Genentech ตำนานไบโอเทคยุคใหม่ (1) | ภาคภูมิ ทรัพย์สุนทร

Genentech ตำนานไบโอเทคยุคใหม่ (1)
(ซีรีส์ประวัติศาสตร์อุตสาหกรรมไบโอเทค ตอนที่ 6)

นี่คือเรื่องราวของสองนักวิจัยต่างบุคลิกและอีกหนึ่งนักธุรกิจหนุ่มที่พลิกโฉมวงการไบโอเทคของโลกไปตลอดกาล

เรื่องราวการกำเนิดกิจการมูลค่าหลายหมื่นล้านเหรียญสหรัฐจากความฝันบนแผนธุรกิจยาวเพียงหกหน้ากระดาษ

การอยู่รอดท่ามกลางพายุความขัดแย้งทางการเมือง ธุรกิจ และประเด็นจริยธรรมของศาสตร์ใหม่อย่างพันธุวิศวกรรม

เรื่องราวของบริษัทไบโอเทคแห่งแรกของโลกที่ชื่อว่า Genentech

Hubert Boyer และ Stanley Cohen สองผู้บุกเบิกวงการพันธุวิศวกรรมต่างเกิดในครอบครัวอเมริกันรากหญ้าช่วงยุค 1930s

ขณะที่ Cohen จากรัฐนิวเจอร์ซีย์ออกสไตล์เด็กเรียนเรียบร้อยตามระเบียบ Boyer จากรัฐเพนซิลเวเนียเป็นเด็กสายกิจกรรม ยิงนก ตกปลา เล่นดนตรี กีฬา ฯลฯ กว่าจะมาตั้งใจเรียนเป็นเรื่องราวก็เข้าช่วงปีท้ายๆ ของมัธยมหลังจากโดนโค้ชฟุตบอลเรียกไปดัดนิสัย [1]

ด้วยฐานะที่อัตคัด ทั้งคู่ตัดสินใจเรียน ป.ตรีที่มหาวิทยาลัยใกล้บ้าน

Cohen อยู่ Rutgers University ตั้งหน้าตั้งตาเรียนจบได้เกรดระดับท็อปของรุ่นก่อนจะได้ทุนเรียนต่อหมออยู่โรงเรียนแพทย์ชั้นนำที่ University of Pennsylvania

ส่วน Boyer เรียนที่ Saint Vincent College ตอนแรกจะเข้าหมอเหมือนกันแต่เกรดไม่ถึงเลยหันเหไปเรียนต่อระดับบัณฑิตศึกษาด้านชีวโมเลกุลรอสอบใหม่ไปพลางๆ ที่ University of Pittsburgh

แต่แล้วก็ติดใจงานวิจัยอยู่กันยาวจนจบเอก

โครงสร้างดีเอ็นเอและกลไกการถ่ายทอด/แสดงออกทางพันธุกรรมเพิ่งถูกค้นพบยุค 1950s ช่วงเวลาเดียวกับที่ Boyer และ Cohen ยังเป็นนักศึกษา ป.ตรี

รูปดีเอ็นเอเกลียวคู่ที่เราคุ้นเคยกันก็เพิ่งปรากฏขึ้นในหนังสือเรียนช่วงนั้นเอง ส่วนการศึกษาชีวโมเลกุล รายละเอียดการแสดงออกยีน คุณสมบัติของดีเอ็นเอ ฯลฯ กลายเป็นหัวข้อสุดฮอตในวงการชีววิทยา

Boyer เล่าว่าความหลงใหลในวิชาชีวโมเลกุลของเขาก็เริ่มขึ้นตั้งแต่ช่วงเวลานั้น

แม้แต่แมวของเขาสองตัวที่บ้านยังตั้งชื่อว่า Watson และ Crick (ตามชื่อสองนักวิทยาศาสตร์ผู้ค้นพบโครงสร้างดีเอ็นเอ)

หลังเรียนจบหมอ Cohen ไปทำวิจัยอยู่อีกหลายปีโฟกัสเกี่ยวกับชิ้นดีเอ็นเอวงกลมๆ ที่เรียกว่า “พลาสมิด” (plasmid)

ดีเอ็นเอพวกนี้เป็นพาหะการส่งถ่ายยีนดื้อยาปฏิชีวนะในแบคทีเรียซึ่งเริ่มจะเป็นปัญหาใหญ่หลักจากที่ยาปฏิชีวนะถูกใช้กันอย่างหนักหน่วงช่วงหลังสงครามโลกครั้งที่สอง [2]

สำหรับ Cohen นอกจากพลาสมิดจะน่าสนใจในมุมปัญหาสาธารณสุข ในแง่ของโจทย์วิจัยชีวโมเลกุลของพลาสมิดยังไม่ค่อยมีคนศึกษามากการแข่งขันยังคงไม่สูงนัก

เทรนด์งานวิจัยเรื่องการส่งถ่ายยีนตอนนั้นไปมุ่งศึกษาเรื่องไวรัสเสียมากกว่า

Cohen คิดว่าถ้าจะเป็นหมอด้วยทำวิจัยด้วยงานด้านนี้น่าจะไม่หนักจนเกินไป

Stanley Cohen (ซ้าย) และ Hubert Boyer (ขวา) เครดิตภาพจาก Stanford University และ Genentech

ส่วน Boyer หลังจบเอกก็ไปทำงานวิจัยในเกี่ยวกับการส่งถ่ายดีเอ็นเอระหว่างแบคทีเรียเช่นกัน

แต่โจทย์วิจัยหลักโฟกัสที่ “เอนไซม์ตัดจำเพาะ” (restriction enzyme)

เอนไซม์กลุ่มนี้เพิ่งถูกค้นพบช่วง 1960s (โดย Werner Arber นักวิจัยชาวสวิส ภายหลังได้รับรางวัลโนเบลจากงานนี้ด้วย [3]) มีคุณสมบัติพิเศษสามารถตัดดีเอ็นเอ ณ ลำดับเบสจำเพาะเจาะจง

แบคทีเรียใช้เอนไซม์กลุ่มนี้ป้องกันตัวจากดีเอ็นเอแปลกปลอมที่เข้าสู่เซลล์ไม่ว่าจะจากไวรัสหรือพลาสมิด

สำหรับนักชีวโมเลกุลอย่าง Boyer เอนไซม์พวกนี้เป็นเครื่องมือชั้นดีในการวิเคราะห์ความเหมือน/ต่างของชิ้นดีเอ็นเอด้วยการดูรูปแบบการตัด

ปลายยุค 1960s Boyer และ Cohen ย้ายสำมะโนครัวมาอยู่แคลิฟอร์เนียทั้งคู่โดยไม่ได้นัดหมาย

Cohen ได้ตำแหน่งอาจารย์ที่ภาควิชาโลหิตวิทยา (Department of Hematology) มหาวิทยาลัย Stanford

ส่วน Boyerได้ตำแหน่งที่ภาควิชาจุลชีววิทยา มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานฟรานซิสโก (UCSF)

ทั้งคู่ยังคงรักษาทั้งทิศทางและสไตล์การบริหารงานวิจัยอย่างที่เคยทำมา ขณะที่ Cohen ออกแนวเรียบร้อย พูดน้อย เป็นระเบียบ แบบอาจารย์มหาวิทยาลัยที่คนทั่วๆ ไปนึกภาพไว้

Boyer จะออกแนวศิลปินเซอร์ๆ ไว้หนวดเฟิ้ม หัวหยิกฟู คุยสนุกเฮฮา เข้ากับบรรยากาศอเมริกันฮิปปี้แห่งยุคซิกซ์ตี้ตอนนั้น

Cohen สานต่องานที่เคยทำด้านพลาสมิด

ส่วน Boyer ก็ยังคงเดินหน้าศึกษาเอนไซม์ตัดจำเพาะ

การตัดต่อพลาสมิดของ Cohen และ Boyer อธิบายในวารสาร Scientific American ปี 1975

ภาควิชาชีวเคมีมหาวิทยาลัย Stanford ในยุคนั้นเป็นศูนย์รวมยอดฝีมือด้านชีวโมเลกุลอย่าง Arthur Kornberg ผู้ค้นพบกลไกการสังเคราะห์ดีเอ็นเอ (รางวัลโนเบลปี 1959) [4]

Paul Berg ผู้พัฒนาเทคนิคการตัดต่อดีเอ็นเอในไวรัส (รางวัลโนเบลปี 1980) [5]

Robert Balwin ผู้บุกเบิกการศึกษาโครงสร้างโปรตีน [6]

David Hogness ผู้ริเริ่มการสร้างแผนที่จีโนม [7]

Dale Kaiser ผู้คิดค้นวิธีการเชื่อมต่อสายดีเอ็นเอ [8] ฯลฯ

ส่วน Cohen ซึ่งทำงานแนวๆ ชีวเคมีแต่อยู่ต่างภาควิชาก็พยายามจะเข้ามาซึมซับเรียนรู้จากภาคชีวเคมีนี้

อย่างไรก็ตาม งานวิจัยพลาสมิดของ Cohen ไม่ได้รับความสนใจเท่าไหร่ แม้แต่ Kornberg หัวหน้าภาคชีวเคมีดีกรีโนเบลเองยังเคยบอกกับ Cohen ที่เพิ่งมาใหม่ตรงๆ ว่า “งานศึกษาพลาสมิดไม่มีอะไรน่าสนใจ” งานดีเอ็นเอที่ยอดฝีมือภาคชีวเคมีทำกันเน้นที่ไวรัสตามเทรนด์ในช่วงนั้น

แม้ว่าโครงสร้าง DNA และหลักการถ่ายทอดพันธุกรรมพื้นฐานจะถูกค้นพบตั้งแต่ช่วงปี 1950s แต่การศึกษาดีเอ็นเอเป็นเรื่องยากลำบากกว่าจะสกัดออกมาปริมาณได้นิดเดียว มาตรฐานความบริสุทธิ์ไม่ค่อยได้ ยังไม่มีเทคนิคการสังเคราะห์สายยาวๆ ทางเคมีแบบในปัจจุบัน ไม่มีเทคนิคการก๊อบปี้ดีเอ็นเอง่ายๆ เร็วๆ (เทคนิคอย่าง PCR ถูกคิดค้นขึ้นภายหลังช่วงยุค 1980s) ฯลฯ

เทคนิคการตัดต่อดีเอ็นเอไวรัสที่ Berg พัฒนาขึ้นก็ยุ่งยากซับซ้อนเกินกว่าแล็บส่วนใหญ่จะเอาใช้ต่อได้ แถมยังไม่สามารถก๊อบปี้เพิ่มจำนวนได้อย่างที่ต้องการ

Cohen ก็ประสบปัญหาเดียวกันในการศึกษาพลาสมิดที่เขาสนใจ ช่วง 1970-1972 ทีมของ Cohen ตีพิมพ์งานวิจัยหลายฉบับเกี่ยวกับพลาสมิด รวมทั้งเทคนิคการสร้างพลาสมิดลูกผสมด้วยการสกัดพลาสมิดออกจากเซลล์แบคทีเรีย ปั่นดีเอ็นเอให้แตกเป็นชิ้นๆ แล้วใส่ชิ้นใหม่เข้าไปเพื่อศึกษาโครงสร้างพลาสมิดและยีนดื้อยาปฏิชีวนะ

ปัญหาคือวิธีนี้ก็ยังคงยุ่งยากเกินไปและชิ้นดีเอ็นเอก็ประกอบกันแบบสุ่มไร้ความแม่นยำ

ปลายปี 1972 Cohen เป็นเจ้าภาพจัดงานประชุมวิชาการด้านพลาสมิดที่ฮาวายและเชิญเหล่าผู้เชี่ยวชาญด้านพลาสมิดมาร่วมงาน

Cohen ได้ข่าววงในว่า Boyer นักวิจัยจาก UCSF กำลังศึกษาเอนไซม์ตัดจำเพาะแม่นยำสูงอยู่ตัวหนึ่งชื่อ EcoRI ก็เลยส่งจมหมายเชิญ Boyer มาร่วมงานนี้ด้วย

Boyer และ Cohen พบกันครั้งแรกและได้ปิ๊งไอเดียกว่าน่าจะลองเอา EcoRI ของ Boyer มาลองใช้ตัดต่อพลาสมิดที่ Cohen ศึกษาอยู่

Boyer-Cohen เริ่มงานกันเดือนมกราคมปี 1973

ทีมของ Boyer รับหน้าที่ผลิตเอนไซม์กับวิเคราะห์ดีเอ็นเอ

ส่วนทีม Cohen สกัดพลาสมิดและนำส่งเข้าสู่เซลล์แบคทีเรีย

สำหรับทั้งคู่นี่คือโปรเจ็กต์ลองเล่นๆ เบื้องต้นที่ยังไม่ใช่งานหลักของทีมวิจัย

ฝั่ง Cohen มอบหมายให้ผู้ช่วยวิจัยชื่อ Annie Chang ดำเนินการเพราะดูจะเสี่ยงที่จะไม่เวิร์กเกินกว่าจะให้เป็นโครงงานให้นักศึกษาหรือนักวิจัยหลังปริญญาเอกในทีมทำ

แต่ภายในระยะเวลาเพียงสองเดือนงานนี้ก็ดันสำเร็จขึ้นมาจริงๆ

ชิ้นพลาสมิดที่ถูกตัดต่อมาประกอบกันสามารถถูกนำส่งเข้าสู่เซลล์แบคทีเรีย Escherichia coli ให้เข้าไปเพิ่มจำนวนในนั้น

“คุณเพียงแค่มองดูชิ้นดีเอ็นเอ (บน electrophoresis gel) ก็รู้ว่าเราทำมันสำเร็จแล้ว ผมตื่นเต้นจนแทบบ้า ผมจำได้ว่าเอารูปชิ้นดีเอ็นเอกลับไปโชว์เมียที่บ้าน และมองดูมันจนถึงเช้า ผมนี่ถึงกับน้ำตาร่วงเมื่อคิดถึงความเป็นไปได้มหาศาลที่จะตามมา” Boyer เคยให้สัมภาษณ์ไว้ถึงเหตุการณ์ตอนนั้น [1]

นอกจากวิธีนี้จะเรียบง่ายในการตัดต่อดีเอ็นเอแล้วยังสามารถก๊อบปี้เพิ่มจำนวนชิ้นดีเอ็นเอที่ถูกตัดต่อขึ้นมาเท่าไหร่ก็ได้ไม่จำกัด (cloning)

เรียกได้ว่าเทคนิคนี้เหนือชั้นกว่าที่ทุกทีมวิจัยในโลกนี้เคยทำมารวมทั้งทีมยอดฝีมือจาก Stanford สหายร่วมสถาบันของ Cohen ที่เคยปรามาสว่างานพลาสมิด “ไม่มีอะไรน่าสนใจ”

งานนี้ถูกตีพิมพ์ปลายปี 1973 [9] แม้ว่าจะเป็นเพียงการตัดต่อต่อดีเอ็นเอระหว่างแบคทีเรีย E.coli แต่ทีมวิจัยก็คาดเดาว่าเทคนิคนี้น่าจะสามารถใช้ได้กับสิ่งมีชีวิตต่างชนิดได้เช่นกัน

ทีมวิจัยสานต่องานนี้โดยใช้ดีเอ็นเอจากสิ่งมีชีวิตที่ไกลออกไป จาก E.coli ไปแบคทีเรียต่างสปีชีส์ ไปจนสิ่งมีชีวิตชั้นสูงอย่างกบ (Xenopus laevis)

ขณะที่งานตัดต่อพลาสมิดชิ้นแรกจะเป็นที่ฮือฮาในวงวิชาการแคบๆ งานตัดต่อดีเอ็นเอกบใส่พลาสมิดที่ตีพิมพ์กลางปี 1974 [10] ทำให้ Boyer และ Cohen ดังเป็นพลุแตก

งานชิ้นนี้ยืนยันว่าเราสามารถเอาชิ้นดีเอ็นเอจากสิ่งมีชีวิตอะไรก็ได้ตัดต่อใส่พลาสมิดเอาไปเพิ่มจำนวนใน E.coli มากเท่าไหร่ก็ได้

นี่คือสิ่งที่จะพลิกวงการชีวโมเลกุลและทำให้การศึกษาดีเอ็นเอง่าย เร็วและถูกกว่าเดิมมหาศาล

ยิ่งไปกว่านั้นชิ้นดีเอ็นเอนี้ยังสามารถถูก “อ่าน” โดยกลไกใน E.coli และแสดงออกมาเป็นอาร์เอ็นเอได้ถูกต้องอีกด้วย

นั่นแปลว่าเราอาจจะสามารถวิศวกรรม E.coli ให้แสดงออกยีนอะไรก็ได้จากสิ่งมีชีวิตอะไรก็ได้ตามต้องการ

Joshua Lederberg นักวิจัยจากภาควิชาพันธุศาสตร์ของ Stanford (รางวัลโนเบลปี 1958) ให้ความเห็นว่างานนี้น่าจะ “ปฏิวัติอุตสาหกรรมการผลิตยา ทำให้เราสามารถสังเคราะห์ชีวโมเลกุลอย่างฮอร์โมนอินซูลินและยาปฏิชีวนะต่างๆ”

ความเห็นของเซเลบนักวิจัยอย่าง Lederberg ทำให้ข่าวการค้นพบของ Boyer-Cohen ขึ้นหน้าสื่อยักษ์ใหญ่อย่าง San Francisco Chronicle, Newsweek, New York Times, Times ฯลฯ

ดังสะท้อนกลับมาถึงแผนกการจัดการทรัพย์สินทางปัญญา (Office of Technology Licensing) ของ Stanford

ทางสำนักงานรีบติดต่อ Cohen เรื่องวางแผนจดสิทธิบัตรเทคโนโลยีที่น่าจะมีมูลค่ามหาศาลตัวนี้ร่วมกับทาง UCSF ต้นสังกัดของ Boyer

ทั้ง Boyer และ Cohen เป็นอาจารย์/นักวิจัยที่ไม่ได้เคยคิดเรื่องธุรกิจมาเลย Cohen ประหลาดใจด้วยซ้ำเรื่องข้อเสนอจดสิทธิบัตรของทางมหาวิทยาลัย

ในยุคนั้นแทบไม่มีมหาวิทยาลัยไหนจดสิทธิบัตรงานวิจัยด้านวิทยาศาสตร์การแพทย์แม้แต่มหาวิทยาลัยที่เน้นเรื่อง tech-startup สุดๆ อย่าง Stanford

ธรรมเนียมปฏิบัติในวงการวิจัยมองว่าทรัพย์สินทางปัญญาด้านที่เกี่ยวข้องกับการแพทย์และสุขภาพควรปล่อยให้ทุกคนได้ใช้อย่างเสรีมากกว่า

การกีดกันคนอื่นด้วยสิทธิบัตรเป็นเรื่องผิดจรรยาบรรณ

แต่แผนกทรัพย์สินทางปัญญาให้เหตุผลว่าการมีสิทธิบัตรกลับจะเพิ่มโอกาสที่งานนี้จะมีบริษัทรับไปทำต่อจนออกสู่ตลาดให้คนทั่วไปใช้ประโยชน์จริงได้เร็วขึ้น

Cohen ตกลงที่จะจดสิทธิบัตร ส่วน Boyer ไม่ได้สนใจเป็นพิเศษ อยากจดก็จะช่วยเท่าที่ว่างช่วย

ในที่สุดผลงานของ Cohen และ Boyer ในนาม Stanford และ University of California (เครือข่ายของ UCSF) ก็ถูกยื่นส่งสิทธิบัตรปลายปี 1974 ทันเส้นตายการยื่นจดตามกฎหมายสหรัฐ (จดไม่เกินหนึ่งปีหลังเผยแพร่) พอดีเป๊ะ

แต่สิทธิบัตรนี้ก็คงเป็นแค่แผ่นกระดาษประดับบารมีเฉยๆ ถ้าไม่มีใครหยิบมันมาใช้ เรื่องราวของบริษัทไบโอเทคแห่งแรกของโลกกำลังจะเริ่มขึ้นหลังจากนี้

…จากนักลงทุนหนุ่มตกงานนามว่า Robert Swanson

ติดตามต่อตอนหน้าครับ

อ้างอิง

[1] https://www.amazon.com/Genentech-Beginnings-Sally-Smith-Hughes/dp/022604551X

[2] บทความมติชนซีรีย์อุตสาหกรรมไบโอเทคตอนที่ 4

[3] https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1978/press-release/

[4] https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1959/summary/

[5] https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1980/summary/

[6] https://www.the-scientist.com/news-opinion/robert-buzz-baldwin-early-expert-in-protein-structures-dies-68633

[7] https://www.cell.com/current-biology/pdf/S0960-9822(20)30165-2.pdf

[8] https://www.the-scientist.com/news-opinion/gene-splicing-pioneer-dale-kaiser-dies-67669

[9] https://www.pnas.org/doi/abs/10.1073/pnas.70.11.3240

[10] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC388315/

สะดวก ฉับไว คุ้มค่า สมัครสมาชิกนิตยสารมติชนสุดสัปดาห์ได้ที่นี่https://t.co/KYFMEpsHWj

— MatichonWeekly มติชนสุดสัปดาห์ (@matichonweekly) July 27, 2022