วัคซีนมะเร็งแบบทา กับแบคทีเรียวิศวกรรม | ภาคภูมิ ทรัพย์สุนทร

เราแต่ละคนเป็นบ้านของจุลินทรีย์หลายสิบล้านล้านเซลล์ที่อยู่บนผิวหนัง ทางเดินอาหาร และทุกซอกหลืบของร่างกาย

พวกมันต้องกินอาหาร ขับถ่าย สืบพันธุ์ พึ่งพาและต่อสู้แย่งชิงกันเพื่อเอาตัวรอด

กิจกรรมเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์และหลั่งสารเคมีหลายร้อยชนิดทั้งที่เป็นของเสีย อาวุธ และสัญญาณสื่อสารระหว่างกัน สารเคมีหลายตัวมีผลโดยตรงกับการเกิดโรคหรือส่งเสริมระบบอวัยวะต่างๆ ของเรา

สำหรับนักเคมีอย่าง Michael A. Fischbach จากภาควิชาวิศวกรรมชีวภาพมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด เหล่าจุลินทรีย์พวกนี้คือโรงงานมีชีวิตที่คอยผลิตยาป้อนให้ร่างกายเราทุกชั่วขณะ

ส่วนจะเป็นยาดีหรือยาพิษก็สุดแล้วแต่ชนิดของจุลินทรีย์ในนั้น

งานวิจัยล่าสุดของทีม Fischbach ว่าด้วยการวิศวกรรมจุลินทรีย์บนผิวหนังให้ผลิตวัคซีนฆ่ามะเร็ง

ระบบภูมิคุ้มกันคือกองทหารที่ดูแลความสงบเรียบร้อย และปกป้องร่างกายจากเชื้อโรคศัตรูผู้รุกราน

สมัยก่อนเราเคยเข้าใจว่างานหลักๆ ประจำวันของกองทหารนี้คือการลุยสะบั้นหั่นแหลกกับข้าศึกแบบในหนังบู๊

แต่จริงๆ แล้วในยามปกติที่เราไม่ได้เจ็บไข้ได้ป่วยอะไรงานทหารพวกนี้คือการตั้งด่านและตรวจตราลาดตระเวน รวบรวมข่าวกรองจากเซลล์ต่างๆ ทั้งเป็นของร่างกายเราเอง และของจุลินทรีย์ร่วมอาศัยที่เล่าไปข้างต้น

ข่าวกรองนี้มาในรูปแบบของสัญญาณเคมีต่างๆ ที่เซลล์แสดงไว้บนผิวหรือคัดหลั่งออกมา

ระบบภูมิคุ้มกันใช้สัญญาณเหล่านี้ประเมินสถานการณ์ว่ามีอะไรผิดสังเกตหรือไม่ ต้องเตรียมรับมืออย่างไรต่อ

จุลินทรีย์ร่วมอาศัยคือแรงงานต่างด้าวที่ระบบภูมิคุ้มกันติดตามสังเกตการณ์ใกล้ชิด แม้ยามปกติปฏิสัมพันธ์ระหว่างจุลินทรีย์พวกนี้กับระบบภูมิคุ้มกันเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่กำหนดว่าระบบภูมิคุ้มกันของเราจะต้องตื่นตัวพร้อมรบ หรือจะอยู่กันง่วงๆ สงบๆ รอการสั่งการ

Staphylococcus epidermidis เป็นหนึ่งในแบคทีเรียหลักบนผิวหนังมนุษย์

ช่วงปี 2012 ทีมวิจัยจากสถาบันสุขภาพแห่งชาติ (NIH) สหรัฐอเมริกาค้นพบว่าแบคทีเรียชนิดนี้สามารถกระตุ้นการทำงานของเซลล์ภูมิคุ้มกันผ่านผิวหนังในสัตว์ทดลอง

ที่น่าแปลกคือกระบวนการนี้เกิดขึ้นได้ผ่านผิวหนังปกติ ไม่ได้มีบาดแผล ไม่มีอาการอักเสบใดๆ

พูดง่ายๆ คือปฏิกิริยาระหว่างภูมิคุ้มกันกับแบคทีเรียในกรณีนี้ไม่ใช่การเปิดศึกกันระหว่างทหารเฝ้ายามกับผู้บุกรุก แต่เป็นการที่ S.epidermidis เป็นสายให้ข่าวกรองบางอย่างกับหน่วยทหาร

การกระตุ้นภูมิคุ้มกันของ S.epidermidis เกิดขึ้นในรูขุมขน เซลล์ภูมิคุ้มกันหลักที่ถูกกระตุ้นคือเม็ดเลือดขาวชนิด CD8+ T cell หรือ Cytotoxic T cell (Tc) ซึ่งโดยปกติแล้วมีหน้าที่ล่าสังหารเซลล์ติดเชื้อหรือเซลล์มะเร็ง

งานวิจัยชิ้นต่อๆ มาของทีม NIH พบว่า Tc ที่ถูกกระตุ้นนี้มีส่วนส่งเสริมระบบภูมิคุ้มกันต่อเชื้ออื่นๆ อย่างเชื้อราและช่วยเร่งกระบวนการรักษาแผลซึ่งดูไม่เกี่ยวกับหน้าที่หลักของ Tc และก็ไม่เกี่ยวโดยตรงกับ S. epidermidis

แต่ Tc ที่ตอบสนองกับได้กลับต้องเป็นตัวที่จับกับโปรตีนของ S. epidermidis อย่างจำเพาะเท่านั้น

ดังนั้น คำถามที่ยังค้างคาอยู่คือ Tc ที่ถูกกระตุ้นอย่างจำเพาะต่อโปรตีนจาก S.epidermidis อาจจะมีหน้าที่หลักอย่างอื่นอีกรึเปล่า?

โดยเฉพาะหน้าที่ล่าสังหารเซลล์ติดเชื้อหรือเซลล์มะเร็งอย่างจำเพาะเจาะจง

S.epidermidis แจ้งข่าวกรองความผิดปกติแก่เม็ดเลือดขาว
Cr. ณฤภรณ์ โสดา

ทีมวิจัยของ Fischbach ตั้งสมมุติฐานว่า ที่ S.epidermidis เป็นสายให้ข่าวกรองกับ Tc ข่าวกรองที่ว่าไม่ได้เป็นแค่คำเตือนกว้างๆ อย่าง “ระวังนะ” “อันตราย” “ข้าศึกจะบุก” แค่คือการล็อกเป้าไปเลยว่าต้องไปจัดการใคร

ถ้าสมมุติฐานนี้จริง เราก็ต้องสามารถวิศวกรรมเปลี่ยนเป้าหมายของ Tc ด้วยการเปลี่ยนโปรตีนที่ S.epidermidis แสดงออก การทดลองกระตุ้น Tc ด้วย S.epidermidis ที่ผ่านการวิศวกรรมจะช่วยให้เราเข้าใจการทำงานของระบบนี้และอาจจะนำมาสู่เทคนิคการล็อกเป้า Tc ให้ไปกำจัดเซลล์ที่เราอยากกำจัดอย่างเซลล์มะเร็งอีกด้วย

ทีมวิจัยเลือกใช้ S.epidermidis ที่คัดแยกจากผิวหนังมนุษย์และเคยมีรายงานความสามารถกระตุ้นภูมิคุ้มกันผ่านผิวหนังในสัตว์ทดลอง

อุปสรรคของงานนี้เริ่มตั้งแต่ขั้นตอนการพันธุวิศวกรรม แบคทีเรียสายพันธุ์นี้ไม่ยอมรับดีเอ็นเอแปลกปลอมเข้าไปง่ายๆ

ทีมวิจัยต้องพัฒนาเทคนิคใหม่ในการปรับสภาพผนังเซลล์ร่วมกับการส่งดีเอ็นเอผ่านไปทางแบคทีเรียที่วิศวกรรมง่ายกว่าอย่าง Escherichia coli

จากนั้นก็ต้องมาทดลองว่าจะเอาโปรตีนเป้าหมายที่สนใจไปแสดงออกในเซลล์ได้ยังไง ตรงตำแหน่งไหนจึงจะเหมาะสมที่สุดในการกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกัน

E.coli ถูกใช้เป็นทางผ่านส่ง DNA ไปยัง S.epidermidis
Cr.ณฤภรณ์ โสดา

สําหรับงานนี้ทีมวิจัยใช้เซลล์มะเร็งผิวหนัง (melanoma) เป็นเป้าหมายการกำจัด

S.epidermidis ถูกวิศวกรรมให้แสดงออกโปรตีนที่ปรากฏอยู่บนเซลล์มะเร็งนี้

ทีมวิจัยพบว่าหนูที่ได้รับ S.epidermidis ที่ผ่านการวิศวกรรมด้วยการทาแบคทีเรียนี้บนผิวหนังส่วนหัวจัดการกับมะเร็งได้ดีกว่าหนูกลุ่มควบคุมที่ได้รับ S.epidermidis เวอร์ชั่นก่อนวิศวกรรม ก้อนมะเร็งโตช้ากว่า และโอกาสรอดชีวิตสูงกว่า

วิธีนี้ใช้ได้กับทั้งการป้องกัน (ให้แบคทีเรียก่อนถูกเหนี่ยวนำให้เป็นมะเร็ง) และการรักษา (ให้แบคทีเรียหลังเป็นมะเร็งแล้ว) แม้แต่กับมะเร็งในระยะแพร่กระจาย (metastasis)

งานวิจัยนี้ลงรายละเอียดการค้นพบที่น่าสนใจอีกหลายอย่างเกี่ยวกับกลไกการทำงานร่วมกันระหว่าง S.epidermidis และระบบภูมิคุ้มกัน

เช่น การกระตุ้นที่ได้ผลต้องใช้ S.epidermidis ร่วมกันสองเวอร์ชั่น

เวอร์ชั่นที่แสดงโปรตีนเป้าหมายบนผิวสำหรับกระตุ้น Tc และเวอร์ชั่นที่มีโปรตีนเป้าหมายหลั่งมาภายนอกสำหรับกระตุ้น Th (เม็ดเลือดขาวอีกชนิดที่ทำหน้าที่เหมือนเสนาธิการบัญชาการรบ)

กลไกการกระตุ้นนี้ต้องใช้แบคทีเรียเป็นๆ เท่านั้น ซึ่งแปลว่าตัวแบคทีเรียไม่ได้เป็นแค่พาหะผลิตและส่งโปรตีนเป้าหมาย (อย่างที่เกิดขึ้นเวลาเรากระตุ้นภูมิคุ้มกันด้วยวัคซีนปกติ) แต่ยังสื่อสารประสานงานอะไรบางอย่างที่ซับซ้อนกว่านั้นกับระบบภูมิคุ้มกัน

Tc และ Th ที่สามารถเดินทางจากผิวหนังบริเวณที่ทา และบุกทะลวงเข้าไปทำลายก้อนมะเร็งที่อยู่ห่างไกลออกไปบนร่างกาย แถมยังออกฤทธิ์อยู่ได้นานหลังจากแบคทีเรียจะหยุดแสดงออกโปรตีนแล้ว

ทีมวิจัยยังแสดงให้เห็นว่าระบบนี้สามารถใช้ร่วมกับเทคนิคภูมิคุ้มกันบำบัดอื่นที่มีอยู่แล้วอย่างการใช้ Anti-PD1 และ Anti-CTLA-4 (ตัวปลดล็อกเซลล์ภูมิคุ้มกันให้ไปทำลายมะเร็ง) เพื่อประสิทธิภาพรวมที่สูงขึ้น

S.epidermidis ส่งสัญญาณ (ในรูปแบบโปรตีน) เพื่อล็อกเป้าสังหารเซลล์มะเร็งถึง T cell
Cr.ณฤภรณ์ โสดา

ความน่าสนใจของงานนี้คือมันอาจจะเปิดทางเลือกใหม่ให้เราทำงานร่วมกับระบบภูมิคุ้มกันและจุลินทรีย์อย่างแม่นยำ ปลอดภัยและราคาถูกกว่าเดิมมาก

เทคโนโลยีเก่าแก่อย่าง “วัคซีน” คือการ “ซ้อมรบ” ด้วยการให้ระบบภูมิคุ้มกันเราได้เผชิญหน้ากับเชื้อโรค (หรือชิ้นส่วนเชื้อโรค) ก่อนการเจ็บป่วยจริง

เทคโนโลยีอย่าง “เซลล์ภูมิคุ้มกันบำบัด” คือการ “ติดอาวุธเพิ่ม” ให้ระบบภูมิคุ้มกันไปค้นหาและจัดการเซลล์เป้าหมายอย่างมะเร็งได้ดีกว่าเก่า

ส่วน “จุลินทรีย์ฆ่ามะเร็ง” ที่วงการชีวสังเคราะห์มักจะพูดถึงกันที่ผ่านๆ มาก็ยึดกับแนวคิดการซ้อมรบหรือติดอาวุธแบบนี้ เพียงแต่ใช้จุลินทรีย์สังเคราะห์เป็นตัวล่อเป้าหรือเป็นหน่วยล่าสังหาร ซึ่งมักจะต้องฉีดเข้าไปตรงก้อนมะเร็งที่เกิดเหตุอยู่ดี

แต่งานล่าสุดของ Fischbach นำเสนอแนวทางที่ต่างไปจากนั้น แบคทีเรียวิศวกรรมที่ใช้อยู่แค่บนผิวหนัง ไม่มีแผล ไม่ต้องฉีดเข้าร่างกาย ไม่ต้องกิน ไม่มีการอักเสบติดเชื้อ ยังไม่มีใครรบกับใครหรือติดอาวุธอะไรใหม่ทั้งสิ้น

แนวคิดใหม่ใช้ประโยชน์จาก “งานข่าวกรอง” จากการสื่อสารสนทนากันระหว่างจุลินทรีย์ร่วมอาศัยกับระบบภูมิคุ้มกันที่มีอยู่แล้ว (แต่เราเพิ่งเริ่มรู้จัก) ตามธรรมชาติ

ดังนั้น ความเสี่ยงต่ออันตรายจากผลข้างเคียงต่างๆ ควรจะน้อยกว่าเทคโนโลยีที่ผ่านมามาก

ต้องติดตามกันต่อไปว่าระบบข่าวกรองผ่านจุลินทรีย์วิศวกรรมนี้จะไปได้ไกลถึงแค่ไหน

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

— MatichonWeekly มติชนสุดสัปดาห์ (@matichonweekly) July 27, 2022