จากวัคซีนเอ็มอาร์เอ็นเอ ถึงยารักษาโควิด ไบโอเทคโนโลยีเพื่ออนาคต
ปรากฏการณ์มหัศจรรย์อย่างหนึ่งของมนุษยชาติที่เกิดขึ้นในช่วงปลายปี 2020 เรื่อยมาจนถึงปี 2021 ที่ผ่านมา ก็คือ มนุษย์ไม่เพียงสามารถคิดค้นวัคซีนที่ทรงประสิทธิภาพในการป้องกันโรคระบาดอุบัติใหม่ที่ร้ายแรงอย่าง โควิด-19 ได้ภายในช่วงเวลาไม่ถึงปีเท่านั้น หากแต่ยังสามารถคิดค้น ยารักษาโควิด-19 ได้ในระยะเวลาอันสั้นอีกด้วย
ที่น่าอัศจรรย์ยิ่งขึ้นไปอีกก็คือ แพลทฟอร์ม ที่ใช้ในการคิดค้นวัคซีนใหม่นี้ ไม่เพียงมีประสิทธิภาพสูง ก่อให้เกิดผลข้างเคียงต่ำ เท่านั้น ยังสามารถนำไปปรับใช้สำหรับการพัฒนาวัคซีนเพื่อป้องกันอีกสารพัดโรคได้ในอนาคต
ประวัติศาสตร์ที่เกิดขึ้นจากการพัฒนาวัคซีนในเวลานี้ จึงกลายเป็นประวัติศาสตร์ของไบโอเทคโนโลยี ที่สามารถสร้างผลกระทบต่อวิธีการป้องกันและรักษาอีกสารพัดโรคในอีกหลายศตวรรษข้างหน้า
วัคซีนเอ็มอาร์เอ็นเอ
เพื่อจะทำความเข้าใจถึงหลักการทำงานของวัคซีนเอ็มอาร์เอ็นเอ และได้ตระหนักว่า ทำไมแพลทฟอร์มวัคซีนนี้ถึงสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการพัฒนาวัคซีนสำหรับสารพัดโรคในอนาคตได้ เราจำเป็นต้องทำความรู้จักกับ อาร์เอ็นเอ และเอ็มอาร์เอ็นเอ ก่อนอื่น
อาร์เอ็นเอ (ไรโบนิวคลีอิค แอซิด) เป็นโมเลกุลกรดนิวคลีอิค ชนิดหนึ่งสำหรับบรรจุรหัสพันธุกรรม ทำนองเดียวกับ ดีเอ็นเอ (ดิอ็อกซีไรโบนิวคลีอิค แอซิด) ต่างกันตรงที่ ดีเอ็นเอเป็นเกลียวคู่ ส่วนอาร์เอ็นเอ เป็นสายเดี่ยว
อาร์เอ็นเอ พบได้ในสิ่งมีชีวิตทุกอย่าง โดยที่สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กมากอย่างเช่นไวรัสบางชนิด รวมทั้ง ไวรัสซาร์ส-โควี-2 ที่ก่อให้เกิดโรคโควิด-19 มีเพียงสายอาร์เอ็นเอหุ้มด้วยเปลือกโปรตีน โดยภายในเปลือกหุ้มมีส่วนประกอบอื่นๆ อีกน้อยมากเท่านั้นเอง
เอ็มอาร์เอ็นเอ เป็นอาร์เอ็นเอชนิดหนึ่ง ซึ่งทำหน้าที่จำเพาะ นั่นคือ นำเอารหัสพันธุกรรมจากอาร์เอ็นเอในนิวเคลียส ไปยังไซโตปลาสม์ ซึ่งเปรียบได้เหมือนแหล่งผลิตโปรตีน ให้ผลิตโปรตีนที่ต้องการออกมาตามคำสั่งของ เอ็มอาร์เอ็นเอ
หลักการทำงานของวัคซีนเอ็มอาร์เอ็นเอ ก็คือ นำเอาเอ็มอาร์เอ็นเอที่บรรจุคำสั่งเพื่อผลิตโปรตีนบางส่วนของไวรัสไปยังเซลล์ของมนุษย์ ให้ผลิตโปรตีนตามคำสั่งออกมา (แค่บางส่วนของไวรัส อาทิ ส่วนเปลือกหุ้ม หรือส่วนโปรตีนหนาม) เพื่อกระตุ้นให้ระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายผลิตสารแอนติบอดี ขึ้นมาเพื่อทำลายและจดจำลักษณะดังกล่าวไว้ เพื่อจะได้ทำลายเมื่อพบครั้งต่อๆ ไปในอนาคต
ในกรณีของวัคซีนที่พัฒนาและผลิตโดย ไฟเซอร์/ไบออนเทค กับวัคซีนของบริษัท โมเดอร์นา นั้น เอ็มอาร์เอ็นเอ ที่ถูกฉีดเข้าสู่ร่างกายบรรจุเพียงคำสั่งให้สร้างโปรตีนหนาม ขึ้นมาเท่านั้น แต่ก็ประสบความสำเร็จอย่างสูง ลดโอกาสการติดเชื้อลงได้มหาศาล ลดโอกาสป่วยหนักและเสียชีวิตลงมามากสำหรับผู้ติดเชื้อโควิด-19 กลายพันธุ์ทุกตัว ซึ่งมีโปรตีนหนามเหมือนกันทั้งหมด
สมาคมผู้ประกอบวิชาแพทย์อเมริกัน (เอเอเอ็มซี) เสนอแนะไว้เมื่อเดือนมีนาคมว่า เทคโนโลยีเอ็มอาร์เอ็นเอวัคซีน มีศักยภาพสูงมากในการนำไปประยุกต์ใช้เพื่อการรักษาหรือป้องกันโรคได้หลายชนิดมาก ตั้งแต่มาลาเรีย, ซิสติคไฟโบรซิส, วัณโรค และโรคตับอักเสบบี
เท่าที่นักวิทยาศาสตร์ต้องทำก็คือ ปรับเปลี่ยนเอ็มอาร์เอ็นเอ ในวัคซีนให้เป็นเอ็มอาร์เอ็นเอ ที่มีคำสั่งจำเพาะให้สร้างส่วนหนึ่งส่วนใดของเชื้อก่อโรคนั้นๆ เพื่อฝึกและทำให้ระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายได้เรียนรู้และจดจำการทำลายเชื้อก่อโรคนั้นๆ เท่านั้นเอง
เมื่อใดก็ตามที่เรารู้ที่มาและคุณลักษณะจำเพาะของโรคได้ นักวิทยาศาสตร์ก็สามารถสร้างอาวุธเฉพาะขึ้นมาป้องกันหรือรักษาได้ ด้วยเทคโนโลยีเอ็มอาร์เอ็นเอ
เช่นในขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัยเยลสามารถสร้างต้นแบบของเอ็มอาร์เอ็นเอ วัคซีน ที่ป้องกันไม่ให้หนูทดลองเกิดโรคจากเห็บหมัด โดยการฝึกให้ระบบภูมิคุ้มกันของมันรู้จักและทำลายโปรตีนจากน้ำลายของเห็บหมัด ซึ่งสามารถพัฒนาต่อไปเป็นวัคซีนเพื่อช่วยคนไม่ให้ป่วยเป็นโรคไลม์ ที่เกิดเมื่อถูกเห็บหมัดกันได้เช่นเดียวกัน
วิธีการแบบนี้ประยุกต์ใช้กับโรคได้หลากหลายอย่างยิ่ง รวมทั้งโรคอย่าง เอชไอวี/เอดส์, ไข้หวัดใหญ่และ แม้แต่โรคมะเร็ง
นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า เทคโนโลยีเอ็มอาร์เอ็นเอ ทำให้ “วัคซีนป้องกันมะเร็ง” ซึ่งเคยเป็นเพียงความฝัน เกิดเป็นความจริงได้
ในทางทฤษฎี เราสามารถใช้เอ็มอาร์เอ็นเอ ที่บรรจุคำสั่งให้เซลล์สร้างบางส่วนของเนื้อร้ายขึ้นมาเพื่อฝึกให้ระบบภูมิคุ้มกันได้เรียนรู้และจดจำว่า ต้องทำอย่างไร ต้องใช้แอนติบอดีใดในการทำลายเนื้อร้ายประเภทนั้นๆ
นายแพทย์ นอร์เบิร์ต พาร์ดี จากมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย เจ้าของผลงานวิจัยที่นำไปสู่การพัฒนาเป็นวัคซีนของไฟเซอร์และโมเดอร์นา ระบุว่า วัคซีนป้องกันมะเร็งที่ประสบความสำเร็จ ต้องกระตุ้นให้ ทีเซลล์ เกิดขึ้นแข็งแกร่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ซีดี8+ ทีเซลล์ ซึ่งทางการแพทย์รู้กันว่าเป็นภูมิคุ้มกันที่สามารถทำลายเซลล์มะเร็งได้ เป็นต้น
วัคซีนเอ็มอาร์เอ็นเอ เพื่อป้องกันและรักษามะเร็งนั้นยังคงต้องการการพัฒนาอีกหลายขั้นตอนเพื่อขจัดอุปสรรค และป้องกันผลข้างเคียงอีกมาก
แต่ไม่ใช่เป็นเรื่องเป็นไปไม่ได้แล้วในเวลานี้
โมลนูพิราเวียร์
ในเดือนมีนาคม 2020 โควิด-19 เพิ่งเริ่มระบาดและแสดงให้เห็นความร้ายแรงของมัน ในขณะที่ยังไม่มียาใดๆ สำหรับใช้รักษาโรคนี้ได้โดยตรง มหาวิทยาลัยเอเมอรี ของสหรัฐอเมริกา ตีพิมพ์รายงานผลการศึกษาวิจัยชิ้นหนึ่งซึ่งพบว่า โมเลกุลหนึ่ง ซึ่งเรียกว่า NHC/EIDD-2801 มีคุณสมบัติ “ออกฤทธิ์ต่อต้านโคโรนาไวรัสหลากสายพันธุ์ได้”
และ อาจกลายเป็น “สารต่อต้านไวรัสที่มีประสิทธิภาพต่อต้าน ซาร์ส-โควี-2” ที่ก่อโรคโควิด-19 ได้
ไม่กี่วันหลังจากนั้น มหาวิทยาลัยเอมอรี มอบสิทธิบัตรนี้ให้กับ ริดจ์แบค ไบโอเทราพิวอิค บริษัทอเมริกันจากไมอามี ซึ่งหันมาจับมือกับ เมอร์ค บริษัทผู้ผลิตยายักษ์ใหญ่ เริ่มต้นเร่งพัฒนายาเม็ดสำหรับกินเพื่อต่อต้านโควิดนี้ขึ้นมา
นักวิจัยของเอเมอรีขนานนามยาดังกล่าวว่า “โมลนูพิราเวียร์” ตามชื่อ “โมลเนียร์” (Mjolnir) ที่เป็นชื่อค้อนของเทพเจ้า “ธอร์”
หลักการทำงานของโมลนพิราเวียร์ ก็คือ การเข้าไปขัดขวางกระบวนการแบ่งตัวของไวรัสในร่างกาย โดยเมื่อเข้าสู่ร่างกาย ยาเม็ดนี้จะแตกตัวออกเป็นโมเลกุล “เอ็นเอชซี” ซึ่งมีคุณลักษณะเหมือนกับ “ไซโตซีน” หนึ่งใน 4 เบส ที่ใช้ประกอบขึ้นเป็น อาร์เอ็นเอ ของไวรัส โดยเมื่อไวรัสเริ่มแบ่งตัวนั้น อาร์เอ็นเอ จะตกลงสู่ไซโตซีน เพื่อประกอบร่างใหม่ โมเลกุลเอ็นเอชซีจะทำให้ไวรัสหากลไกตรวจสอบเพื่อทำสำเนาให้ถูกต้องไม่พบ ก่อให้เกิดความผิดพลาดในการทำสำเนาตัวเอง รวมถึงการจับคู่กับเบสอื่นๆ จนทั้งระบบล่มไปในที่สุด
ที่น่าสนใจก็คือ โมลนูพิราเวียร์ ไม่เพียงใช้ได้ผลกับโควิดกลายพันธุ์ได้ทุกชนิดเท่านั้น ยังสามารถทำงานได้ดีกับอาร์เอ็นเอไวรัสอื่นๆ นอกเหนือจากไวรัสก่อโรคโควิดอีกด้วย ไม่ว่าจะเป็น ไวรัสอีโบลา, ไวรัสตับอักเสบซี, ไวรัสก่อโรคติดเชื้ออาร์เอสวี และ โนโรไวรัส
แพ็กซ์โลวิด
ยาเม็ดอีกชนิดที่ให้ประสิทธิภาพสูงในการรักษาอาการโควิด-19 คือ แพ็กซ์โลวิด ที่พัฒนาโดยไฟเซอร์ แพ็กซ์โลวิด จำเป็นต้องให้ควบคู่กับยาเม็ด ริโทนาเวียร์ ซึ่งจะทำหน้าที่ชะลอการแตกตัวของแพ็กซ์โลวิดให้ช้าลง
หลักการทำงานของ แพ็กซ์โลวิด คล้ายคลึงแต่ไม่เหมือนกับโมลนูพิราเวียร์ กล่าวคือเข้าไปขัดขวางกระบวนการแบ่งตัวของเชื้อไวรัสในร่างกายเช่นเดียวกัน แต่แพ็กซ์โลวิด เข้าไปยับยั้งกระบวนการ มากกว่าจะทำให้กลไกในกระบวนการล้มเหลวเหมือนของโมลนูพิราเวียร์
เมื่อไวรัสเข้าสู่เซลล์ในร่างกายคนนั้น อาร์เอ็นเอจะถูกแปลงเป็นโปรตีนเพื่อสร้างเชื้อโรคใหม่ๆ ขึ้นต่อเนื่องไปเรื่อยๆ โปรตีนที่แปลงจากอาร์เอ็นเอ นั้นเป็นโปรตีนสายยาว เรียกว่า โพลีเปปไทด์ กระบวนการต่อไปของไวรัสก็คือ ใช้ เอนไซม์ที่เรียกว่า โปรทีส หั่นโพลีเปปไทด์ออกเป็นชิ้นเล็กๆ เพื่อประกอบขึ้นเป็นร่างใหม่
แพ็กซ์โลวิด เข้าไปขัดขวางกระบวนการหั่นโพลีเปปไทด์นี้จนกระบวนการแบ่งตัวของไวรัสล้มเหลวในที่สุดนั่นเอง
