Biology Beyond Nature | ภาคภูมิ ทรัพย์สุนทร
นี่คือเรื่องราวของ Amyris, Zymergen และ Ginkgo Bioworks สามสตาร์ตอัพดาวรุ่งแห่งวงการชีววิทยาสังเคราะห์ ที่ล้มตายไปแล้วหนึ่ง และยังโคม่าอาการหนักอยู่อีกสอง
ความเดิมจากตอนก่อน เราทิ้งท้ายกันด้วยคำถามว่ามีเคสธุรกิจอะไรบ้างที่วงการชีววิทยาสังเคราะห์จะเคลมความสำเร็จได้เต็มปาก
ยี่สิบกว่าปีที่ผ่านมาเราเห็นความก้าวหน้าทางวิทยาการมากมายในวงการไบโอเทค แต่ที่ออกตลาดสร้างผลกระทบสะเทือนโลกแทบทั้งหมดก็ยังคงจำกัดอยู่ในสายเภสัชกรรมและการแพทย์
ส่วนวงการอื่นอย่างเกษตรอาหาร วัสดุชีวภาพ และเชื้อเพลิง แม้ยังมีสตาร์ตอัพที่น่าสนใจโผล่ออกมาให้เห็นในข่าวเรื่อยๆ ก็ยังคงยึดครองเพียงตลาดแคบๆ ที่จำเพาะ
ความใฝ่ฝันของนักชีววิทยาสังเคราะห์ยุคบุกเบิกอยากเห็น “โรงงานเซลล์ (cell factory)” หรือ “เซลล์อัจฉริยะ (smart cell)” ที่ทำงานได้สารพัดอย่าง
ใฝ่ฝันจะเป็นบริษัทเป็นแพลตฟอร์มอย่าง Microsoft, Apple, Google, Amazon แห่งวงการเทคฯ ที่ไปแทรกซึมอยู่กับทุกอุตสาหกรรรมและการใช้งานในชีวิตประจำวันของคนค่อนโลก
Amyris, Zymergen และ Ginkgo กำเนิดขึ้นมาด้วยความฝันแบบนั้น ปั้นมาด้วยมือของนักชีววิทยาสังเคราะห์ที่หลายคนยกย่องให้เป็นตัวบิดาแห่งวงการ
เรื่องราวของการทะยานสูงและร่วงหล่นของสามอดีตดาวรุ่งนี้เป็นบทเรียนสำคัญของนักวิจัย นักธุรกิจ และนักลงทุนแห่งวงการไบโอเทค
Cr. ณฤภรณ์ โสดา
Amyris พี่ใหญ่สุด ก่อตั้งในปี 2003 ในช่วงเวลาที่วงการชีววิทยาสังเคราะห์เพิ่งเริ่มต้น Jay Keasling ผู้ก่อตั้งบริษัท เป็นอาจารย์นักวิจัยจาก University of California Berkeley ด้านวิศวกรรมเคมี คือหนึ่งในหัวหอกผลักดัน SynBERC (Synthetic Biology Research Center) สมาคมชีววิทยาสังเคราะห์แห่งแรกของสหรัฐและของโลก
ใครที่เคยติดตามอ่านประวัติศาสตร์อุตสาหกรรมไบโอเทคและชีววิทยาสังเคราะห์อาจจะพอจำเรื่องกำเนิดศาสตร์วิศวกรรมเมแทบอลิซึม (metabolic engineering) ช่วงยุค 1990 และชีววิทยาสังเคราะห์ (synthetic biology) ช่วงยุค 2000 ตามเส้นประวัติศาสตร์แล้ว กลุ่มบุกเบิกงาน metabolic engineering ส่วนมากเป็นวิศวกรเคมีที่มองเซลล์เป็นเสมือนโรงงาน (cell as a factory) ที่เราต้องออกแบบสายการผลิต ขณะที่ผู้บุกเบิก synthetic biology หลายคนเป็นวิศวกรไฟฟ้าที่มองเซลล์เป็นเสมือนคอมพิวเตอร์ (cell as computer) ที่เราสามารถโปรแกรม ออกแบบชิ้นส่วนมาตรฐาน ประกอบวงจรให้ทำงานต่างๆ ตามที่เราต้องการ
ช่วงแรกๆ นั้นแก๊ง synthetic biology ผู้มาทีหลังนั้นไม่ค่อยได้รับการยอมรับเท่าแก๊ง metabolic engineering ที่มาก่อน ถูกมองว่าการอุปมาอุปไมยเซลล์เป็นคอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นั้นไม่ได้ประโยชน์อะไรเท่าไร และก็ยังเห็นภาพไม่ชัดว่าการประยุกต์ใช้ปลายทางของการโปรแกรมเซลล์อัจฉริยะแบบโปรแกรมหุ่นยนต์นั้นจะเป็นอะไร ในมุมของนัก metabolic engineering เซลล์คือระบบเคมีไม่ใช่ไฟฟ้า และการประยุกต์ใช้ที่พอจับต้องได้ก็คือให้มันผลิตสารเคมีออกมาให้เราใช้แบบที่วงการนี้ทำกันมาตั้งแต่ยุค 1990
ความพิเศษคือ Keasling เขาเติบโตในสายงานวิจัยมาแบบนักวิศวกรเคมีในแก๊ง metabolic engineering มองเซลล์เป็นโรงงานผลิตสาร แต่ก็ยังเชื่อว่าการหยิบยืมแนวคิดแบบวิศวกรไฟฟ้านั้นก็ยังเป็นประโยชน์ และเห็นด้วยกับแก๊ง synthetic biology ยุคบุกเบิกว่าเราควรจะทำชีววิทยาให้ง่ายต่อการวิศวกรรมมากกว่านี้ (“making biology easier to engineer”) เห็นด้วยกับวิสัยทัศน์ที่ว่าวันหนึ่งเราจะสามารถโปรแกรมเซลล์ให้ทำงานสารพัดอย่างได้ง่ายดายเหมือนโปรแกรมคอมพิวเตอร์
บทบาทสำคัญของ Keasling ทั้งฝั่งงานวิจัย การกำหนดนโยบายและทิศทางของ SynBERC และสตาร์ตอัพที่ชื่อ Amyris จึงเป็นหนึ่งในสะพานเชื่อมสำคัญระหว่างวงการ metabolic engineering กับ synthetic biology จนถึงตอนนี้สองทศวรรษให้หลังเวลาคนทั่วไปพูดถึง synthetic biology ก็มักจะรวมเอางาน metabolic engineering รวมไปเป็นส่วนหนึ่งในนั้นด้วย
Cr. ณฤภรณ์ โสดา
Amyris คือบริษัทไบโอเทคที่วิศวกรรมจุลินทรีย์ให้สารมีมูลค่าออกมาขาย สารที่ว่าจะเป็นอะไรขึ้นกับฐานเทคโนโลยีที่มีและความต้องการตลาดขณะนั้น ผลิตภัณฑ์และโมเดลธุรกิจของ Amyris จึงเปลี่ยนไปหลายครั้งตลอดยี่สิบกว่าปีที่ผ่านมา
โปรเจ็กต์เรือธงที่สร้างชื่อให้ Amyris และวงการชีววิทยาสังเคราะห์ยุคแรกเริ่มคือการวิศวกรรมโรงงานเซลล์จุลินทรีย์ให้ผลิต artemisinic acid สารตั้งต้นของ artemisinin ยาต้านมาลาเรียตัวหลักที่จำเป็นต่อความอยู่รอดของคนนับล้านในพื้นที่การระบาดในประเทศยากจนเขตร้อน
โปรเจ็กต์ artemisinin นั้นมีครบสูตรโครงการลูกรักของวงการ ตั้งแต่เป้าหมายปลายทางที่สร้างผลกระทบระดับโลกชัดเจน โจทย์เทคโนโลยีที่ท้าทายเพราะวิถีเมแทบอลิซึมการสังเคราะห์นั้นซับซ้อนยาวเหยียด เงินอุดหนุนหลักหลายสิบล้านจากมูลนิธิชั้นนำอย่าง Gates Foundation และมีพันธมิตรเอกชนอย่าง Sanofi บริษัทยาเจ้าใหญ่เตรียมรับช่วงต่อดันผลิตภัณฑ์ออกตลาด
โครงการแนวนี้แม้ออกแนวเน้นคุณธรรมกู้โลกไม่เน้นฟันกำไร แต่ก็เป็นชื่อที่ใครๆ อ้างถึงได้ว่านี่แหละคือผลงานเป็นชิ้นเป็นอันอย่างแรกของวงการชีววิทยาสังเคราะห์
ระหว่างที่งาน artemisinin ดำเนินไป Amyris ก็ยังมีงานวิศวกรรมจุลินทรีย์เพื่อผลิตสารอื่นคู่ขนานไปด้วยบนฐานเทคโนโลยีเดียวกัน วีถีเมแทบอลิซึมที่ใช้ผลิต artemisinin สามารถแต่งเติมไปผลิตสารอื่นในกลุ่มเทอร์ปีนอยด์ที่ใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรมได้อีกนับร้อยชนิด ช่วง 2007 Amyris ได้ซีอีโอคนใหม่จากบริษัท BP และกำหนดเป้าหมายอีกอันเป็นการผลิตน้ำมันเชื้อเพลิงในกลุ่ม farnesane และสามารถระดมทุนได้อีกสิบกว่าล้านเหรียญ รวมทั้งตั้งโรงงานชีวภาพในบราซิลเพื่อใช้ประโยชน์จากชีวมวลราคาถูกจากอ้อยในพื้นที่
ปี 2010 Amyris เข้าสู่ตลาดหลักทรัพย์ระดมทุนไปได้ 85 ล้านเหรียญ มูลค่าประเมินของบริษัทอยู่ที่ 700 ในปีเดียวกันนี้ก็ได้ดีลกับ Total บริษัทน้ำมันจากฝรั่งเศสที่กลายมาเป็นผู้ถือหุ้นรายใหญ่ของ Amyris ขณะนั้นก็ตั้ง Total Amyris Solution บริษัทร่วมทุนดำเนินธุรกิจด้านเชื้อเพลิงชีวภาพโดยเฉพาะ
ขณะเดียวกัน งานฝั่ง artemisinin ก็ยังคงดำเนินไปพอถึงปี 2013 โรงงานผลิตของ Sanofi ในอิตาลีก็เริ่มเปิดทำการ
Cr. ณฤภรณ์ โสดา
ดูภาพรวมแล้ว ในขณะนั้น Amyris เหมือนจะไปได้สวย แม้จะยังไม่กำไรแต่ก็เป็นเคสความสำเร็จของงานวิศวกรรมโรงงานเซลล์ที่ผลิตสารสารพัดอย่าง ตั้งแต่น้ำมันเชื้อเพลิงถึงยาภายใต้ร่มของวงการชีววิทยาสังเคราะห์ที่มี Keasling เป็นผู้บุกเบิก Amyris ยังเป็นเสมือนโรงเรียนบ่มเพาะสตาร์ตอัพชีววิทยาสังเคราะห์รุ่นใหม่อีกเจ้าที่ชื่อ Zymergen
Joshua Hoffman, Zach Serber และ Jed Dean สามผู้ก่อตั้งของ Zymergen ล้วนแต่เป็นลูกหม้อระดับหัวหน้างานวิจัยของ Amyris แม้ว่าทั้งสามจะเชื่อในศักยภาพของชีววิทยาสังเคราะห์เช่นเดียวกับ Keasling แต่เห็นต่างในมุมที่ว่ากลไกการทำงานของเซลล์นั้นซับซ้อนเกินกว่าที่เราจะเข้าใจมันถึงระดับที่จะมีชิ้นส่วนมาตรฐาน ถอดประกอบ ออกแบบ วางโปรแกรมทำงานบนตรรกะหลักการตรงไปตรงมาอย่างในวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์
ทีมผู้ก่อตั้ง Zymergen เชื่อว่า สิ่งที่พอทำได้คือใช้ปัญญาประดิษฐ์ (AI) ใช้การเรียนรู้ของเครื่องจักร (machine learning) มาเรียนรู้แบบแผนจากข้อมูลการทดลองเยอะๆ (high throughput experiment)
เพื่อบอกใบ้กับเราว่าควรจะไปปรับแก้ยีนอะไรตรงไหน หรือปรับสภาวะการเลี้ยงอย่างไรให้เราได้สารที่ต้องการมามากที่สุด แม้เราจะยังไม่ได้เข้าใจกลไกของเซลล์ถึงระดับรากฐาน
