Biology Beyond Nature | ภาคภูมิ ทรัพย์สุนทร
อาวุธชีวภาพกับไบโอเทคยุคใหม่ (2)
ไบโอเทคยุคใหม่นอกจากการปลุกชีพและสังเคราะห์เชื้อใหม่แล้ว ยังมีตัวอย่างการทดลองคัดเลือกพันธุ์ที่ทำให้เชื้อแพร่กระจายได้ดีกว่าเดิม
ปี 2012 ทีมวิจัยจาก Erasmus Medical Center ประเทศเนเธอร์แลนด์พัฒนาไวรัสหวัดนก H5N1 ที่สามารถแพร่ระบาดทางอากาศระหว่างตัวเฟอร์เรต (ferret) ที่ผ่านมาไวรัสหวัดนกสามารถแพร่จากนกสู่คนแต่ไม่สามารถแพร่จากคนสู่คนทางอากาศ
ทีมวิจัยต้องการศึกษาความเป็นไปได้ที่ไวรัสนี้จะเกิดการกลาย (mutation) ไปเป็นเชื้อที่สามารถแพร่จากคนสู่คนทางอากาศซึ่งจะทำให้การระบาดขยายวงกว้างกว่าที่เป็นมามาก
ทีมวิจัยเริ่มจากไวรัส H5N1 ที่สกัดจากผู้ป่วยชาวอินโดนีเซียระหว่างการระบาดตอนปี 2005 และเพิ่มการกลายลงไปอีกสามตำแหน่ง
โดยตำแหน่งการกลายพวกนี้เคยถูกค้นพบในการระบาดของไข้หวัดใหญ่ครั้งก่อนๆ ในประวัติศาสตร์ สองตำแหน่งเป็นการกลายที่ทำให้ไวรัสจับกับเซลล์มนุษย์ได้ (จากเดิมที่จับได้แต่กับเซลล์นก)
อีกตำแหน่งเป็นการกลายที่ทำให้ไวรัสสามารถเพิ่มจำนวนได้อุณหภูมิ 33 องศาเซลเซียส ซึ่งต่ำกว่าอุณหภูมิร่างกายนกที่ 41 องศาเซลเซียส
ทีมวิจัยใช้ตัวเฟอร์เรตเป็นสัตว์ทดลองในงานนี้โดยได้ลองส่งถ่ายไวรัสทั้งเวอร์ชั่นดั้งเดิมและเวอร์ชั่นเพิ่มการกลายด้วยการป้ายเชื้อจากคอหรือโพรงจมูกของเฟอร์เรตตัวหนึ่งใส่อีกตัวหนึ่งไปเรื่อยๆ
พอผ่านไปสิบรุ่นก็พบว่าไวรัสเวอร์ชั่นมีการกลายเพิ่มอีกสองตำแหน่ง และกลายเป็นไวรัสที่สามารถแพร่ระบาดระหว่างตัวเฟอร์เรตทางอากาศได้ในที่สุด
งานวิจัยนี้ได้ข้อสรุปที่น่าตกใจว่า mutation แค่ห้าตำแหน่งก็อาจจะเพียงพอแล้วสำหรับการกลายพันธุ์ของหวัดนกให้เป็นเชื้อที่สามารถแพร่จากคนสู่คนทางอากาศ
Cr. ณฤภรณ์ โสดา
ส่วนเรื่องเชื้อฝีดาษที่ได้กล่าวถึงไปเมื่อตอนที่แล้วก็มีทีมวิจัยจาก University of Alberta ประเทศแคนาดา สังเคราะห์ไวรัสฝีดาษม้า (horsepox) ได้สำเร็จตอนปี 2016
ไวรัสตัวนี้เชื่อกันว่าสูญพันธุ์ไปแล้วตั้งแต่หลายสิบปีก่อนและถือเป็นญาติสนิทของไวรัสฝีดาษมนุษย์ (smallpox)
งานสังเคราะห์ฝีดาษม้าชิ้นนี้ยากกว่างานที่ผ่านๆ มาตรงที่ขนาดอันใหญ่โตของจีโนมไวรัสตัวนี้ ขณะที่ไวรัสโปลิโอมีขนาดแค่เจ็ดพันกว่าเบส ไวรัสฝีดาษม้ามีขนาดถึงสองแสนกว่าเบส ใหญ่กว่ากันสามสิบเท่า
ทีมวิจัยต้องสั่งดีเอ็นเอสังเคราะห์มาเป็นชิ้น ชิ้นละประมาณสามสิบกิโลเบส เพื่อนำมาประกอบกันเป็นไวรัส แถมยังต้องใช้ไวรัสตัวช่วยในเพิ่มจำนวนดีเอ็นเอให้สำเร็จภายในเซลล์
ทีมวิจัยใช้เวลาสร้างไวรัสอยู่ครึ่งปีและงบประมาณราวๆ หนึ่งแสนดอลลาร์สหรัฐ ถือว่าถูกและเร็วมากสำหรับงานใหญ่ระดับนี้
งานชิ้นนี้ถูกปฏิเสธไม่ให้ตีพิมพ์โดยวารสารดังๆ อย่าง Science และ Nature Communication เนื่องจากความกังวลด้านความปลอดภัยชีวภาพ
แม้ว่าทางทีมวิจัยจะยืนยันว่าข้อมูลที่ได้จะเป็นประโยชน์อย่างมากในการศึกษาและพัฒนาวัคซีนตัวใหม่ๆ
Cr. ณฤภรณ์ โสดา
การระบาดครั้งใหญ่ของไวรัส Covid-19 ช่วงปี 2020-2022 ถูกตั้งคำถามว่าอาจจะเป็นผลงานพันธุวิศวกรรมโดยมนุษย์
ฝ่ายสนับสนุนสมมุติฐานนี้อ้างเหตุผลว่าแบบแผนลำดับอะมิโนของ Covid-19 ผิดแผกไปจากเชื้อโคโรนาไวรัสที่เรารู้จักก่อนหน้านี้จากธรรมชาติค่อนข้างเยอะ
พาหะตัวกลาง (intermediate host) ของการวิวัฒนาการไวรัสจากสัตว์อย่างค้างคาวมาสู่คนยังไม่ปรากฏชัด และการที่ศูนย์วิจัยไวรัสของจีนที่เมืองอู่ฮั่นต้นกำเนิดการระบาดนั้นก็ทำวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการปรับแต่งพันธุกรรมไวรัสกลุ่มนี้มายาวนาน แถมยังไม่ได้เปิดเผยข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับการระบาดช่วงแรก
กระนั้นฝ่ายคัดค้านก็แย้งว่าจากแบบจำลองวิวัฒนาการไวรัสนั้นลักษณะจีโนมอย่าง Covid-19 นั้นไม่เกินวิสัยความเป็นไปได้ที่เชื้อนี้จะเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ
แม้ว่าตอนนี้เราจะยังฟันธงตัดสมมุติฐานใดทิ้งร้อยเปอร์เซ็นต์ไม่ได้ แต่สิ่งหนึ่งที่เรารู้แน่นอนคือด้วยเทคโนโลยียุคปัจจุบันการจะสร้างไวรัสที่ซับซ้อนระดับนี้ไม่ใช่เรื่องยาก
อันที่จริงเพียงไม่กี่เดือนหลังจีโนม Covid-19 ถูกเผยแพร่ ทีมวิจัยจากสวิตเซอร์แลนด์ก็สามารถสังเคราะห์ไวรัสขึ้นมาได้สำเร็จเพื่อใช้ในการพัฒนายา วัคซีน และชุดตรวจ โดยไม่ต้องมีการขนย้ายไวรัสตัวเป็นๆ
Cr. ณฤภรณ์ โสดา
อีกเรื่องที่กำลังเป็นประเด็นร้อนโดยเฉพาะช่วงหลังปี 2022 คือก้าวกระโดดของสมรรถนะปัญญาประดิษฐ์และการเข้าถึงเครื่องมือนี้โดยบุคคลทั่วไป
ในปีเดียวกันนี้ทีมวิจัยจากบริษัท Collaborations Pharmaceuticals ใช้ซอฟต์แวร์ปัญญาประดิษฐ์ที่ปกติแล้วบริษัทยาจะเอาไว้สำหรับเรียนรู้โครงสร้างเคมีของโมเลกุลที่เป็นพิษ/ไม่เป็นพิษเพื่อช่วยในการทำนายและออกแบบโมเลกุลยาที่น่าจะมีความเป็นพิษต่อร่างกายมนุษย์น้อยที่สุด
แต่ปรากฏว่าซอฟต์แวร์ตัวเดียวนี้เมื่อปรับแก้คำสั่งนิดเดียวก็สามารถสั่งให้มันทำงานตรงข้าม คือทำนายโครงสร้างโมเลกุลที่เป็นพิษที่สุดออกมา
ภายในเวลา 6 ชั่วโมงทีมวิจัยสามารถออกแบบโมเลกุลพิษออกมาได้กว่าสี่หมื่นชนิด
ประเด็นเรื่องความปลอดภัยทางชีวภาพกับเทคโนโลยีชีววิทยาสังเคราะห์คงจะเป็นเรื่องที่เถียงกันไม่จบง่ายๆ ขณะที่ฝ่ายหนึ่งเรียกร้องให้ทางการเพิ่มความเข้มงวดเกี่ยวกับการเข้าถึงเครื่องมือและบริการสังเคราะห์ดีเอ็นเอเพื่อป้องกันอันตรายที่อาจเกิดจากผู้ก่อการร้ายหรือห้องแล็บที่ขาดมาตรฐาน
อีกฝ่ายหนึ่งก็โต้กลับว่าการควบคุมที่มากเกินไปจะเป็นอุปสรรคต่อการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ ไม่ว่าจะเป็นวัคซีนหรือยารักษาโรคที่จำเป็นต่อการจัดการกับโรคร้ายต่างๆ ทั้งที่เกิดจากธรรมชาติหรือน้ำมือมนุษย์
ปัจจุบันหลายประเทศมีกฎให้บริษัทสังเคราะห์ดีเอ็นเอต้องตรวจสอบลำดับเบสของดีเอ็นเอที่ลูกค้าสั่งมาว่าตรงกับโรคระบาดต้องห้ามอะไรหรือไม่
แต่ก็เป็นเรื่องไม่ยากที่ใครสักคนจะแบ่งดีเอ็นเอเชื้อโรคที่ตัวเองอยากสร้างออกเป็นชิ้นที่สั้นกว่าที่ใครจะตรวจเจอว่ามันมาจากไหน สั่งแต่ละชิ้นแยกๆ กันจากหลายบริษัทแล้วเอามาประกอบกันเองด้วยเทคนิคเชื่อมต่อดีเอ็นเอพื้นฐานที่ห้องแล็บชีวโมเลกุลส่วนใหญ่สามารถทำได้ไม่ยาก
อีกอย่างคือด้วยเทคโนโลยีการสังเคราะห์ดีเอ็นเอที่ดีขึ้นเร็วขึ้นและถูกลงทุกวันก็อาจเป็นไปได้ที่อีกไม่นานเราอาจจะมีเครื่องสังเคราะห์ดีเอ็นเอใช้เองตามออฟฟิศเหมือนเครื่องถ่ายเอกสารหรือเครื่องพิมพ์ก็เป็นได้
เรื่องความปลอดภัยทางเทคโนโลยีชีวภาพต่างจากเรื่องความปลอดภัยจากเทคโนโลยีอื่นๆ ตรงที่ “ดีเอ็นเอ” ไม่ว่าจะร้ายหรือดีก็ต่างประกอบจากนิวคลิโอไทด์สี่ชนิดมาเรียงๆ กันทั้งนั้น ที่จะต่างก็คือลำดับ (sequence) ของมัน
ขณะที่เทคโนโลยีอย่างระเบิดนิวเคลียร์หรือก๊าซพิษต้องอาศัยแร่ธาตุหรือสารเคมีพิเศษที่หายาก ควบคุมง่ายตรวจสอบง่าย
ในทางตรงข้ามดีเอ็นเอของยีนสำหรับทำอินซูลินรักษาเบาหวาน ดีเอ็นเอของยีนสำหรับทำไลเปสขจัดไขมันในผงซักฟอก ดีเอ็นเอของยีนสังเคราะห์วัตถุดิบวัคซีน หรือดีเอ็นเอสำหรับผลิตไวรัสมหาประลัย ก็ล้วนแต่สร้างประกอบจากนิวคลิโอไทด์ A, T, G, C …ขึ้นอยู่กับคนสร้างจะเอามามันมาเรียงกันอย่างไร
Cr. ณฤภรณ์ โสดา
