut เพื่อผลิตในระดับอุตสาหกรรม

     There are always two sides of a coin ในขณะที่ตลาดเนื้อสัตว์สังเคราะห์เริ่มเติบโต ในช่วงแรกกลุ่มผู้เล่นเน้นที่บริษัท start-ups แต่หลังจากนั้นไม่นานบริษัทผู้ผลิตผลิตภัณฑ์จากเนื้อสัตว์รายใหญ่ หรือแม้กระทั่งเซเลบริตี้ เช่น บิล เกตส์ เข้ามาร่วมเป็นผู้เล่นด้วย ยิ่งเสริมความน่าสนใจในตลาดเนื้อสัตว์สังเคราะห์เพิ่มมากยิ่งขึ้น แต่ในทางกลับกัน เป็นที่น่าสนใจว่าหากเนื้อสังเคราะห์ก้าวเข้ามามีบทบาทในตลาดเนื้อสัตว์แล้วนั้น จะเกิดผลกระทบต่อตลาดปศุสัตว์ ห่วงโซ่อุปทานในธุรกิจการเลี้ยงสัตว์และผลิตเนื้อสัตว์ รวมถึงประเทศที่ยังต้องพึ่งพาการผลิตปศุสัตว์เพื่อเป็นรายได้หลักแก่ประเทศอย่างไรบ้าง

สามารถอ่านบทความทางวิชาการฉบับเต็มได้ที่ https://www.nature.com/articles/s41467-021-25236-9#Sec311

Kang, DH., Louis, F., Liu, H. et al. Engineered whole cut meat-like tissue by the assembly of cell fibers using tendon-gel integrated bioprinting. Nat Commun 12, 5059 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-25236-9