โปรไบโอติก: ประวัติศาสตร์ วิทยาศาสตร์ และการจัดลําดับพันธุกรรม

ในโลกของสุขภาพและการกินเพื่อสุขภาพ แฟชั่นมาและไป แต่บางสิ่งก็อยู่เหนือเทรนด์ ยกตัวอย่างโปรไบโอติก 

โปรไบโอติกเป็นแบคทีเรียและยีสต์ที่มีชีวิตซึ่งให้ประโยชน์ต่อสุขภาพแก่ร่างกายของเรา สําหรับพวกเราหลายคนเราเริ่มรู้จักโปรไบโอติกเป็นครั้งแรกผ่านโฆษณาโยเกิร์ตที่ได้รับการรับรองจากคนดังในยุค 80 และ 90 ซึ่งมีชื่อเสียงว่าจะทําให้ "ปกติ" ได้อย่างไร 

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเครื่องดื่มชาหมักที่เรียกว่า kombucha ได้กลายเป็นเครื่องดื่มที่ได้รับความนิยมอย่างมากในหมู่ชาวอเมริกันเช่นเดียวกับเครื่องดื่มโยเกิร์ต kefir ซึ่งทั้งสองอย่างนี้อุดมไปด้วยวัฒนธรรมที่มีชีวิต แน่นอนคุณสามารถรับโปรไบโอติกในรูปแบบแคปซูลหรือซองได้เสมอ 

เป็นที่ชัดเจนว่าโปรไบโอติกอยู่ที่นี่ แต่พวกเขามาจากไหน? ในความเป็นจริงโปรไบโอติกนั้นเก่าแก่พอ ๆ กับอารยธรรม มาสํารวจประวัติของโปรไบโอติกที่เรารู้จักกัน และความเข้าใจของเราเกี่ยวกับโปรไบโอติกเหล่านี้ยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่องในปัจจุบัน

ประวัติความเป็นมาของการหมัก

ประวัติความเป็นมาของโปรไบโอติกเดินไปพร้อมกับมนุษยชาติ และแม้ว่าเราจะไม่เข้าใจโปรไบโอติกแบบที่เราทําในยุคสมัยใหม่เสมอไป แต่เราก็บริโภคโปรไบโอติกเหล่านี้มานานหลายศตวรรษด้วยการหมัก

การหมัก เป็นกระบวนการทางเคมีที่เอนไซม์ของจุลินทรีย์สลายน้ําตาลในอาหารหรือเครื่องดื่ม กระบวนการนี้เกิดขึ้นแบบไม่ใช้ออกซิเจน (ไม่มีออกซิเจน) ส่งผลให้เกิดสารประกอบใหม่ เช่น เอทานอล กรดแลคติก และคาร์บอนไดออกไซด์ 

ส่งผลให้องค์ประกอบและเนื้อสัมผัสของอาหารนั้นเปลี่ยนไปอย่างสิ้นเชิง

ตัวอย่างเช่น ยีสต์ในแป้งขนมปังใช้การหมักเพื่อควบคุมพลังงานจากกลูโคสในแป้ง ทําให้เกิด CO₂ เป็นของเสียและส่งผลให้เกิดฟองอากาศที่ช่วยให้แป้งขึ้นเมื่ออบ การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบนี้ยังเกิดขึ้นในชีส เนื่องจากกรดแลคติกสร้างรสชาติและกลิ่นที่น่าดึงดูดใจอย่างชัดเจน

โปรไบโอติกในสมัยโบราณ

ผู้คนหมักอาหารและเครื่องดื่มมานานกว่า 10,000 ปีเพื่อรักษาและปรับปรุงรสชาติ กลิ่น และเนื้อสัมผัส เกือบทุกอารยธรรมมีวิธีการของตัวเอง: นักโบราณคดีได้ค้นพบบันทึกการหมักในประเทศจีนยุคหินใหม่ประมาณ 7000 ปีก่อนคริสตกาล ซึ่งเครื่องดื่มที่ทําจากข้าวหมักเป็นเรื่องธรรมดาโดยเฉพาะ ในปฐมกาลของพระคัมภีร์ (18:1-8) กล่าวกันว่าอับราฮัมได้นํา "เนื้อลูกวัว ขนมปัง และนมเปรี้ยว" มาถวาย ซึ่งบ่งบอกถึงรสชาติที่เป็นกรดที่เกิดจากกรดแลคติกในผลิตภัณฑ์นมหมัก มีการกล่าวกันว่าศาสดามูฮัมหมัดได้ให้ชาวภูเขาคอเคซัส kefir ซึ่งเป็นเครื่องดื่มหมักที่อุดมไปด้วยกรดแลคติก

การหมักยังได้รับการฝึกฝนโดยชาวสุเมเรียนซึ่งเป็นหนึ่งในคนกลุ่มแรกที่ทําฟาร์มเพื่อเป็นอาหาร ในตํารารูปลิ่มโบราณตั้งแต่ประมาณ 1800 ปีก่อนคริสตกาล มี บันทึกว่าธัญพืช ถูกส่งไปยังโรงเบียร์ และแม้แต่เพลงสวดที่ร้องเพลงสรรเสริญการต้มเบียร์ บันทึกยังแสดงให้เห็นว่าชาวสุเมเรียนหมักนม: ในบัญชีของเกษตรกรรายหนึ่งมีการกล่าวถึงว่าเขาได้รับผลตอบแทนที่ยอดเยี่ยมในปีที่แล้วในนมเนยและชีสจากวัวของเขา

ชาวอียิปต์โบราณยังเป็นที่รู้จักในการหมักอาหาร โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่านการอบขนมปังซาวโดว์ ขนมปังเป็นอาหารหลักของชาวอียิปต์ทุกคน ดังที่แสดงให้เห็นจาก บันทึก มากมายจากสุสานและวัดที่แสดงถึงกระบวนการรวบรวมและแปรรูปธัญพืชเพื่อบดแป้งสําหรับขนมปัง แป้งนี้จะใช้สําหรับแป้งและวัฒนธรรมเริ่มต้นซึ่งทําตามธรรมชาติจากยีสต์ในอากาศ วัฒนธรรมนี้จะช่วยให้แป้งขึ้นก่อนที่จะอบขนมปังส่งผลให้เนื้อสัมผัสโปร่งสบายและมีรสชาติมากมาย

บางทีสิ่งที่น่าประทับใจที่สุด: ชีสที่เก่าแก่ที่สุดในโลกถูกพบ บนมัมมี่จาก 1615 ปีก่อนคริสตกาลในทะเลทราย Taklamakan ของจีน 

ถึงกระนั้น สิ่งมหัศจรรย์เบื้องหลังการหมักยังไม่ถูกค้นพบอย่างแท้จริงจนถึงศตวรรษที่ 20

การค้นพบโปรไบโอติก

โปรไบโอติกได้รับการบันทึกทางวิทยาศาสตร์ครั้งแรกในปี 1907 เมื่อนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียและผู้ชนะรางวัลโนเบล Élie Metchnikoff ได้ทําการวิจัยชาวเทือกเขาคอเคซัสของบัลแกเรีย เขารู้สึกทึ่งกับอัตราส่วนที่สูงของชาวร้อยปี (คนที่มีชีวิตอยู่ถึง 100 ปีขึ้นไป) ในพื้นที่ และสังเกตว่าชาวบ้านในภูมิภาคนี้ดื่มโยเกิร์ตหมักชนิดหนึ่งเป็นประจํา 

ในฐานะที่เป็นร่วมสมัยของ Louis Pasteur ผู้ซึ่งระบุจุลินทรีย์ที่เป็นเครื่องมือในการหมัก Metchnikoff สนใจในผลกระทบของจุลินทรีย์ดังกล่าวที่มีต่อสุขภาพของมนุษย์ ด้วยเหตุนี้ เขาจึงศึกษาจุลินทรีย์ที่เขาอาจพบในโยเกิร์ตที่ชาวบ้านเหล่านี้ดื่มได้อย่างรวดเร็ว

หลังจากศึกษาจุลินทรีย์ภายใต้กล้องจุลทรรศน์เขาค้นพบว่าโยเกิร์ตนี้มีแบคทีเรียชนิดหนึ่งที่เขาระบุว่าเป็น Lactobacillus bulgaricus ซึ่งเป็นจุลินทรีย์ที่เพิ่งถูกค้นพบโดย Stamen Grigorov แพทย์ชาวบัลแกเรีย การเพาะเลี้ยงนมสําหรับโยเกิร์ตมักทําได้โดยการเพิ่มแบคทีเรียกรดแลคติก เช่น Lactobacillus bulgaricus และ Streptococcus thermophilus

การวิจัยของ Metchnikoff ชี้ให้เห็นว่า แลคโตบาซิลลั สอาจต่อต้านผลกระทบด้านลบของระบบทางเดินอาหารที่มีส่วนทําให้เกิดการเจ็บป่วยและความชรา Metchnikoff เรียก แลคโตบาซิลลัส ว่า "โปรไบโอติก" ซึ่งมีต้นกําเนิดมาจากคําภาษาละติน "pro" หมายถึง "สําหรับ" และคําภาษากรีก "bios" หรือ "biotic" หมายถึง "ชีวิต" 

วันนี้เรารู้ว่าโปรไบโอติกพบได้ในแบคทีเรียและยีสต์หลายสกุล แต่การค้นพบของ Metchnikoff ทําหน้าที่เป็นรากฐานของสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับโปรไบโอติก ตัวอย่างเช่น การวิจัยสมัยใหม่บ่งชี้ถึงประโยชน์ของโปรไบโอติก เช่น การเพิ่มอารมณ์ บรรเทาปัญหาทางเดินอาหาร และสนับสนุนภูมิคุ้มกันที่แข็งแรง

หากไม่ใช่เพราะการค้นพบนี้ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับโปรไบโอติกจะไม่พัฒนาไปอย่างที่เคยเป็นมาในศตวรรษที่ผ่านมา นี่คือความเข้าใจของเราเกี่ยวกับโปรไบโอติกในปัจจุบันอันเป็นผลมาจากการค้นพบของ Metchnikoff

โปรไบโอติกในยุคปัจจุบัน

โปรไบโอติกเป็นที่แพร่หลายในสังคมของเรามากกว่าที่เคยเป็นมา และเห็นได้ชัดจากอาหารหมักดองที่ได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ เช่น คอมบูชา โยเกิร์ต และกิมจิ อย่างไรก็ตาม โปรไบโอติกสมัยใหม่เกี่ยวข้องกับมากกว่าอาหารอร่อย – พวกเขายังสร้างคลื่นลูกใหญ่ในด้านการจัดลําดับทางพันธุกรรมอีกด้วย

โปรไบโอติกและการจัดลําดับพันธุกรรม

การจัดลําดับทางพันธุกรรมเป็นกระบวนการกําหนดลําดับของ "หน่วยการสร้าง" ทางเคมีทั้งสี่ที่เรียกว่าเบส ซึ่งประกอบกันเป็นโมเลกุลดีเอ็นเอ เบสเหล่านี้รวมถึงอะดีนีน กัวนีน ไซโตซีน และไทมีน และบอกนักวิทยาศาสตร์ถึงประเภทของข้อมูลทางพันธุกรรมที่ดําเนินการในส่วนดีเอ็นเอเฉพาะ สิ่งนี้มีค่าอย่างไม่น่าเชื่อในกรณีของโปรไบโอติกเพราะมันช่วยให้เราระบุไม่เพียง แต่สายพันธุ์ที่แตกต่างกันในโลก แต่ยังรวมถึงสายพันธุ์ในร่างกายของเราเองด้วย

แต่ก่อนอื่นไทม์ไลน์สั้น ๆ ของการค้นพบในการจัดลําดับทางพันธุกรรม:

ทศวรรษที่ผ่านมาได้สะกดการเปลี่ยนแปลงที่น่าทึ่งสําหรับการวิจัยเกี่ยวกับโปรไบโอติก ซึ่งส่วนใหญ่มีสาเหตุมาจากการเข้าถึงวิธีการจัดลําดับจีโนมแบบใหม่ที่เพิ่มขึ้น ด้วยลําดับจีโนมที่ถอดรหัสของแบคทีเรียที่แตกต่างกันมากกว่า 1,000 ชนิด ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับชีววิทยาของแบคทีเรียได้ขยายออกไปอย่างมาก

ในขณะที่ความพยายามดั้งเดิมที่อยู่เบื้องหลังการจัดลําดับจีโนมส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่แบคทีเรียที่ทําให้เกิดโรคที่ก่อให้เกิดโรค แต่ความสนใจบางส่วนนี้ได้เปลี่ยนไปเป็นแบคทีเรียที่เกี่ยวข้องกับอาหารลําไส้และแบคทีเรียโปรไบโอติกซึ่งเป็นวินัยที่ประกาศเกียรติคุณในปี 2009 ในฐานะโปรไบโอจีโนม

ด้วยข้อมูลลําดับจีโนมเต็มรูปแบบผู้เชี่ยวชาญสามารถตอบคําถามได้มากขึ้นแก้ปัญหาได้มากขึ้นและสร้างความก้าวหน้าด้านสุขภาพและการแพทย์มากยิ่งขึ้น การจัดลําดับจีโนมของสายพันธุ์ใหม่ที่แยกได้จากอาหารหมักดองหรือลําไส้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถตอบคําถามมากมายเกี่ยวกับเรื่องนี้ได้ในเวลาเพียงหนึ่งหรือสองวัน:

• หากเป็นอันตราย – หากมียีนที่ทําให้เกิดปฏิกิริยาฮีสตามีนหรือการดื้อยาปฏิชีวนะ
• ถ้ามีประโยชน์ – ถ้ามียีนหมักแลคโตสเป็นกรดแลคติก เป็นต้น
• ญาติทางพันธุกรรมของใคร
• หากพบในลําไส้ ของผู้ที่มีการจัดลําดับไมโครไบโอม

PS128: สิ่งที่เรารู้จากการจัดลําดับจีโนม

เมื่อแบคทีเรียสายพันธุ์ใหม่ถูกแยกออกจากมัสตาร์ดหมักในปี 2550 การจัดลําดับจีโนมแสดงให้เห็นว่าเป็นของสายพันธุ์ แลคโตบาซิลลัส plantarum สายพันธุ์ใหม่นี้ L. plantarum PS128 สามารถจําแนกได้อย่างรวดเร็วว่าเป็นโปรไบโอติกของมนุษย์ที่มีศักยภาพ เนื่องจากไม่มียีนที่ผลิตฮีสตามีนหรือยีนดื้อยาปฏิชีวนะที่เป็นที่รู้จัก เราจะรู้ได้อย่างไร? เนื่องจากการจัดลําดับจีโนม 

เมื่อเร็ว ๆ นี้ Lactobacillus plantarum PS128 ถูกเปลี่ยนชื่อเป็น Lactiplantibacillus plantarum PS128 ทําไม อีกครั้งเนื่องจากการจัดลําดับจีโนม 

ในขณะที่สกุล แลคโตบาซิลลั สเคยครอบคลุมแบคทีเรีย ที่ผลิตกรดแลคติก จํานวนมาก แต่การจัดลําดับจีโนมพบว่าหลายชนิดจาก 260 สปีชีส์เหล่านี้ค่อนข้างเกี่ยวข้องกันอย่างห่างไกล 

แลคโตสซึ่งเปลี่ยนเป็นกรดแลคติกผ่านการหมักเป็นเรื่องปกติในอาหารที่ทําจากนมและด้วยความต้านทานต่อกรดและเกลือน้ําดีแบคทีเรียกรดแลคติกจึงมีประโยชน์อย่างยิ่งสําหรับใช้ในเชิงพาณิชย์ แบคทีเรียกรดแลคติกยังมีบทบาทสําคัญในการต่อสู้กับเชื้อโรค เนื่องจากพวกมันสร้างสารประกอบต้านจุลชีพ เช่น กรดแลคติก เช่นเดียวกับแบคทีเรียและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

ในปี 2020 ข้อเสนอสําหรับการจัดประเภทใหม่ ได้รับการยอมรับจากวารสารอย่างเป็นทางการของบันทึกสําหรับชื่อแบคทีเรียซึ่งจัดประเภท แลคโตบาซิลลั สใหม่เป็น 25 สกุลใหม่หลังจากการจัดลําดับจีโนมช่วยเปิดเผยความแตกต่างที่ชัดเจนในเนื้อหาทางพันธุกรรมของพวกมัน การจําแนกประเภทใหม่นี้รวมถึงสกุลหนึ่งที่คงชื่อเก่าของ "แลคโตบาซิลลัส" พร้อมกับ Lactiplantibacillus ที่เพิ่งสร้างใหม่ และสกุลใหม่อีก 23 สกุล

อนาคตของโปรไบโอติก

เนื่องจากความก้าวหน้าเช่นการจัดลําดับทางพันธุกรรมและความเร็วที่น่าอัศจรรย์ซึ่งสามารถทําได้ด้วยเทคโนโลยีที่ทันสมัยความเข้าใจของเราเกี่ยวกับไมโครไบโอมและโปรไบโอติกจึงขยายตัวอย่างมากซึ่งทําให้ความรู้ของเราเกี่ยวกับสุขภาพของมนุษย์ก้าวกระโดด 

ตัวอย่างเช่น ด้วย การจัดลําดับไมโครไบโอมในอุจจาระ ผู้เชี่ยวชาญสามารถกําหนดโปรไฟล์ของไมโครไบโอมแต่ละตัว ซึ่งสามารถให้แสงสว่างแก่ผู้ที่ต้องการทําความเข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับความต้องการด้านสุขภาพเฉพาะของตน บางทีสิ่งที่น่าประทับใจที่สุดคือ เราสามารถทําความเข้าใจไมโครไบโอมของเราเองให้ลึกซึ้งยิ่งขึ้นด้วยชุดไมโครไบโอมในอุจจาระที่บ้าน ซึ่งทุกคนสามารถซื้อได้ทางออนไลน์ 

ทุกคนสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับความต้องการด้านสุขภาพของตนตามโปรไฟล์ของไมโครไบโอม ซึ่งสามารถช่วยกําหนดว่าโปรไบโอติกใดจะให้ประโยชน์ที่ดีที่สุด แม้ว่าชุดอุปกรณ์เหล่านี้ยังคงมีราคาค่อนข้างแพง แต่หลายบริษัทกําลังทํางานเพื่อให้สามารถเข้าถึงได้มากขึ้นผ่านตัวเลือกการชําระเงินต่างๆ เพื่อให้ผู้คนจํานวนมากขึ้นสามารถแจ้งการดูแลลําไส้ของตนได้ดีขึ้น

นวัตกรรมทั้งก่อนหน้านี้และที่กําลังดําเนินอยู่นําเสนอความเป็นไปได้ใหม่ ๆ มากมายสําหรับการวิจัยและการประยุกต์ใช้โปรไบโอติก ตัวอย่างเช่น มีวิธีการใหม่ๆ เช่น metagenomics ที่อนุญาตให้ มีการศึกษาแบบเรียลไทม์ ในมนุษย์ ในกรณีนี้วิธีการนี้เกี่ยวข้องกับการจัดลําดับจีโนมดีเอ็นเอโดยตรงจากแหล่งธรรมชาติ นี่เป็นวิธีการที่คล่องตัวกว่าวิธีการที่มีอยู่ก่อนหน้านี้ซึ่งนักวิจัยจําเป็นต้องสามารถเติบโตสายพันธุ์แบคทีเรียที่กําหนดเพื่อให้สามารถสกัด DNA ได้เพียงพอที่จะจัดลําดับ  เทคนิคนี้ช่วยให้สามารถระบุจุลินทรีย์ในมนุษย์ได้ 70% ซึ่งยากต่อการเติบโตในห้องปฏิบัติการ

วิธีการเช่นนี้มี ศักยภาพในการค้นพบยีน ตระกูลยีน และโปรตีนที่เข้ารหัส ซึ่งอาจมีความสําคัญในการแพทย์และเทคโนโลยีชีวภาพ และวิธีการใหม่ๆ ในการรวบรวมข้อมูลกําลังช่วยขับเคลื่อนภาคสนามต่อไป ระบบดังกล่าวจะส่งเสริมการวิจัยเกี่ยวกับโปรไบโอติกและปฏิสัมพันธ์กับระบบภูมิคุ้มกันการเผาผลาญและไมโครไบโอมโดยรวม 

ที่ Bened Life เราต้องการเป็นส่วนหนึ่งของสังคมที่ใช้โปรไบโอติกในลําไส้และสมองเพื่อแก้ปัญหาทั้งในชีวิตประจําวันและทั่วโลก ดูว่าผลิตภัณฑ์ Bened Life ใดอาจช่วยคุณได้ดีที่สุดโดยทําแบบทดสอบ 1 นาที ที่นี่!