“ไวรัส” ไม่ใช่วายร้ายเสมอไป รู้จัก เฟจ ไวรัสนักกินแบคทีเรีย
Better Living

“ไวรัส” ไม่ใช่วายร้ายเสมอไป รู้จัก เฟจ ไวรัสนักกินแบคทีเรีย

Focus
  • แบคเทอริโอเฟจ (Bacteriophage) หรือ เฟจ (Phage) ซึ่งมีความหมายในภาษาละตินว่า นักกินแบคทีเรียเป็นไวรัสจำพวกหนึ่งที่สามารถนำมาใช้กำจัดแบคทีเรียก่อโรคกับมนุษย์ได้
  • เฟลิกซ์ เดเรลล์ นักจุลชีววิทยาประสบความสำเร็จในการใช้เฟจ รักษาโรคบิด ทั้งยังมีนักวิทยาศาสตร์รุ่นต่อมาที่ใช้เฟจ ยับยั้งการเกิดโรคระบาด เช่น โรคอหิวาตกโรคในประเทศอินเดียและประเทศอียิปต์

หากได้ยินคำว่า ไวรัส แน่นอนว่าคนส่วนใหญ่จะรู้สึกกลัวขึ้นมาทันที เนื่องจากไวรัสสามารถก่อให้เกิดโรคภัยไข้เจ็บในสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ได้มากมายอีกทั้งยังมีความสามารถในการแพร่กระจายและก่อให้เกิดโรคระบาดเป็นวงกว้างได้อย่างรวดเร็วและง่ายดายเช่น ไวรัสโคโรนา 2019 ที่ปัจจุบันได้แพร่ระบาดและกระจายไปทั่วโลก โดยมียอดผู้ติดเชื้อทั่วโลกสูงมากกว่าร้อยล้านคนไปเรียบร้อยแล้วแต่ในบทความนี้เราจะมาเล่าถึงประโยชน์อันยิ่งใหญ่ของไวรัส ที่จะเข้ามาช่วยมวลมนุษยชาติในสงครามระหว่างมนุษย์กับแบคทีเรียที่กำลังทวีความรุนแรงขึ้น

จริง ๆ แล้วในทางชีววิทยา ยังเป็นที่โต้เถียงกันอยู่ว่า “ไวรัส” นั้น นับเป็น“สิ่งมีชีวิต” หรือไม่ เพราะในการดำรงชีพของไวรัสนั้น ไวรัสจะไม่สามารถเพิ่มจำนวนได้เองตามธรรมชาติ แต่ไวรัสจะต้องการเซลล์ของสิ่งมีชีวิตเจ้าบ้านเพื่อเป็นแหล่งในการเพิ่มจำนวนลูกหลานซึ่งในกระบวนการดังกล่าว ไวรัสจะเข้าควบคุมกลไกการดำรงชีพขั้นพื้นฐานภายในเซลล์เจ้าบ้านและขโมยกลไกเหล่านี้มาใช้ในการดำรงชีพของตนเอง เมื่อเซลล์เจ้าบ้านสูญเสียการควบคุมกลไกการดำรงชีพเหล่านี้ให้แก่ไวรัส เซลล์เจ้าบ้านก็จะป่วยและตายไปในที่สุด

ภายหลังการเพิ่มจำนวนของเฟจภายในเซลล์แบคทีเรีย เฟจจะฆ่าและทำให้เซลล์ของแบคทีเรียแตกออก เพื่อปลดปล่อยลูกหลานของเฟจภายในเซลล์ออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก ด้วยกระบวนการดังกล่าวนี้ เฟจจึงถูกนำมาใช้ในการบำบัดรักษาโรคติดเชื้อแบคทีเรียดื้อยาต่างๆ

“ไวรัส…มีแต่ผู้ร้ายจริงหรือไม่” เป็นอีกหนึ่งคำถามที่หลาย ๆ คนอาจมองข้ามไป ทุกอย่างก็เหมือนเหรียญที่มีสองด้าน มี “ข้อเสีย” ก็ย่อมมี “ข้อดี” ขึ้นอยู่กับมุมที่เรากำลังมอง ไวรัสก็เช่นเดียวกัน ในต้นศตวรรษที่ 19 นักจุลชีววิทยา 2 ท่าน คือ เฟรเดริก ทวอร์ต (Frederick Twort) และ เฟลิกซ์ เดเรลล์ (Félix d’Hérelle)ต่างค้นพบว่า มีไวรัสจำพวกหนึ่งที่สามารถนำมาใช้กำจัดแบคทีเรียก่อโรคกับมนุษย์ได้ เนื่องจากไวรัสเหล่านี้จะใช้แบคทีเรียก่อโรคเป็นเซลล์เจ้าบ้านในการเพิ่มจำนวนและจะทำลายเซลล์ของแบคทีเรียก่อโรคทิ้งเพื่อให้ลูกหลานของมันออกมาสู่สิ่งแวดล้อมได้ ไวรัสกลุ่มนี้ถูกตั้งชื่อว่า แบคเทอริโอเฟจ (Bacteriophage) หรือ เฟจ (Phage) ซึ่งมีความหมายในภาษาละตินว่า นักกินแบคทีเรีย

เฟจ
โครงสร้างของเฟจ  ประกอบด้วยส่วนสำคัญ 2 ส่วนคือส่วนหัว (สีส้ม) มีลักษณะคล้ายทรงกลม เป็นบริเวณที่เฟจจัดเก็บสารพันธุกรรมไว้ และ ส่วนหาง ซึ่งมีลักษณะคล้ายขาแมงมุม เป็นส่วนสำคัญในการยึดเกาะกับเซลล์แบคทีเรีย (สีฟ้า) เมื่อเฟจใช้หางยึดเกาะกับเปลือกเซลล์แบคทีเรียแล้ว เฟจจะใช้หางแทงทะลุผ่านเปลือกเซลล์และฉีดสารพันธุกรรมจากส่วนหัวเข้าสู่เซลล์ของแบคทีเรียเพื่อเริ่มกระบวนการเพิ่มจำนวนต่อไป

ค.ศ.1919 เฟลิกซ์ เดเรลล์ ก็สามารถยืนยันแนวคิดดังกล่าวได้โดยประสบความสำเร็จในการใช้ เฟจ หรือ นักกินแบคทีเรีย ในการรักษาโรคบิดและช่วยชีวิตผู้ป่วยไว้ได้ ไม่กี่ปีหลังจากนั้น นักวิทยาศาสตร์ยังประสบความสำเร็จในการใช้เฟจเพื่อยับยั้งการเกิดโรคระบาด เช่น โรคอหิวาตกโรคในประเทศอินเดียและประเทศอียิปต์ได้อีกด้วย ด้วยความสำเร็จดังกล่าว ไวรัสนักกินแบคทีเรียหรือเฟจ จึงเป็นหนทางที่มีประสิทธิภาพสูงในการกำจัดแบคทีเรียก่อโรคเพื่อช่วยชีวิตมนุษยชาติในยุคสมัยนั้น ทว่าด้วยความรู้ทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับเฟจที่น้อยนิด ประจวบเหมาะกับการค้นพบ ยาปฏิชีวนะเพนิซิลิน ซึ่งเป็นยาปฏิชีวนะตัวแรกของโลกโดยนักจุลชีววิทยา อเล็กซานเดอร์ เฟลมมิง (AlexanderFleming) การบำบัดรักษาโรคด้วยเฟจจึงได้รับความนิยมลดลงไป

เฟจ
กลไกการเพิ่มจำนวนของเฟจภายในเซลล์แบคทีเรีย เมื่อเฟจส่งสารพันธุกรรมเข้าสู่เซลล์ของแบคทีเรียแล้ว เฟจจะเข้าควบคุมกลไกการดำรงชีพขั้นพื้นฐานของเซลล์แบคทีเรียและขโมยกลไกเหล่านี้มาใช้เพื่อสร้างลูกหลานของเฟจภายในเซลล์ เมื่อกระบวนการสิ้นสุด เฟจจะทำลายเซลล์แบคทีเรียเพื่อปลดปล่อยลูกหลานออกมาสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก

ด้วยยุคทองในการค้นพบยาปฏิชีวนะที่นักวิทยาศาสตร์สามารถค้นพบยาปฏิชีวนะได้มากกว่า 40 ชนิด ในช่วง ค.ศ.1940-1970 งานวิจัยต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับเฟจจึงถูกลดบทบาทลงไปในที่สุด วงการแพทย์ได้เปลี่ยนมาใช้ยาปฏิชีวนะเป็นหลักในการรักษาและช่วยชีวิตผู้ป่วยจากแบคทีเรียก่อโรค ซึ่งไม่เพียงแต่ในด้านสาธารณสุขเท่านั้น ยาปฏิชีวนะยังถูกนำมาใช้ในด้านอื่น รวมถึงการทำเกษตรกรรมและปศุสัตว์อีกด้วย

แต่จากการใช้ยาปฏิชีวนะที่ขาดการควบคุมดูแลที่ถูกต้องมาเป็นระยะเวลานาน แบคทีเรียที่สามารถปรับตัวได้ไวจึงสามารถพัฒนาตัวเองให้ต้านทานต่อยาปฏิชีวนะได้หรือที่เราเรียกว่า เชื้อดื้อยา การปรับตัวของแบคทีเรียนี้สามารถเกิดขึ้นซ้ำ ๆ กับแบคทีเรียตัวเดิมจนสามารถต้านทานยาปฏิชีวนะได้ทุกชนิดซึ่งนั่นหมายความว่าไม่ว่าแพทย์จะใช้ยาปฏิชีวนะชนิดใดก็ตามผลลัพธ์ที่น่ากงวลคือจะไม่สามารถใช้ได้ผลในการรักษาผู้ป่วยติดเชื้อดื้อยาได้และเมื่อแพทย์ไม่สามารถหาวิธีมารักษาผู้ป่วยได้ ผู้ป่วยที่ติดเชื้อดื้อยาก็จะมีอาการที่แย่ลงและเสียชีวิตในที่สุด ในปัจจุบันนี้ เชื้อดื้อยาได้ถูกตรวจพบในหลายประเทศทั่วโลก เช่น ในสหรัฐอเมริกาจะมีผู้ป่วยที่เสียชีวิตจากเชื้อดื้อยาทุก ๆ 15 นาที นอกจากนี้ยังมีการคาดการณ์ว่า หากโลกของเรายังหาวิธีรับมือกับเชื้อดื้อยาเหล่านี้ไม่ได้ภายใน 30 ปีข้างหน้านี้ ยอดผู้เสียชีวิตจากเชื้อดื้อยาจะมีสูงถึง 10 ล้านคนต่อปี ซึ่งนั่นนับเป็นยอดผู้เสียชีวิตที่สูงกว่าโรคภัยไข้เจ็บของมนุษย์ทุกชนิดรวมถึงโรคมะเร็งอีกด้วย

เฟจ
เชื้อแบคทีเรียก่อโรคฉวยโอกาสในกลุ่ม Acinetobacter baumannii ซึ่งเป็นหนึ่งในเชื้อแบคทีเรียดื้อยาที่องค์การอนามัยโลก กระตุ้นในนักวิจัยค้นหาวิธีการจัดการที่มีประสิทธิภาพสูงอย่างเร่งด่วน
(ภาพ : UC San Diego Health )

ด้วยตัวเลขเชื้อดื้อยาที่สูงขึ้น ประเด็นเกี่ยวกับเฟจไวรัสนักกินแบคทีเรียจึงกลับมาอยู่ในความสนใจอีกครั้ง และถูกมองว่าหรือ เฟจ จะเป็นทางออกของสงครามระหว่างมวลมนุษยชาติกับเชื้อดื้อยานี้ด้วยอัตราความสำเร็จในการหายาปฏิชีวนะที่ลดลงอย่างน่าใจหายในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา รวมถึงจำนวนผู้ป่วยติดเชื้อดื้อยาที่เพิ่มขึ้นอย่างมากและกระจายอยู่ทั่วโลก แพทย์และนักวิทยาศาสตร์จึงหันกลับมาให้ความสนใจกับการบำบัดรักษาโรคด้วยเฟจอีกครั้ง

เมื่อไม่นานมานี้ กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ในสหรัฐอเมริกาประสบความสำเร็จในการใช้เฟจเพื่อช่วยชีวิตผู้ป่วยจากเชื้อดื้อยาได้ ซึ่งนั่นนับเป็นความสำเร็จแรกในสหรัฐอเมริกาที่มีการใช้เฟจรักษาผู้ป่วยจากเชื้อดื้อยาด้วยการฉีดเฟจเข้ากระแสเลือด ผู้ป่วยเคสนี้มีชื่อว่า ทอม แพตเทอร์สัน (Tom Patterson) อาจารย์ทางด้านจิตวิทยาที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโกโดยในระหว่างที่ทอมเดินทางท่องเที่ยวกับภรรยาอยู่ในประเทศอียิปต์ในช่วงเทศกาลขอบคุณพระเจ้า ค.ศ.2015 ทอมได้ล้มป่วยลงด้วยอาการนิ่วในถุงน้ำดี แต่สิ่งที่ทำให้อาการของทอมทรุดหนักลงจนจำเป็นต้องรีบทำการเคลื่อนย้ายเข้าโรงพยาบาล คือ การติดเชื้อแบคทีเรียดื้อยา ในกลุ่ม Acinetobacter baumannii ซึ่งเป็นเชื้อฉวยโอกาสที่พบได้ทั่วไปและจะก่อโรคกับมนุษย์ได้เมื่อร่างกายอ่อนแอ

ทอม แพตเทอร์สัน และภรรยา สเตฟฟานี สแตรชดี
(ภาพ : UC San Diego Health )

แน่นอนว่า ไม่ว่ายาชนิดใดที่ทางทีมแพทย์ใช้ก็ไม่สามารถช่วยให้อาการของทอมดีขึ้น ในทางกลับกัน อาการของทอมกลับแย่ลงเรื่อย ๆ จนสุดท้ายทอมกลายเป็นผู้ป่วยโคม่าและกำลังจะเสียชีวิตลงภรรยาของทอม สเตฟฟานี สแตรชดี (Steffanie Strathdee) ซึ่งเป็นอาจารย์ผู้เชี่ยวชาญทางด้านระบาดวิทยาอยู่ที่มหาวิทยาลัยเดียวกัน ได้พบว่า เฟจ ซึ่งเป็นหนทางในการกำจัดเชื้อที่ถูกหลงลืมไป อาจเป็นทางออกเพื่อช่วยชีวิตของทอมได้ สเตฟฟานีจึงได้ปรึกษากับกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ผู้เชี่ยวชาญเกี่ยวกับชีววิทยาของเฟจและดำเนินการเพื่อขออนุมัติการใช้เฟจในการรักษาอย่างเร่งด่วนกับแพทย์ผู้เชี่ยวชาญ จนสามารถนำเฟจมาใช้รักษาทอม และช่วยให้ทอมรอดชีวิตจากเชื้อดื้อยาได้ในที่สุด โดยหลังจากนั้นในปี ค.ศ. 2018 สเตฟฟานีได้ร่วมกับทีมแพทย์ในมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโกจัดตั้งศูนย์นวัตกรรมการประยุกต์ใช้เฟจและการบำบัด (Center for Innovative Phage Applications and Therapeutics: IPATH) เพื่อใช้เฟจในการบำบัดรักษาผู้ป่วยจากเชื้อดื้อยาและได้ดำเนินการรักษาผู้ป่วยโคม่าตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา

ถึงแม้ความสำเร็จนี้ จะเปรียบเสมือนแสงสว่างที่ปลายอุโมงค์ในสงครามที่ไม่มีวันสิ้นสุดระหว่างมนุษยชาติกับแบคทีเรียก็ตาม แต่เราก็ยังคงต้องการงานวิจัยพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับเฟจ รวมถึงการศึกษาประสิทธิภาพทางคลินิกของการใช้เฟจในการรักษาอีกมาก โดยในปัจจุบันงานวิจัยเกี่ยวกับเฟจในการรักษายังอยู่ในขั้นเริ่มต้นอยู่ หากเปรียบเทียบกับวัคซีน mRNA ที่เราใช้เป็นเครื่องมือในการต่อสู้กับโรค COVID-19 ในขณะนี้ จะเห็นว่าความสำเร็จของการสร้างวัคซีนนี้ไม่ได้มาด้วยโชคที่เกิดขึ้นแค่เพียงชั่วข้ามคืน แต่เกิดขึ้นจากการอุทิศตนของนักวิจัยจำนวนมากเป็นเวลาสิบ ๆ ปี การใช้เฟจเพื่อบำบัดรักษาโรคและช่วยชีวิตคนจำนวนมากก็คงไม่ต่างกัน ที่จำเป็นต้องอาศัยเวลาและการอุทิศตนของนักวิจัยทั่วโลกเพื่อศึกษาทำความเข้าใจเฟจให้ถ่องแท้ เพื่อทำให้มนุษยชาติมีเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการต่อสู้กับแบคทีเรียในสงครามที่ไม่มีวันจบและยังคาดเดาจุดสิ้นสุดไม่ได้นี้

อ้างอิง


Author

The Microbe Lab
ห้องแล็บที่มีความมุ่งมั่นในการค้นหาสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพเพื่อกำจัดแบคทีเรียก่อโรค และมีความสุขในการฆ่าและชันสูตรศพแบคทีเรียด้วยกล้องจุลทรรศน์ โดยมีเพชฌฆาตหลักคือ ดร.วรพนธ์ ชัยกีรติศักดิ์ อาจารย์ประจำภาควิชาชีวเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และ ดร.ภูชิต โนนจุ้ย อาจารย์ประจำสถาบันชีววิทยาศาสตร์โมเลกุล มหาวิทยาลัยมหิดล (facebook.com/themicrobelab)