ร่างกายของมนุษย์ประกอบด้วยจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์หลายชนิดโดยเฉพาะในลำไส้ ซึ่งหากขาดสมดุลของจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ไปก็จะทำให้เกิดโรคต่าง ๆ ขึ้นได้ ทั้งโรคทางเดินอาหาร โรคภูมิแพ้ และโรคทางเมแทบอลิก เช่น โรคอ้วน โรคเบาหวาน หรือแม้แต่โรคมะเร็ง

ปัจจุบันจึงมีการวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์ดีขึ้นมาหลายชนิดเพื่อช่วยเติมเต็มจุลินทรีย์ที่ขาดหายไปให้กับมนุษย์ ทั้งพรีไบโอติก (prebiotic) โพรไบโอติก (probiotic) และซินไบโอติก (synbiotic)

ร่างกายของมนุษย์ประกอบด้วยจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์หลายชนิดโดยเฉพาะในลำไส้ ซึ่งหากขาดสมดุลของจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ไปก็จะทำให้เกิดโรคต่าง ๆ ขึ้นได้ ทั้งโรคทางเดินอาหาร โรคภูมิแพ้ และโรคทางเมแทบอลิก เช่น โรคอ้วน โรคเบาหวาน หรือแม้แต่โรคมะเร็ง

ปัจจุบันจึงมีการวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์ดีขึ้นมาหลายชนิดเพื่อช่วยเติมเต็มจุลินทรีย์ที่ขาดหายไปให้กับมนุษย์ ทั้งพรีไบโอติก (prebiotic) โพรไบโอติก (probiotic) และซินไบโอติก (synbiotic)

โดยผลิตภัณฑ์เหล่านี้ต้องผ่านกระบวนการคัดกรองจุลินทรีย์มาอย่างยาวนานและซับซ้อน ซึ่งในอนาคตอันใกล้อาจมีการใช้เชื้อที่ผ่านการวิศวกรรมจนได้คุณสมบัติใหม่เพิ่มเติมหรือดีกว่าเดิมเพื่อประโยชน์ด้านการเป็นอาหารเสริมสุขภาพ และการช่วยเฝ้าระวังหรือรักษาโรคอย่างเฉพาะเจาะจง

ทั้งนี้ผลิตภัณฑ์จุลินทรีย์ดังกล่าวอาจสร้างขึ้นโดยอาศัยความรู้ที่เรียกว่า ‘ชีววิทยาสังเคราะห์ (Synthetic Biology)’ ซึ่งใช้หลักการทางวิศวกรรมชีวเคมีในการออกแบบและสร้างระบบชีวภาพ จนได้เป็น ‘วงจรยีน (gene circuit)’ ในเซลล์ ซึ่งเปิด-ปิดการทำงานของยีนบางอย่างได้อย่างจำเพาะ โดยอาศัยการตอบสนองสัญญาณหรือตัวกระตุ้นจากสิ่งแวดล้อม ทำให้แจ้งเตือนการเกิดโรค ย่อยสลายสารพิษ หรือรักษาโรคได้

เราอาจออกแบบวงจรยีนให้เซลล์ตรวจสอบสารแปลกปลอม เช่น miRNA, ชิ้นส่วนที่มีความจำเพาะกับเนื้องอก, ไบโอมาร์กเกอร์ (biomarker) ต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็นโปรตีน เพปไทด์ สารเมแทบอไลต์ และทำให้เซลล์ตอบสนองหรือมีฟังก์ชันในลักษณะต่าง ๆ

เช่น เมื่อเซลล์เจอเนื้องอกแล้วทำให้เซลล์ตายไปพร้อมกับเนื้องอก ทำให้ยาออกฤทธิ์จำเพาะที่ หรือทำให้เกิดการปล่อยสารบางอย่างเพื่อกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกัน

ตัวอย่างงานวิจัย เช่น ปี 2017 มีนักวิจัยทำให้แบคทีเรีย อี. โคไล (E. coli) บ่งชี้ภาวะอักเสบในลำไส้หนูได้สำเร็จ โดยสร้างวงจรยีนของ E. coli เพื่อตรวจหาตัวบ่งชี้ภาวะอักเสบในลำไส้หรือ ‘สารเตตระไทโอเนต (tetrathionate)’ ซึ่งหากมีการอักเสบในลำไส้ จะมีการบ่งชี้ความผิดปกติในรูปแบบการทำให้สีของอุจจาระเปลี่ยนแปลงไป เพื่อให้สังเกตเห็นความผิดปกติได้ด้วยตาเปล่า แบคทีเรียที่ผ่านการพัฒนาขึ้นนี้สามารถอาศัยและออกฤทธิ์ในลำไส้หนูได้นานถึง 6 เดือน จึงใช้บ่งชี้ภาวะการอักเสบได้ยาวนาน

ที่ล้ำไปกว่านั้นได้มีการวิศวกรรมแบคทีเรีย E. coli เพื่อใช้ตรวจหาตัวบ่งชี้ภาวะเลือดไหลในลำไส้หมู โดยแบคทีเรียดังกล่าวจะเปล่งแสงเมื่อมีเลือดไหลในลำไส้ โดยในการทดสอบมีการบรรจุ E. coli นี้ในไมโครแคปซูล (microcapsule) พร้อมกับชิป (chip) ที่ทำหน้าที่ตรวจวัดแสง สัญญาณบ่งชี้ที่แสดงผลออกมาจะทำให้เกษตรกรทราบว่าหมูตัวไหนป่วย และนำไปรักษาได้ทันการ

ทั้งนี้ในอนาคตเราอาจออกแบบวงจรยีนเพื่อทำให้เซลล์จุลินทรีย์จำเพาะบางชนิดทำหน้าที่ตรวจสอบสารแปลกปลอมต่าง ๆ หรือชิ้นส่วนที่มีความจำเพาะกับเนื้องอก, ออกแบบให้เป็นไบโอมาร์กเกอร์ชนิดต่าง ๆ และทำให้เซลล์ตอบสนองหรือมีฟังก์ชันในลักษณะทำนองเดียวกับตัวอย่างที่กล่าวถึงข้างต้น, ออกแบบให้เป็นยาที่ออกฤทธิ์อย่างจำเพาะ หรือกระทั่งออกแบบให้เป็นตัวช่วยปล่อยสารกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกัน