การเจริญค้นพบทางชีววิทยา ทําให้โอเมก้า 3 สามารถดําเนินการได้อย่างยั่งยืน โดยไม่ต้องประมงเกินขั้น

คุณเคยพิจารณาถึงต้นทุนด้านสิ่งแวดล้อมของแคปซูลโอเมก้า-3 ขนาดเล็กบนโต๊ะอาหารของคุณหรือไม่? เบื้องหลังประโยชน์ต่อสุขภาพนั้นซ่อนวิกฤตการณ์ทางทะเลที่เพิ่มขึ้น—การทำประมงมากเกินไปและมลพิษกำลังคุกคามแหล่งที่มาดั้งเดิมของกรดไขมันจำเป็นเหล่านี้ ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์กำลังบุกเบิกวิธีการผลิตแบบยั่งยืนผ่านเทคโนโลยีชีวภาพ

กรดไขมันโอเมก้า-3 โดยเฉพาะอย่างยิ่ง EPA (กรดไอโคซาเพนตาอีโนอิก) และ DHA (กรดโดโคซาเฮกซาอีโนอิก) ได้รับการยกย่องในด้านประโยชน์ต่อหลอดเลือดหัวใจ ระบบประสาท และภูมิคุ้มกัน อย่างไรก็ตาม มนุษย์มีความสามารถจำกัดในการสังเคราะห์สารประกอบเหล่านี้ โดยพึ่งพาแหล่งอาหารเป็นหลัก แม้ว่าปลาทะเลน้ำลึกจะเป็นแหล่งกักเก็บแบบดั้งเดิม แต่การพึ่งพานี้กำลังผลักดันระบบนิเวศทางทะเลไปสู่จุดวิกฤต

โครงสร้างโมเลกุลของกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อนสายยาวเหล่านี้ช่วยให้เกิดกิจกรรมทางชีวภาพที่ไม่เหมือนใคร การวิจัยแสดงให้เห็นว่า EPA และ DHA รวมเข้ากับชั้นไขมันสองชั้นของเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งมีอิทธิพลต่อโครงสร้างแพไขมัน อัตราการเกิดออกซิเดชัน และวิถีการส่งสัญญาณ ในขณะที่ลดการสะสมของคอเลสเตอรอล กลไกเหล่านี้ให้ข้อได้เปรียบด้านสุขภาพในวงกว้าง:

• สุขภาพจิตเวช: การปรับเยื่อหุ้มเซลล์ไพเนียลเพื่อส่งผลต่อการผลิตเมลาโทนินช่วยเพิ่มคุณภาพการนอนหลับ ในขณะที่แสดงศักยภาพในการจัดการความวิตกกังวลและภาวะซึมเศร้า
• ประโยชน์ต่อระบบกล้ามเนื้อและกระดูก: ต่อต้านการฝ่อของกล้ามเนื้อ เร่งการปรับตัวของระบบประสาทและกล้ามเนื้อ และเพิ่มการสร้างแร่ธาตุในกระดูกเพื่อป้องกันโรคกระดูกพรุน
• การป้องกันดวงตา: ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพในการรักษาภาวะตาแห้งและช่วยควบคุมสายตาสั้น
• การประยุกต์ใช้ทางเนื้องอกวิทยา: เกี่ยวข้องกับความเสี่ยงที่ลดลงของมะเร็งลำไส้ใหญ่และมะเร็งเต้านม ในขณะที่บรรเทาภาวะแทรกซ้อนที่เกี่ยวข้องกับมะเร็ง เช่น ภาวะแคชเซียและอาการปวดผ่านปฏิสัมพันธ์ของตัวรับที่จับกับโปรตีน G
• ผลต้านการอักเสบ: โดยการปรับเปลี่ยนการกระจายตัวของกรดไขมันฟอสโฟและตำแหน่งแพไขมัน สารประกอบเหล่านี้ยับยั้งปัจจัยการถอดรหัสที่ก่อให้เกิดการอักเสบ ในขณะที่เปิดใช้งานตัวกลางต้านการอักเสบ การศึกษาทางระบาดวิทยาเปิดเผยอัตราการเกิดกล้ามเนื้อหัวใจตายลดลงในกลุ่มชาวกรีนแลนด์อินูอิตและประชากรชาวญี่ปุ่นที่มีปริมาณโอเมก้า-3 สูง

ข้อจำกัดทางเมตาบอลิซึมของมนุษย์—ขาดเอนไซม์ Δ-12 desaturase เพื่อเปลี่ยนกรดปาล์มิติกและกรดโอเลอิกให้เป็นกรดไลโนเลอิกและกรด α-ไลโนเลนิก พร้อมกับการสังเคราะห์ EPA/DHA ที่ไม่มีประสิทธิภาพจากกรด α-ไลโนเลนิก—ทำให้การเสริมอาหารมีความสำคัญ สมาคมโรคหัวใจแห่งอเมริกาแนะนำให้บริโภค EPA/DHA 4 กรัมต่อวัน

อุปทานโอเมก้า-3 ในปัจจุบันเผชิญกับความท้าทายสองประการ ปลาสะสมกรดไขมันเหล่านี้โดยการบริโภคสาหร่ายทะเลขนาดเล็ก แต่การเก็บเกี่ยวมากเกินไป ความเข้มข้นของโอเมก้า-3 ที่ผันแปร และการปนเปื้อนในมหาสมุทรเป็นอันตรายต่อทั้งความสมดุลทางนิเวศวิทยาและความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์

เพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดเหล่านี้ นักวิจัยกำลังพัฒนาแพลตฟอร์มการผลิตจุลินทรีย์โดยใช้สาหร่ายและยีสต์ผ่านเทคโนโลยีการหมัก:

• การหมักสาหร่ายขนาดเล็ก: Martek Biosciences บุกเบิกการผลิต DHA จากสาหร่ายสำหรับสูตรสำหรับทารก แม้ว่าสายพันธุ์ EPA หรือ EPA/DHA รวมกันในปริมาณสูงยังคงเป็นเรื่องยาก
• แพลตฟอร์มยีสต์: การออกแบบทางวิศวกรรมเมตาบอลิซึมของ DuPont Yarrowia lipolytica ช่วยให้ผลิต EPA จากน้ำตาลทางการเกษตรได้ แม้ว่าอัตราการแปลงจะต่ำกว่าเกณฑ์
• วิศวกรรมพืช: พืชน้ำมันดัดแปลงพันธุกรรม เช่น คาโนลา แสดงให้เห็นถึงความหวังในการสังเคราะห์โอเมก้า-3 จากเมล็ดพืช แม้ว่าระยะเวลาการเพาะปลูกที่ยาวนานจะนำเสนอข้อจำกัดด้านลอจิสติกส์

การเพิ่มผลผลิตโอเมก้า-3 ของจุลินทรีย์ต้องมีการจัดการเส้นทางที่ซับซ้อน:

• เพิ่มปริมาณสารตั้งต้นของ acetyl-CoA ผ่านการแสดงออกของเอนไซม์มากเกินไป
• ปรับปรุงจลนพลศาสตร์ของเอนไซม์สังเคราะห์กรดไขมันและดีแซททูเรส
• กำจัดคอขวดเมตาบอลิซึมผ่านการล้มยีน
• ควบคุมตัวควบคุมการถอดรหัสของการสังเคราะห์ไขมัน
• ออกแบบเส้นทางเมตาบอลิซึมสังเคราะห์ที่หลีกเลี่ยงข้อจำกัดตามธรรมชาติ

นวัตกรรมใหม่ๆ มีเป้าหมายเพื่อแก้ไขข้อจำกัดในปัจจุบัน:

• การแก้ไขจีโนมโดยใช้ CRISPR เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของสายพันธุ์อย่างแม่นยำ
• การรวมหลายโอเมก้าเพื่อการทำแผนที่เมตาบอลิซึมที่ครอบคลุม
• ระบบการหมักอย่างต่อเนื่องช่วยเพิ่มปริมาณงาน
• รูปแบบโรงกลั่นชีวภาพที่ผลิตสารประกอบมูลค่าสูงหลายชนิดร่วมกัน
• วัตถุดิบทางเลือก รวมถึงกระแสน้ำเสียทางการเกษตร

เมื่อโซลูชันทางเทคโนโลยีชีวภาพเติบโตเต็มที่ พวกเขาสัญญาว่าจะบรรเทาแรงกดดันต่อระบบนิเวศทางทะเล ในขณะเดียวกันก็รับประกันการเข้าถึงสารอาหารที่สำคัญเหล่านี้ได้อย่างน่าเชื่อถือ การบรรจบกันของชีววิทยาสังเคราะห์และการหมักในอุตสาหกรรมอาจกำหนดรูปแบบการผลิตโอเมก้า-3 ทั่วโลกขึ้นใหม่ในไม่ช้า