การตรวจจำแนกแหล่งกำเนิดมลพิษด้วยกลุ่มจุลินทรีย์ (Microbial Source Tracking)
การตรวจจำแนกแหล่งกำเนิดมลพิษด้วยกลุ่มจุลินทรีย์ (Microbial Source Tracking; MST) เป็นการตรวจวิเคราะห์การปนเปื้อนของมลพิษสิ่งปฏิกูลในแหล่งน้ำซึ่งเป็นหนึ่งในปัญหาที่น่ากังวลในหลายพื้นที่ทั่วโลก โดยจุลินทรีย์ก่อโรคในมนุษย์และแบคทีเรียดื้อยาปฏิชีวนะที่มีอยู่ในสิ่งปฏิกูลและน้ำเสียสามารถปนเปื้อนลงสู่แหล่งน้ำ ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพของประชาชน ซึ่งการตรวจวิเคราะห์ดัชนีแบคทีเรียมาตรฐานในปัจจุบันนี้ยังไม่สามารถระบุถึงแหล่งกำเนิดได้ แต่ MST สามารถระบุแหล่งที่มาของสิ่งปฏิกูลที่ปนเปื้อนแหล่งน้ำได้ ผ่านการตรวจวิเคราะห์จุลินทรีย์ในระบบทางเดินอาหารและลำไส้ที่จำเพาะต่อสิ่งมีชีวิตประเภทต่าง ๆ เช่น มนุษย์ สุกร โค แพะ ม้า หรือกลุ่มสัตว์ที่คล้ายกัน เช่น สัตว์เคี้ยวเอื้องและนก การทราบแหล่งกำเนิดมลพิษที่ชัดเจน สามารถกำหนดแนวทางการจัดการมลพิษและฟื้นฟูคุณภาพแหล่งน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดความเสี่ยงด้านสาธารณสุขและส่งเสริมความยั่งยืนของสิ่งแวดล้อม การดำเนินการวิจัย เริ่มตั้งแต่การพัฒนาวิธีการตรวจวิเคราะห์ดัชนีบ่งชี้ MST ในห้องปฏิบัติการและการศึกษาคุณลักษณะของดัชนีบ่งชี้ประเภทต่าง ๆ ตลอดจนการทดสอบกับตัวอย่างน้ำในหลายพื้นที่ และต่อยอดผลวิเคราะห์ไปสู่การประเมินความเสี่ยงต่อสุขภาพและพัฒนาเครื่องมือพกพาสำหรับการตรวจวัดการปนเปื้อนภาคสนาม (รูปที่ 1)
เทคนิควิเคราะห์ MST ประกอบด้วย การเพาะเลี้ยงเชื้อจุลินทรีย์และการตรวจวิเคราะห์ดีเอ็นเอของจุลินทรีย์ สำหรับการเพาะเชื้อจุลินทรีย์แบคเทอริโอเฟจ ซึ่งเป็นไวรัสที่ติดเชื้อหรือเพิ่มจำนวนได้ในแบคทีเรีย เทคนิคนี้มีต้นทุนต่ำ วิธีการและเครื่องมือวิเคราะห์ไม่ซับซ้อน โดยผลงานการพัฒนาวิธีการตรวจแบคเทอริโอเฟจของแบคทีเรียเอ็นเทอโรคอกคัส เพื่อเป็นดัชนีระบุการปนเปื้อนสิ่งปฏิกูลที่จำเพาะกับมนุษย์หรือน้ำเสียจากบ้านเรือนชุมชน ได้รับการตีพิมพ์และนำเสนอบนหน้าปกวารสารและได้รับเลือกให้เป็น ACS Editors’ Choice ประจำปี 2560 ในวารสารEnvironmental Science & Technology (impact factor ปี 2564 ที่ 11.357) (รูปที่ 2) นอกจากนี้ ผลงานการพัฒนาการตรวจวิเคราะห์ดีเอ็นเอของแบคเทอริโอเฟจ crAssphage สำหรับระบุการปนเปื้อนสิ่งปฏิกูลจากมนุษย์ ได้รับรางวัล Best Papers for Environmental Science & Technology Letters Journal ในปี 2019 (impact factor ปี 2564 ที่ 11.558) ผลงานวิจัยด้าน MST ของห้องปฏิบัติการฯ ได้รับรางวัลวิจัยแห่งชาติประจำปี 2565 ระดับดีเด่น สาขาวิศวกรรมศาสตร์และอุตสาหกรรมการวิจัย จากสำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) และรางวัล Japan International Award for Young Agricultural Researchers ประจำปี 2563 จากกระทรวงเกษตร ป่าไม้ และประมงแห่งประเทศญี่ปุ่น
การศึกษาทางระบาดวิทยาด้วยน้ำเสีย (Wastewater-based epidemiology; WBE) เพื่อศึกษาการแพร่ระบาดของเชื้อก่อโรคอุบัติใหม่หรืออุบัติซ้ำในกลุ่มประชากร รวมทั้งการศึกษาพฤติกรรมการใช้ยาและสารเคมีบางประเภทในกลุ่มประชากร (รูปที่ 3) โดยในช่วงการแพร่ระบาดของโรคโควิด 19 ห้องปฏิบัติการฯ ได้ตีพิมพ์ผลงานวิจัยตรวจวิเคราะห์สารพันธุกรรมอาร์เอ็นเอของเชื้อไวรัส SARS-CoV-2 และสายพันธุ์ย่อย เพื่อตรวจหาผู้ป่วยติดเชื้อที่ไม่แสดงอาการในชุมชน และพบว่าการตรวจวิเคราะห์น้ำเสียใช้แจ้งเตือนการระบาดได้ล่วงหน้าก่อนการตรวจยืนยันผลทางการแพทย์ในช่วงต้นของการระบาดที่การตรวจทางการแพทย์ยังไม่พร้อม และการตรวจวิเคราะห์น้ำเสียสามารถใช้แจ้งเตือนแบบทันท่วงทีได้ (real-time) ในช่วงของการระบาดของโรคที่กลายเป็นโรคประจำถิ่นได้ (รูปที่ 4) การตรวจวิเคราะห์น้ำเสียมีข้อดี เนื่องจากหนึ่งตัวอย่างสามารถเป็นตัวแทนของชุมชนทั้งหมด จึงสามารถลดจำนวนตัวอย่าง รวมถึงต้นทุนและแรงงานที่เกี่ยวข้อง และผลการตรวจวิเคราะห์น้ำเสียจะเป็นข้อมูลเบื้องต้นในการตรวจยืนยันทางการแพทย์ต่อไป และใช้เป็นแนวทางในการป้องกันการระบาด อาทิเช่น การเพิ่มอัตราการฉีดวัคซีนหรือมาตรการรองรับทางสาธารณสุขต่าง ๆ ซึ่งสามารถใช้ในการเฝ้าระวังการระบาดของโรคติดเชื้ออุบัติใหม่หรืออุบัติซ้ำอื่น ๆ ในอนาคต นอกจากนี้ ห้องปฏิบัติการฯ ได้ร่วมมือกับหน่วยงานราชการ กรมอนามัย กระทรวงสาธารณสุขจัดทำ “คู่มือแนวทางการเฝ้าระวังการระบาดของโรคติดเชื้อไวรัสโคโรนา 2019 (COVID-19) ด้วยน้ำเสีย” เพื่อเผยแพร่ให้กับประชาชนและหน่วยงานสาธารณสุขทั่วประเทศ
Figure 3. ระบาดวิทยาน้ำเสีย เพื่อศึกษาการแพร่ระบาดของเชื้อก่อโรคอุบัติใหม่หรืออุบัติซ้ำในกลุ่มประชากร
รวมทั้งการศึกษาพฤติกรรมการใช้ยาและสารเคมีบางประเภทในกลุ่มประชากร
Figure 4. การวิเคราะห์ข้อมูลจีโนมของจุลินทรีย์
