ประโยชน์กับชุมชน-สังคม-ประเด็นร้อน
**งานวิจัยพื้นฐานระบบภูมิคุ้มกันของกุ้ง นำไปสู่ผลิตภัณฑ์ยกระดับการเลี้ยงกุ้งภาคอุตสาหกรรม**
รศ.ดร.กุลยา สมบูรณ์วิวัฒน์ ภาควิชาชีวเคมี คณะวิทยาศาสตร์
กุ้งกุลาดำ (Tiger prawn; ชื่อวิทยาศาสตร์: Penaeus monodon) และกุ้งขาววานาไม (Pacific White shrimp; ชื่อวิทยาศาสตร์: Litopenaeus vannamei) เป็นสัตว์น้ำที่มีมูลค่าทางเศรษฐกิจ สร้างรายได้หลักให้แก่เกษตรกรในประเทศไทย เนื่องจากได้รับความนิยมในการบริโภคทั้งในประเทศและต่างประเทศ ผลผลิตกุ้งส่วนใหญ่ที่ได้มาจากการเพาะเลี้ยงทำให้มีการผลิตกุ้งเพียงพอต่อความต้องการบริโภค ในปี พ.ศ. 2562 ประเทศไทยผลิตกุ้งได้มากถึง 4.3 แสนตัน โดยเป็นกุ้งที่ได้จากการเพาะเลี้ยง 3.96 แสนตัน หรือคิดเป็นร้อยละ 92 อย่างไรก็ดีการเพาะเลี้ยงกุ้งมักประสบปัญหาการติดเชื้อ อาทิ โรคจุดด่าง เกิดจากการติดเชื้อแบคทีเรีย Vibrio sp. มักพบในช่วงกุ้งอายุ 3-7 สัปดาห์ ทำให้กุ้งเกิดสีซีดเป็นจุดๆ หรือเป็นแถบบนหลัง นอกจากนี้ยังพบโรคตัวแดงดวงขาว เกิดจาก White Spot Syndrome Virus (WSSV) เป็นไวรัสในสกุล Whispovirus (ภาพที่ 1) ทำให้เกิดจุดขาวหรือดวงขาวมีขนาด เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1 ถึง 2 มิลลิเมตรที่บริเวณใต้เปลือก กุ้งที่เป็นโรคดวงขาวมีอัตราการตายสูงถึง 80 ถึง 100 เปอร์เซ็นต์ ภายในระยะเวลา 4 ถึง 5 วัน พบการระบาดของโรคของกุ้งทะเลเหล่านี้ได้ทางภาคตะวันออกของประเทศ ในจังหวัดระยอง จันทบุรี และในภาคใต้ตั้งแต่จังหวัดชุมพร สุราษฎร์ธานี นครศรีธรรมราช สงขลา และจังหวัดปัตตานี จะเห็นได้ว่าโรคระบาดในกุ้งเป็นปัญหาสำคัญต่อเกษตรกรผู้เลี้ยงกุ้งในทุกพื้นที่ของประเทศไทย ส่งผลให้ผลผลิตกุ้งเลี้ยงปี 2564 โดยรวมอยู่ที่ 280,000 ตัน ทั้งนี้ต้นทุนแฝงจากการเสียหายจากโรค ส่งผลกระทบต่อต้นทุนการผลิตของเกษตรกร จึงเป็นปัญหาที่ต้องการแก้ไขอย่างจริงจังจากทุกภาคส่วน
ภาพที่ 1 – เชื้อโรคที่ก่อให้เกิดปัญหาการเพาะเลี้ยงกุ้งกุลาดำ
ภาพที่ 2 – รศ.ดร.กุลยา สมบูรณ์วิวัฒน์ และทีมงาน ออกภาคสนามเพื่อศึกษาการระบาดของโรคในกุ้ง
รศ.ดร.กุลยา สมบูรณ์วิวัฒน์ และทีมงาน ศูนย์เชี่ยวชาญเฉพาะทางด้านอณูชีววิทยาและจีโนมกุ้ง ภาควิชาชีวเคมี คณะวิทยาศาสตร์ ประกอบด้วย ศ.ดร.อัญชลี ทัศนาขจร และ ดร.เปรมฤทัย สุพรรณกูล มีความสนใจเกี่ยวกับยีนของกุ้งที่มีบทบาทในระบบภูมิคุ้มกัน (ภาพที่ 2) ทางทีมวิจัยได้ค้นพบโปรตีน Anti-lipopolysaccharide factor (ALF) ในกุ้งกุลาดำ ซึ่งมีหลายแบบหรือไอโซฟอร์ม (isoform) ซึ่งมีการจัดเรียงตัวของยีนบนจีโนมและการแสดงออกตอบสนองต่อการติดเชื้อแบคทีเรีย Vibrio parahaemolyticusAHPND ก่อโรคตายด่วน และเชื้อไวรัสตัวแดงดวงขาวแตกต่างกัน ทั้งนี้ไอโซฟอร์มหลัก คือ ALFPm3 ซึ่งเป็นโปรตีนที่มีประจุสุทธิเป็นบวก และมีขนาด 11.3 กิโลดาลตัน ซึ่งมีการแสดงออกในกุ้งที่ติดเชื้อแบคทีเรีย Vibrio ถูกควบคุมผ่านวิถีการส่งสัญญาณ Toll และ IMD (ภาพที่ 3) นอกจากนี้ทีมวิจัยของ ดร.กุลยา ยังสามารถผลิตเปปไทด์ต้านจุลชีพ ALFPm3 ในรูปแบบโปรตีนรีคอมบิแนนท์ (rALFPm3) ได้เป็นผลสำเร็จ โดยโปรตีน rALFPm3 นี้ออกฤทธิ์ฆ่าแบคทีเรียกลุ่มวิบริโอโดยไปจับเซลล์แบคทีเรียและทำให้เยื่อหุ้มเซลล์รั่วและตาย และนอกจากนี้โปรตีน rALFPm3 สามารถฆ่าเชื้อไวรัสตัวแดงดวงขาวโดยไปจับกับโปรตีนโครงสร้างของไวรัส ทำให้ไวรัสถูกทำลายเช่นกัน (ภาพที่ 1)
องค์ความรู้ดังกล่าวได้นำมาสู่แนวทางในการเสริมภูมิคุ้มกันให้กับกุ้งกุลาดำ ได้แก่
- การนำโปรตีน rALFPm3 ไปใช้ในฟาร์มกุ้ง โดยการแช่ลูกกุ้งระยะ postlarvae ในสารละลายโปรตีน rALFPm3 ก่อนนำลงไปเลี้ยงในบ่อดิน พบว่าช่วยลดการติดเชื้อ parahaemolyticus AHPND ได้
- การให้อาหารที่เสริม rALFPm3 (ภาพที่ 4) กับกุ้งยังช่วยกระตุ้นการแสดงออกยีนในระบบภูมิคุ้มกันให้มากขึ้นทำให้กุ้งมีความทนต่อการติดเชื้อไวรัสตัวแดงดวงขาวสูงขึ้น ซึ่งจะเป็นแนวทางในการนำเปปไทด์ต้านจุลชีพ ALFPm3 ทดแทนการใช้ยาปฏิชีวนะเพื่อแก้ปัญหาการติดเชื้อก่อโรคจากแบคทีเรียและไวรัสในฟาร์มกุ้งนั่นเอง
ผลงานวิจัยนี้ได้สร้างองค์ความรู้พื้นฐานด้านการควบคุมแสดงออกและกลไกการทำงานของเปปไทด์ต้านจุลชีพ ALFPm3 ที่นำไปสู่การประยุกต์ใช้โปรตีน rALFPm3 ทดแทนยาปฏิชีวนะเพื่อแก้ปัญหาการติดเชื้อก่อโรคที่มีความรุนแรงในฟาร์มกุ้งได้ ผลงานของ รศ.ดร.กุลยา สมบูรณ์วิวัฒน์ และทีมงาน ชิ้นนี้ได้รับรางวัลการวิจัยแห่งชาติ : รางวัลผลงานวิจัย ประจำปีงบประมาณ 2565 สาขาเกษตรศาสตร์และชีววิทยา ระดับดีมาก จากสำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.)
ภาพที่ 3– การแสดงออกของยีน ALFPm ที่ตอบสนองต่อการติดเชื้อแบคทีเรีย Vibrio และไวรัส WSSV ในกุ้งกุลาดำ
ภาพที่ 4 – อาหารเลี้ยงกุ้งสูตรเสริมโปรตีน rALFPm3 พัฒนาโดย รศ.ดร.กุลยา สมบูรณ์วิวัฒน์ และทีมวิจัย
เอกสารอ้างอิง
- Tharntada, S., Somboonwiwat, K., Rimphanitchayakit, V., Tassanakajon, A. 2008. Anti-lipopolyscacharide factors from the black tiger shrimp, Penaeus monodon, are encoded
by two genomic loci. Fish & Shellfish Immunology. 24, 46-54.
- Tharntada, S., Ponprateep, S., Somboonwiwat, K., Liu, H., Soderhall, I., Soderhall, K.,Tassanakajon, A. 2009. Role of anti-lipopolysaccharide factor from the black tiger shrimp,
Penaeus monodon, in protection from white spot syndrome virus infection. Journal of General Virology. 90, 1491-1498.
- Ponprateep, S., Somboonwiwat, K., Tassanakajon, A. 2009. Reconbinant anti-lipopolysaccharide factor isoform 3 and the prevention of vibriosis in the black tiger
shrimp, Penaeus monodon. Aquaculture. 289, 219-224.
- Ponprateep, S., Tharntada, S., Somboonwiwat, K., Tassanakajon, A. 2012. Gene silencing reveals a crucial role for anti-lipopolysaccharide factors from Penaeus monodon in the
protection against microbial infections. Fish & Shellfish Immunology. 32, 26-34.
5. Jaree, P., Tassanakajon, A., Somboonwiwat, K. 2012. Effect of the anti-lipopolysaccharide factor isoform 3 (ALFPm3) from Penaeus monodon on Vibrio harveyi cells. Development and Comparative Immunology. 38, 554-560.
- Suraprasit, S., Methatham, T., Jaree, P., Phiwsaiya, K., Senapin, S., Hirono, I., Lo, C.F., Tassanakajon, A., Somboonwiwat, K. 2014. Anti-lipopolysaccharide factor isoform 3 from Penaeus monodon (ALFPm3) exhibits antiviral activity by interacting with WSSV structural proteins. Antiviral Research. 110, 142-150.
- Methatham, T., Boonchuen, P., Jaree, P., Tassanakajon, A., Somboonwiwat, K. 2017. Antiviral action of the antimicrobial peptide ALFPm3 from Penaeus monodon against
white spot syndrome virus. Development and Comparative Immunology. 69, 23-32.
- Kamsaeng, P., Tassanakajon, A., Somboonwiwat, K. 2017. Regulation of antilipopolysaccharide factors, ALFPm3 and ALFPm6, in Penaeus monodon. Scientific
Reports. 7, 12694.
- Supungul, P., Jaree, P., Somboonwiwat, K., Junprung, W., Proespraiwong, P., Mavichak, R., Tassanakajon, A. 2017. A potential application of shrimp antilipopolysaccharide factor in
disease control in aquaculture. Aquaculture Research. 48, 809-821.
ข้อมูลภาพประกอบจาก : รศ.ดร.กุลยา สมบูรณ์วิวัฒน์
เรียบเรียงข้อมูลโดย : ผศ.ดร.สิทธิพร ภัทรดิลกรัตน์ รศ.ดร.กุลยา สมบูรณ์วิวัฒน์ และ คุณธนัฎฐา สุทธิมาศ งานวิจัยและบริการวิชาการ คณะวิทยาศาสตร์
**ประชาสัมพันธ์ บริการใหม่!!! จาก งานวิจัยและบริการวิชาการ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เพื่อเพิ่ม KPI ภาควิชา/CE-RU-STAR**
อาจารย์ที่สนใจสามารถนัดสัมภาษณ์เพื่อให้ข้อมูลข่าว หรือ ส่งข่าวสั้นมาได้ที่ลิ้ง https://forms.gle/7rpAGtXRP2QTCAX79 หรือ สแกน QR code ด้านล่างนี้
สอบถามเพิ่มเติมติดต่อ งานวิจัยและบริการวิชาการ คุณธนัฏฐา สุทธิมาศ โทรศัพท์ 02-2185128