Faces

ย้อนรอย 2 นักวิจัยเบื้องหลัง mRNA วัคซีนกู้โลกที่คว้า รางวัลโนเบล การแพทย์ปี 2023

Focus

รางวัลโนเบล สาขาการแพทย์ใน ค.ศ. 2023 นี้ ได้ประกาศให้แก่ผู้ที่ค้นพบและมีแนวคิดที่จะใช้ mRNA มาเป็นวัคซีน 2 ท่านก็คือ ดร.คาทาลิน คาริโก (Dr. Katalin Karikó) และ ดร.ดรู ไวส์แมน (Dr. Drew Weissman) อาจารย์นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลเวเนีย
เทคโนโลยี mRNA วัคซีนได้มีการพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง ซึ่งอยู่ในระหว่างการทดลองใช้ในมนุษย์สำหรับโรคติดเชื้อหลายชนิด แต่เมื่อมีโรคระบาดอย่างโควิด-19 ก็มีการนำมาใช้แบบฉุกเฉิน ภายใต้การควบคุมมาตรฐานปกติของการทำวัคซีน

ถึงแม้ช่วงเวลาของโรคระบาดโควิด-19 จะผ่านไป แต่ก็ได้ทิ้งแผลในใจและฝันร้ายให้กับหลายๆ ครอบครัวกว่า 20 ล้านทั่วโลกที่ต้องสูญเสีย รวมถึงผลกระทบระยะยาวในทุกๆ ด้าน ทั้งด้านวิทยาศาสตร์ เศรษฐกิจและสังคม วิถีชีวิตที่เปลี่ยนไปตลอดกาล บทเรียนที่ยิ่งใหญ่คือ พวกเราได้เรียนรู้ถึงความร่วมแรงร่วมใจกันที่จะฝ่าฟันวิกฤติโรคระบาดที่เรียกได้ว่าหนักหนาสาหัสที่สุดในยุคปัจจุบัน ที่ถึงแม้จะมีวิทยาการทางการแพทย์ก้าวหน้าเพียงใด ในธรรมชาติก็ยังมีสิ่งที่มนุษย์ยังไม่รู้อีกมากมาย อย่างที่เห็นได้ชัดคือเจ้าไวรัสโควิด-19 นี้ ที่มีความสามารถในการติดเชื้อในมนุษย์ในรูปแบบที่ไม่เคยพบเจอมาก่อน เป็นโรคอุบัติใหม่ที่ยังไม่มียารักษาหรือวัคซีนสำหรับป้องกัน

แต่ในความมืดมนสิ้นหวัง ณ ขณะนั้น ก็ยังมีแสงสว่างเล็กๆ จากโลกวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทางการแพทย์ที่มีการพัฒนาอย่างไม่หยุดยั้งที่ประเทศสหรัฐอเมริกา ความก้าวหน้าทางด้านงานวิจัยทางการแพทย์ของสหรัฐอเมริกาถือเป็นระดับแนวหน้าของโลก ด้วยการลงทุนด้านการวิจัยทางวิทยาศาสตร์พื้นฐาน ที่เปิดโอกาสให้นักวิทยาศาสตร์และนักวิจัยทั่วโลกได้มีพื้นที่แสดงฝีมือและความคิดสร้างสรรค์ที่จะสรรค์สร้างนวัตกรรมใหม่ๆ จากไอเดียในสมองมาอยู่ในห้องแล็บห้องทดลอง และนำออกมาใช้จริงในชีวิตประจำวัน

รางวัลโนเบล — **ดร.คาทาลิน คาริโก** **(ภาพ : Penn Medicine News)**

เทคโนโลยีทางการแพทย์ใหม่ล่าสุดที่เข้ามามีบทบาทสำคัญอย่างมากในช่วงการระบาดของโควิด-19 ที่ว่านี้ คือวัคซีนชนิด เอ็มอาร์เอ็นเอ (mRNA vaccine) นั่นเอง ซึ่ง รางวัลโนเบล สาขาการแพทย์ ค.ศ. 2023 นี้ ได้ประกาศให้แก่ผู้ที่ค้นพบและมีแนวคิดที่จะใช้ mRNA มาเป็นวัคซีน 2 ท่านก็คือ ดร.คาทาลิน คาริโก (Dr. Katalin Karikó) และ ดร.ดรู ไวส์แมน (Dr. Drew Weissman) อาจารย์นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลเวเนีย (University of Pennsylvania) เมืองฟิลาเดลเฟีย ประเทศสหรัฐอเมริกา สดๆ ร้อนๆ เมื่อวันที่ 2 ตุลาคม 2023 นี้เอง (อ่านประวัตินักวิทยาศาสตร์หญิงผู้อยู่เบื้องหลังการค้นพบ mRNA )

หลายๆ คนคงคุ้นเคยกับวัคซีนชนิดอื่นๆ มามากแล้ว แต่ในวันนี้ผู้เขียนอยากพูดรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญนี้ ที่ 20 ปีหลังการค้นพบ (ตีพิมพ์เผยแพร่เมื่อ ค.ศ. 2005) และการวิจัยอย่างต่อเนื่องและกำลังมีงานวิจัยในมนุษย์มาระยะหนึ่งแล้ว ทำให้ “mRNAวัคซีน” ถูกนำมาใช้ได้อย่างทันท่วงทีเพื่อต่อกรกับโรคโควิด-19

หากย้อนกลับไปในวิชาชีววิทยาของเซลล์สิ่งมีชีวิต เซลล์ในร่างกายเราจะมีสารพันธุกรรมที่เรียกว่า DNA อยู่ในนิวเคลียสของเซลล์ DNA เปรียบเสมือนพิมพ์เขียวของเซลล์ เพื่อใช้เป็นแม่แบบในการสร้างโปรตีน ซึ่งโปรตีนเป็นสารชีวโมเลกุลที่ทำหน้าที่ต่างๆ ในเซลล์ ทำให้เซลล์และอวัยวะต่างๆ ในร่างกายทำงานได้อย่างปกติทุกๆ วันทั้งตอนตื่นและตอนหลับ แต่การจะสร้างโปรตีนขึ้นมาในเซลล์นั้นต้องอาศัยอีกโมเลกุลหนึ่งเป็นตัวตั้งต้นแม่แบบ เรียกว่า “mRNA (messenger RNA)” ซึ่งถอดแบบหรือถอดรหัสมาจาก DNA ในเซลล์ของแต่ละคน สารชีวโมเลกุลmRNA นี้เปรียบเสมือนเป็นตัวส่งสาส์นออกจากนิวเคลียสมาเพื่อให้เซลล์ผลิตโปรตีนตามความเหมาะสมในแต่ละอวัยวะและแต่ละช่วงเวลา (ในบางช่วงเวลาเราอาจจะต้องการโปรตีนแต่ละชนิดไม่เหมือนกันหรือในปริมาณไม่เท่ากัน) ซึ่งภายในเซลล์ก็จะมีโรงงานผลิตโปรตีนแต่ละตัวตามคำสั่งที่ได้รับมาจากนิวเคลียสนั่นเอง (ดังรูปที่ 1)

ด้วยความรู้พื้นฐานการทำงานของเซลล์นี้เอง นักวิทยาศาสตร์ 2 ท่านจึงมีความคิดริเริ่มว่า หากนำ “mRNA” ที่ถอดรหัสมาจากไวรัส สังเคราะห์mRNA ที่เป็นรหัสการผลิตโปรตีนของไวรัสนี้ขึ้นมาในห้องแล็บ แล้วนำmRNA ไปฉีดเข้าสู่ร่างกายและเซลล์ของมนุษย์เพื่อให้ผลิตโปรตีนที่เป็นชิ้นส่วนของไวรัสมากระตุ้นการทำงานของเซลล์ภูมิคุ้มกันให้สร้างแอนติบอดี (ซึ่งเป็นโปรตีนชนิดหนึ่ง) มาสู้และฆ่าไวรัสในที่สุด ก่อนที่มันจะแพร่พันธุ์และแบ่งตัวจนเซลล์และอวัยวะที่ติดเชื้อถูกทำลาย (อ่านเพิ่มเติม : วัคซีนทำงานอย่างไร )

แต่การทดลองสังเคราะห์mRNA ขึ้นมาตรงๆ แล้วฉีดเข้าไปในร่างกายหนูทดลองนั้นก็ไม่ประสบความสำเร็จ กลับทำให้หนูทดลองป่วยหนัก ซึ่งทราบภายหลังว่าเกิดจากการไปกระตุ้นภูมิคุ้มกันในร่างกายสิ่งมีชีวิตนั่นเอง ทั้งคู่จึงพยายามค้นหาคำตอบว่าเหตุผลอะไรที่ทำให้ mRNA ที่ฉีดเข้าไปนั้นไปกระตุ้นภูมิคุ้มกันปกติ ทั้งๆ ที่เซลล์ร่างกายสิ่งมีชีวิตก็มีการผลิตmRNA อยู่ตลอดเวลา ในเวลานั้นองค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวกับโครงสร้างทางเคมีของ RNA ยังมีไม่มากนัก (ทราบเพียงแต่มีโครงสร้างของเบสที่เรียกว่า A, U, G, C) แต่ทั้งคู่ก็ได้ทำการทดลองปรับแต่งโครงสร้างของmRNA อย่างหลากหลาย หนึ่งในนั้นคือการปรับแต่งด้วยโมเลกุลที่เรียกว่า ซูโดยูริดีน (Pseudouridine) ซึ่งเป็นองค์ประกอบของ RNA ที่พบในธรรมชาติอยู่แล้ว ทำให้ระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายไม่ตอบสนองอย่างรุนแรงหรือแทบจะไม่ตอบสนองเลย ด้วยการค้นพบองค์ความรู้ใหม่และความเข้าใจเกี่ยวกับการตอบสนองของเซลล์ภูมิคุ้มกันที่มีต่อโครงสร้างของmRNA ที่แตกต่างกันนี้เอง จึงเป็นที่มาให้ทั้งคู่ทดลองสังเคราะห์mRNA ที่มีโครงสร้างเลียนแบบสารพันธุกรรมของไวรัส แต่ถูกปรับแต่งด้วยซูโดยูริดีน และทดลองฉีดเข้าสู่ร่างกายของสัตว์ทดลอง จะถูกนำมาใช้เป็นสารตั้งต้นในการสร้างโปรตีนของไวรัสภายในเซลล์ร่างกายได้อย่างมีประสิทธิภาพ (ได้ปริมาณมากกว่าในธรรมชาติเกือบ 10 เท่า) โดยที่ไม่กระตุ้นภูมิคุ้มกันของมนุษย์ที่ทำให้เกิดอาการป่วย แต่จะไปกระตุ้นการสร้างแอนติบอดีเพื่อใช้ต่อสู้กับไวรัสในอนาคตได้อย่างรวดเร็วหากได้รับเชื้อ (รูปที่ 2)

อย่างที่ทราบกันดีว่า เทคโนโลยีmRNAวัคซีน ได้มีการพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง ซึ่งอยู่ในระหว่างการทดลองใช้ในมนุษย์สำหรับโรคติดเชื้อหลายชนิด แต่เมื่อมีโรคระบาดอย่างโควิด-19 ก็มีการนำมาใช้แบบฉุกเฉิน ภายใต้การควบคุมมาตรฐานปกติของการทำวัคซีน แต่ด้วยความพร้อมทางด้านเทคโนโลยี การผลิต การทดสอบประสิทธิภาพ และที่สำคัญคือกำลังคนที่มีความสามารถ โดยการทำงานของบริษัท Pfizer-BioNTech และ บริษัท Moderna ร่วมกับนักวิทยาศาสตร์ผู้ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญทั้งสองท่าน ทำให้มีการคิดค้นและผลิต “วัคซีนชนิดmRNA” สำหรับโควิด-19 ได้ภายในระยะเวลาไม่ถึง 1 ปี เริ่มใช้ในวันที่ 18 ธันวาคม ค.ศ. 2020 ที่โรงพยาบาลของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลเวเนีย และในเวลาต่อมามีการใช้วัคซีนชนิดนี้ทั่วโลกอย่างรวดเร็ว เพื่อสร้างภูมิคุ้มกันหมู่ให้แก่ผู้คนทั่วโลก ทำให้สามารถหยุดการแพร่ระบาดของโควิด-19 ได้

ถึงแม้จะมีการกลายพันธุ์ของเชื้อไวรัส แต่ด้วยความพิเศษของเทคโนโลยีการสังเคราะห์ mRNA นี้ เราสามารถปรับเปลี่ยนรหัสพันธุกรรมเพื่อสร้างmRNA ได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพอย่างมากเมื่อเทียบกับการใช้วัคซีนที่เป็นเชื้อตายไวรัลเวกเตอร์ หรือแม้กระทั่งวัคซีนชนิดโปรตีน ปัจจุบันมีการต่อยอดเทคโนโลยีนี้ในการผลิตmRNA สำหรับเป็นทั้งยารักษาและวัคซีนป้องกันโรคต่างๆ ทั้งงูสวัด, HIV, โรคทางพันธุกรรม Sickle Cell Disease (SCD หรือโรคเม็ดเลือดแดงรูปเคียว) และโรคที่กระทบผู้คนมหาศาลอย่างโรคมะเร็ง

จะเห็นได้ว่างานวิจัยวิทยาศาสตร์พื้นฐาน (foundational scientific research) เป็นจุดเริ่มต้นที่สำคัญต่อการค้นพบเทคโนโลยีที่ยิ่งใหญ่และมีผลกระทบในชีวิตผู้คนทั้งโลกอย่างคาดไม่ถึง งานวิจัยวิทยาศาสตร์เชิงลึกในระดับโมเลกุลต้องอาศัยความเชี่ยวชาญเฉพาะทางที่มีการศึกษามาอย่างยาวนาน การประยุกต์ใช้ในการวิจัยทางการแพทย์นี้ก็เป็นความร่วมมือของทั้งสองท่านที่ทำงานวิจัยร่วมกันมาอย่างยาวนาน ถึงแม้จะเจออุปสรรคต่างๆ มากมายโดยเฉพาะในช่วงแรกๆ ที่เป็นการค้นพบองค์ความรู้ใหม่ ทั้งสองท่านก็ยังคงเชื่อมั่นและพยายามทุ่มเทให้กับงานวิจัยจนสำเร็จและได้รับการยอมรับและยกย่องจากประเทศต่างๆ ทั่วโลกในวันนี้

อ้างอิง

#วิทยาศาสตร์#โนเบล

Author

ดร.ชณัท อ้นบางเขน

อาจารย์ประจำภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย อดีตนักเรียนทุนรัฐบาลไทย (พสวท.) มีความสนใจด้านวิทยาศาสตร์สุขภาพ จบการศึกษาปริญญาเอกด้านเคมีอินทรีย์และเคมีชีวภาพจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลเวเนีย (University of Pennsylvania) เคยทำงานเป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอก ณ มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด (Harvard University) ประเทศสหรัฐอเมริกา ทำงานวิจัยศึกษากลไกการทำงานของเซลล์มนุษย์ในระดับโมเลกุลและโพรตีโอมิกส์ (chemical and molecular cell biology and proteomics) ที่เกี่ยวกับความผิดปรกติในโรคต่างๆ