งานวิจัยเอนไซม์ที่น่าสนใจ

ประพิมพ์พักตร์ เถื่อนสุคนธ์
วิจัยวิทยาศาสตร์การแพทย์

เอนไซม์ (enzyme) เป็นสารชีวโมเลกุลพวกโปรตีนที่สามารถช่วยเร่งปฏิกิริยาใน
ลักษณะค่อนข้างจำเพาะเอนไซม์ทุกชนิดจะมีส่วนที่เรียกว่า active site ซึ่งเป็นส่วนสำคัญที่เกี่ยวข้องกับ
ปฏิกิริยา เพราะเป็นส่วนที่มีรูปแบบเหมาะต่อการจับกันระหว่างเอนไซม์กับ substrate ในลักษณะ
เหมาะเหมือน แม่กุญแจกับลูกกุญแจ จึงสามารถนำมาใช้ประโยชน์ตามที่ต้องการ(1) ได้แก่ งานวิจัย
วิเคราะห์ เช่นใช้ alcohol dehydrogenase เพื่อหาค่า ethanol ผลิตภัณฑ์ทางอุตสาหกรรม เช่น
ผลิตน้ำตาล fructose จาก glucose โดยใช้ glucose isomerase ปรับปรุงและเพิ่มประสิทธิภาพ
ของขบวนการผลิต เช่น ใช้ catalase ซึ่งจะทำให้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์แตกตัวได้ oxygen ที่สำคัญในการ
ผลิตพลาสติก ปรับปรุงผลิต-ภัณฑ์ เช่น ใช้ lactase เพื่อป้องกันไอศครีมเป็นเกล็ดเนื่องจากการตกผลึก
ของ lactose และ ทางการแพทย์ เอนไซม์หลายชนิดสามารถนำมาเตรียมเป็นยาได้ ทั้งเพื่อเป็นยา
สำหรับทดแทนรักษาโรค บรรเทาสภาวะผิดปกติในร่างกาย หรือป้องกันโรค เช่น


1. มะเร็ง (cancer) ซึ่งเป็นโรคร้าย ชนิดหนึ่งที่ปัจจุบันยังเป็นปัญหาในการรักษาให้หายขาด สำหรับการใช้เอนไซม์เพื่อเป็นยาในการรักษามะเร็งนั้นเป็นความพยายามอย่างหนึ่งในวงการแพทย์ที่จะเอา
ชนะโรคนี้ ซึ่งปรากฏว่ามะเร็งบางประเภท เช่น lymphocytic leukemia และ myelogenous leukemia สามารถรักษาได้โดยใช้เอนไซม์บางอย่าง เช่น asparaginase, glutaminase asparaginase และ carboxypeptidase G1 เป็นต้น


2. โรคพันธุกรรม (genetic disease) ผู้ป่วยบางรายขาดเอนไซม์บางชนิดมาแต่กำเนิด จึงจำเป็นต้องใช้เอนไซม์ทดแทนเพื่อให้เกิดกระบวนการเมตาบอลิซึมในร่างกาย(2) เช่น Gaucher ใช้ alpha galactosidase A เป็นต้น


3. โรคเลือดแข็งตัวในกระแสเลือดชนิดเฉียบพลัน (acute thromboembolic vascular disease) เป็นโรคที่มักเกิดในผู้สูงอายุสาเหตุจากความบกพร่องของเอนไซม์ 2 ระบบ จึงต้องใช้เอนไซม์ที่สามารถเปลี่ยนแปลงการทำงานของเอนไซม์ทั้ง 2 ระบบนี้ เช่น streptokinase


4. ภาวะตกเลือดผิดปกติ (hemorr-hagic disorder) โดยใช้เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการแข็งตัว
ของเลือดโดยตรง เช่น serine protease ที่จำเป็นในการผลิต fibrin clot(3)


5. ภาวะย่อยอาหารผิดปกติ (digestive disorder) เอนไซม์ที่เตรียมเป็นเภสัชภัณฑ์เพื่อการ
นี้มีหลายชนิด เช่น pancrelipase, amylase, cellulase, lactase และ pepsin


6. ภาวะอักเสบ (inflammation) เอนไซม์บางชนิดเช่น superoxide dismutase หรือ collagenase สามารถช่วยได้


7. โรคภูมิแพ้ (allergy) เป็นโรคที่เกิดจากสภาวะการณ์ผิดปกติจากการเหนี่ยวนำโดยแอนติเจน สามารถป้องกันหรือรักษาโดยใช้เอนไซม์ เช่น penicillinase ใช้สำหรับผู้ป่วยที่แพ้ penicillin

จุลินทรีย์เพื่อการผลิตเอนไซม์

ในการใช้จุลินทรีย์เพื่อการผลิตเอนไซม์จะต้องมีจุลินทรีย์ซึ่งสามารถให้เอนไซม์ตามต้องการได้ก่อน โดยจุลินทรีย์ที่ใช้มักจะมีการศึกษาคุณสมบัติต่างๆ จนจัดเป็นสายพันธุ์มาตรฐาน (standard strain) โดยทั่วไปมักเป็นพวก mesophile เพราะจะได้เอนไซม์ที่สามารถทำงานที่อุณหภูมิประมาณ 37 องศาเซลเซียส (เอนไซม์เหล่านี้มักไม่ทนความร้อนสูงเกินกว่า 50 องศาเซลเซียส) แต่บางครั้งพบว่าเอนไซม์ที่จะนำไปใช้ประโยชน์
โดยเฉพาะทางด้านโรงงาน จำเป็นต้องทนความร้อน และทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงกว่านี้ จุลินทรีย์ที่เป็นแหล่งเอนไซม์ดังกล่าว จึงควรเป็นพวก thermophile เช่น alpha amylase จากเชื้อ Bacillus stearothermophilus เจริญที่ 55 องศาเซลเซียส ทนความร้อนถึง 80 องศาเซลเซียส จะเห็นว่า การผลิตเอนไซม์จากจุลินทรีย์มีข้อได้เปรียบกว่าจากสิ่งมีชีวิตชั้นสูงในด้านสามารถนำไปใช้ในปฏิกิริยาที่ขึ้น
กับอุณหภูมิต่างๆ นอกจากนี้ยังเจริญเร็ว วิธีการเพาะเลี้ยงไม่ยุ่งยาก และง่ายต่อการควบคุม การผลิตเอนไซม์ จึงมีแนวโน้มที่จะอาศัยจุลินทรีย์เป็นแหล่งผลิตเพิ่มขึ้นซึ่งเป็นความก้าวหน้า อย่างหนึ่งทางเทคโนโลยีด้านชีวภาพ (biotechnology) ที่พยายามใช้สิ่งมีชีวิตที่มีอยู่ให้เกิดประโยชน์มากที่สุด เพื่อแก้ปัญหาต่าง ๆ ทั้งด้านการผลิต การกำจัดของเสีย รวมทั้งการนำของเสียเหล่านั้นกลับมาใช้
ประโยชน์อีกแต่การใช้จุลินทรีย์เพื่อผลิตเอนไซม์ก็มีข้อเสีย เช่น ต้องคอยระวังการปนเปื้อนจากจุลินทรีย์
ชนิดอื่นขณะเพาะเลี้ยง หรือเกิดการกลายพันธุ์ (mutation) ที่อาจมีผลกระทบต่อการผลิต

การเพิ่มปริมาณการผลิตเอนไซม์จากจุลินทรีย์

เมื่อมีจุลินทรีย์ที่สามารถผลิตเอนไซม์ ตามต้องการ แต่ผลผลิตยังไม่เป็นที่พอใจ ปริมาณที่ได้ยังไม่สูงพอ จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องปรับปรุงกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการผลิต ซึ่งทำได้ดังนี้

1. ปรับปรุงสายพันธุ์โดยการปรับปรุง และเปลี่ยนแปลงยีน ด้วยวิธีทาง geneticmanipulation หรืออาจใช้วิธี protoplast fusion, recombinant DNA technology ฯลฯ อันเป็นความก้าวหน้าทางด้าน
วิศวกรรมพันธุศาสตร์ (genetic engineering)

2. ปรับปรุงสภาพแวดล้อม ในการปรับปรุงสายพันธุ์บางครั้งเสียเวลา และค่าใช้จ่ายมากในการ screen หาสายพันธุ์ใหม่ที่ต้องการ การปรับปรุงสภาพแวดล้อมด้วยวิธี environ- mental manipulation จึงเป็นอีกวิธีที่นำมาใช้เพื่อเพิ่มปริมาณการผลิตเอนไซม์จากจุลินทรีย์ได้ ซึ่งอาจทำได้โดยการเปลี่ยนแปลง ความเป็นกรดด่าง (pH) อากาศ (aeration) อุณหภูมิอาหารเลี้ยงเชื้อที่กำลังอยู่ในกระบวนการ enzyme fermentation แต่วิธีที่ใช้มากคือการเปลี่ยนสูตรอาหาร (medium composition)


ในปฏิกิริยาบางอย่างที่ไม่จำเป็นต้องใช้เอนไซม์บริสุทธิ์มาก ๆ มักเตรียมเอนไซม์โดยมีขั้นตอนน้อยที่สุดในการทำให้บริสุทธิ์ ทั้งนี้เพื่อลดค่าใช้จ่ายและป้องกันการสูญเสีย



หนังสืออ้างอิง

1. Davis BD., Dulbecco R., Eison HN., Ginsberg LS. Microbiology. 3rd ed. Hagerstown : Harper & Row, Publishers, 1980 : 138.

2. Desnick RJ., Krivit W., Berhloter RW. Enzyme therapy in genetic disease. Baltimore : Williams & Wilkins, 1973 : 120.

3. Sherry S., Fletcher AP. Proteolytic enzymes : a therapeutic evaluater. Clin Pharmacol Ther 1960; 1 : 202-26.

จากเว็บ http://202.129.59.198/rdi/html/prapim.html

ป้าวันดีเอ็มไซ.m4v

ความรู้เรื่องเอนไซม์ (พลังแห่งชีวิต)

ความรู้เรื่องเอนไซม์
หากจะกล่าวถึงเอนไซม์มีหลายท่านอาจจะเคยรับทราบถึงประโยชน์ เอนไซม์จัดอยู่ในสารชีวโมเลกุลที่พบในสิ่งมีชีวิต มีความจำเป็นขนาดที่เคยมีผู้กล่าวว่า ขาดลมหายใจเพียง 3-5 นาทีเราตายแต่หากเราขาดเอนไซม์เพียง 30 วินาทีเราตายทันที
เอนไซม์พบได้ในร่างกาย โดยมีหน้าหลัก คือ แปรเปลี่ยนสารอาหารหรือที่มักเรียกว่ากระบวนการย่อยและเผาพลาญสารอาหารให้เกิดเป็นพลังงาน เพื่อแปรเปลี่ยนเป็นเนื้อเยื่อ อวัยวะและระบบที่สำคัญของร่างกาย เช่น ระบบหาย,ระบบไหลเวียนโลหิต,ระบบภูมิคุ้มกัน,ระบบย่อยอาหาร หากขาดเอนไซม์จะมีผลต่อการเสียสมดุลของร่างกาย เกิดภาวะแห่งความเสื่อมนำมาโรคภัยอันตรายมาสู่ร่างกาย
เอนไซม์ในร่างกายเมื่อถูกใช้ไปนานๆจะหร่อยหลอลงเรื่อยๆ ต้องมีการเติมอย่างสม่ำเสมอ โดยการเติมสามารถเติมได้จากเอนไซม์ที่มีอยู่ในธรรมชาติซึ่งมักพบในอาหารสด เช่น ผลไม้ที่เพิ่งสุกคาต้น,เนื้อปลาสด เป็นต้น แต่เอนไซม์ในธรรมชาติมีจุดอ่อน คือ หากผ่านการทำเป็นอาหาร (ต้ม ผัด แกง ทอด) อุณหภูมิเกิน 40 องศาเซลเซียส หรือ การฉายรังสี/การเคลือบ (แว๊กซ์ผิว เช่น ส้ม) เมื่ออาหารผ่านกระบวนการเหล่านี้ เอนไซม์จะเสื่อมสภาพไป
การดำเนินชีวิตในปัจจุบันเต็มไปด้วยความเร่งรีบ เราไม่มีเวลามากพอที่จะเลือกอาหารสดๆมารับประทานได้ อาหารส่วนใหญ่ผ่านการปรุงและผ่านกระบวนการถนอมอาหารซึ่งเป็นสาเหตุให้เอนไซม์เสื่อมสลายไป เหมือนกับว่าเรากิน อาหารไร้ชีวิตหรือซากอาหารเข้าไปในร่างกาย ดังนั้น ควรจะมีทางเลือกในการเสริมเอนไซม์อื่นๆเพิ่มเข้ามานั้น คือ การใช้ผลิตภัณฑ์เสริมอาหารช่วย เพื่อปรับสภาพสมดุลร่างกายในระดับเซลล์ สุขภาพแข็งแรงห่างไกลโรคภัยและเพื่อสุขภาพที่ยั่งยืนตลอดไป