ชีวิตเกิดขึ้นได้อย่างไร (บนโลกที่ไร้ชีวิต) (8) : เจนนิเฟอร์ ดอดนา กับพิมพ์เขียวสามมิติของอาร์เอ็นเอ

ทะลุกรอบ | ป๋วย อุ่นใจ

ในประวัติศาสตร์ของการศึกษาอาร์เอ็นเอ ในตอนที่เล่าเรื่องของเดวิด บาร์เทล (David Bartel) สมัยยังทำปริญญาเอก กับแจ็ค โซสแต็ก (Jack Szostak) ที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด (Harvard University) ที่ทำให้เราเจออาร์เอ็นเอที่ต่อสายตัวเองได้เป็นตัวแรกจากพูล (pool) ของอาร์เอ็นเอกลายพันธุ์มากมายมหาศาล ผมได้เล่าข้ามเรื่องราวของนักวิทยาศาสตร์สาวไฟแรงไปคนหนึ่ง

ถ้าให้นับญาติ ในแล็บของโซสแต็ก เธอคือศิษย์พี่ของเดวิด และเธอคืออีกหนึ่งผู้เล่นสำคัญผู้วางรากฐานองค์ความรู้เกี่ยวกับไรโบไซม์ ชื่อของเธอคือ เจนนิเฟอร์ ดอดนา (Jennifer Doudna)

ชื่อคุ้นๆ ไหมล่ะครับ ใช่แล้วครับ เจนนิเฟอร์เดียวกันนี่แหละ ที่เป็นหนึ่งในคู่หูดูโอ ร่วมกับเอ็มมานูเอล ชาเพนตีเย (Emmanuelle Charpentier) ที่บุกเบิกวงการคริสเพอร์ (CRISPR)…จนโด่งดังเป็นตำนานแห่งเทคโนโลยีการแก้ไขจีโนม (genome editing)

ในช่วงปี 1986 ที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด มีนโยบายให้นักศึกษาปริญญาเอกได้มีโอกาสทดลองเข้าไปอยู่ในแล็บของอาจารย์แต่ละคน เรียกว่าการวนทำแล็บ หรือ Lab rotation สาวน้อยเจนนิเฟอร์ ซึ่งในตอนนั้น ยังเป็นนักศึกษาปริญญาเอกอยู่ ก็ได้เลือกไปวนแล็บที่ห้องแล็บของโซสแต็กด้วย

และหลังจากที่วนแล็บจนครบตามระเบียบ เธอก็ตัดสินใจว่า ห้องแล็บของโซสแต็กนี่แหละที่เธออยากไปต่อ และทำทีสิสด้วย แต่ก่อนจะรับเจนนิเฟอร์เข้าแล็บ แจ็คเรียกเธอมาคุยและบอกเธอว่างานของเขาค่อนข้างเสี่ยง ถ้าเทียบกับของคนอื่น หลังจากที่ได้เห็นเปเปอร์ของโทมัส เชค (Thomas Cech) จากมหาวิทยาลัยโคโลราโด โบลเดอร์ (University of Colorado Boulder) และซิดนีย์ อัลต์แมน (Sidney Altman) จากมหาวิทยาลัยเยล (Yale University) เขาอยากที่จะเปลี่ยนโฟกัสของแล็บของเขาไปวิจัย “อาร์เอ็นเอ”

ซึ่งเป็นอะไรที่เสี่ยงมาก แต่แจ็คเล่าว่า ในตอนนั้น เจนนิเฟอร์ตอบตกลงในทันที…ซึ่งทำให้เขาประทับใจ

“อย่าทำอะไรที่มีคนอีกเป็นพันเป็นหมื่นทำเหมือนกัน” เจนนิเฟอร์กล่าว “ฉันเรียนรู้สิ่งนี้จากแจ็ค แม้งานบางงานจะเสี่ยงกว่า แต่ถ้าสำเร็จ ผลตอบแทนก็จะมากมายกว่างานทั่วๆ ไปมาก หากเพียงแค่คุณยินดีที่จะบุกเบิกเข้าไปในดินแดนใหม่ก็เท่านั้น”

เมื่อเห็นสอดคล้อง แจ็คและเจนนิเฟอร์ก็ร่วมกันหาวิธีออกแบบอาร์เอ็นเอที่สามารถต่อสายอาร์เอ็นเอได้ตามแบบ และเพื่อให้การออกแบบเป็นไปได้ง่ายขึ้น เจนนิเฟอร์ตัดสินใจใช้ข้อมูลอาร์เอ็นเอต้นแบบมาจากอินทรอนของเตตระไฮมีนา (Group I Self Splicing Intron) ซึ่งเป็นไรโบไซม์เดียวกันกับที่โทมัสเจอ งานที่เธอ (และแจ็ค) พยายามจะทำก็เลยมีเป้าหมายตรงกันเป๊ะเลยกับงานของโทมัส

นี่เหมือนเป็นการประกาศสงครามแบบอ้อมๆ กับนักวิทยาศาสตร์ผู้โด่งดัง หนึ่งในผู้บุกเบิกวงการไรโบไซม์อย่าง “โทมัส” ที่ในตอนนั้นถือเป็นหนึ่งในว่าที่นักวิทย์ที่น่าจะอยู่ในลิสต์ของรางวัลโนเบล ซึ่งเป็นการตัดสินใจที่กล้าบ้าบิ่นมากสำหรับ “นักศึกษาปริญญาเอก”

แต่เจนนิเฟอร์และแจ็คก็ทำได้สำเร็จ…เธอได้ไรโบไซม์ที่สามารถเชื่อมสายอาร์เอ็นเอท่อนๆ ให้ต่อกันตามต้นแบบจากเตตระไฮมีนา แม้ว่าไรโบไซม์ของเธอจะยังไม่เลิศหรูอลังการมากนัก เป็นแค่การเชื่อมสายแบบง่ายๆ แต่แค่นั้นก็น่าตื่นเต้นแล้ว…(ในตอนนั้น เดวิดเพิ่งเริ่มงานทดลองการคัดเลือกในหลอดทดลอง (in vitro selection) ของเขา

เจนนิเฟอร์นำเสนอผลงานของเธอในงานประชุมเกี่ยวกับต้นกำเนิดแห่งชีวิต ที่ห้องทดลองโคลด์สปริงฮาร์เบอร์ (Cold Spring Harbor Laboratory) ที่ซึ่งเธอได้พบกับโทมัสตัวเป็นๆ

ในตอนนั้น เธอประหม่ามาก เพราะมีนักวิทย์รุ่นใหญ่หลายคนอยู่ในกลุ่มผู้ฟัง ทั้งเจมส์ วัตสัน (James Watson) ผู้ค้นพบโครงสร้างเกลียวคู่ของดีเอ็นเอร่วมกับฟรานซิส คริก (Francis Crick)

แต่ที่น่ากลัวที่สุดคือ…โทมัส คู่แข่งตัวฉกาจของเธอ เธอไม่รู้ว่างานวิจัยในแล็บของโทมัสไปถึงไหนแล้ว และการบรรยายของเธอจะเป็นการสอนหนังสือให้สังฆราชหรือเปล่า

หลังจากที่บรรยายเสร็จ เจนนิเฟอร์เล่าว่า มือของเธอชุ่มไปด้วยเหงื่อ เธอเห็นคู่แข่งเบอร์หนึ่งของเธอค่อยๆ ย่างเท้าเข้ามาหาเธอด้วยท่าทียิ้มแย้มและกระซิบบอกเธอว่า….”ยอดเยี่ยม (Good job!)”

และนั่นทำให้เธอชื่นชมโทมัสเอามากๆ

หลังพบกันครั้งนั้น เจนนิเฟอร์ก็เริ่มสนใจในห้องแล็บของโทมัสมากขึ้น เธอเล่าว่า มีอยู่ช่วงหนึ่ง เธอต้องผ่านไปทำธุระที่โคโลราโด และอาจจะเดินทางผ่านเมืองโบลเดอร์ที่โทมัสอยู่ เธอก็เลยเขียนโน้ตส่งให้กับโทมัสว่า ” เธอกำลังจะไปที่โคโลราโด ถ้าโทมัสไม่ว่าอะไร เธออยากจะขอแวะไปหาและเยี่ยมชมห้องทดลองของเขา”

โทมัสโทร.หาเธอพร้อมกับตอบด้วยความเป็นมิตรว่าเขายินดี และรอคอยที่จะพบเธอ แม้ว่าวันที่เธอจะไปที่โบลเดอร์นั้นจะเป็นวันเสาร์ ที่ปกติแล้วไม่มีใครอยู่ที่แล็บก็ตาม

เจนนิเฟอร์เล่าว่า ในตอนที่เจอกับโทมัส เขาหนีบเอาลูกสาวอายุสองขวบมาด้วย และเล่นกับเธอไปด้วยในระหว่างที่คุย

ซึ่งทำให้เธอยิ่งชื่นชมโทมัสมากยิ่งขึ้นอีก ในฐานะนักวิทย์ผู้เก่งกาจ และแฟมิลี่แมนผู้น่ารัก…

ในปี 1989 เจนนิเฟอร์และแจ็คตีพิมพ์ผลงาน RNA-catalysed synthesis of complementary-strand RNA ลงในวารสาร Nature เป็นอีกหนึ่งหมุดหมายแห่งความสำเร็จที่สำคัญของวงการไรโบไซม์ที่ทำให้หลายคนในวงการตื่นเต้น แต่สำหรับเจนนิเฟอร์นี่เป็นแค่การเริ่มต้น และเป็นผลงานชิ้นโบแดงชิ้นแรกที่มาจากงานวิจัยปริญญาเอกของเธอ

หลังจากจบเอก เจนนิเฟอร์ต้องวางแผนชีวิตต่อ เธอรู้ว่าถ้าหากต้องการออกแบบไรโบไซม์ให้ได้จริงๆ เธอจะต้องเข้าใจโครงสร้างสามมิติของอาร์เอ็นเอให้ได้เสียก่อน

ในมุมของเจนนิเฟอร์ การหาโครงสร้างไรโบไซม์นั้น เปรียบได้กับงานการหาโครงสร้างเกลียวคู่ของดีเอ็นเอของวัตสัน-คริก ซึ่งถ้าทำได้นี่อาจจะเป็นอีกหนึ่งจุดพลิกครั้งยิ่งใหญ่ในทางวิทยาศาสตร์เช่นเดียวกับโครงสร้างเกลียวคู่ปฏิวัติวิธีการศึกษาดีเอ็นเอก็เป็นได้

แต่ทว่าในเวลานั้น ห้องทดลองที่ทำด้านโครงสร้างสามมิตินั้นมีไม่มาก และห้องแล็บที่ทำด้านโครงสร้างสามมิติของอาร์เอ็นเอนั้นหายากยิ่งกว่างมเข็มในมหาสมุทร

สำหรับเจนนิเฟอร์ ช้อยส์ของเธอมีไม่มาก และชื่อหนึ่งก็ป๊อปอัพขึ้นมาในห้วงคิดของเธอ…”โทมัส เชค”…

รู้ตัวอีกที เจนนิเฟอร์ก็กลายมาเป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกของโทมัส และร่วมกันค้นหาวิธีการตกผลึกอาร์เอ็นเอยักษ์เวอร์ชั่นออริจินัลอย่างไรโบไซม์ประเภทที่ 1 ของเตตระไฮมีนา ซึ่ง “ยากมหาหิน”…แม้แต่เจนนิเฟอร์เองก็ยอมรับ

เธอใช้เวลาอยู่กับโทมัสอยู่สามปี และในเวลานี้ เจนนิเฟอร์ก็ได้เจอกับเจมี เคต (Jamie Cate) นักเรียนปริญญาเอกที่ทำวิจัยด้านการตกผลึกโปรตีนและอาร์เอ็นเอกับโทมัส เธอและเจมีทำงานด้วยกันอย่างหามรุ่งหามค่ำด้วยความคาดหวังที่จะตกผลึกและหาโครงสร้างอาร์เอ็นเอยักษ์สุดซับซ้อนนี้ให้ได้สำเร็จ

แต่ผลการทดลองก็เนกาทีฟตลอด ฟ้าก็ไม่เคยให้ความหวังกับเธอ (และทีม) เลยแม้แต่น้อย

จนกระทั่งวันหนึ่ง ผู้ช่วยวิจัยของเธอเริ่มเซ็ตการทดลองใหม่และเอาเพลตตกผลึกไรโบไซม์ไปใส่ตู้บ่ม แต่ในคราวนี้ เหมือนฟ้าจะเป็นใจ แต่ตู้บ่มไม่…เพราะตู้บ่มที่ผู้ช่วยวิจัยเจ้ากรรมเอาไปใส่ไว้ดันพังพอดี อุณหภูมิในตู้เลยแปรปรวนร้อนผิดปกติ

เจนนิเฟอร์คิดว่าเพลตนั้นคงเอามาทำอะไรไม่ได้แล้ว แต่ผลกลับตาลปัตร ในเพลตที่เข้าตู้ผิด ปรากฏมีผลึกของอาร์เอ็นเอของเธอค่อยๆ ก่อตัวขึ้นอย่างช้าๆ…”ผลึกที่มีอาร์เอ็นเออยู่ข้างใน สวยงามมาก” เจนนิเฟอร์เล่า

…แต่ผลึกพวกนี้กลับเปราะมาก ทุกครั้งที่เอาพวกมันไปยิงด้วยรังสีเอ็กซ์เพื่อหาโครงสร้าง พวกมันจะแตกสลายไปอย่างรวดเร็ว

เหมือนอยู่ถูกที่ ถูกเวลา เพราะในตอนที่เจนนิเฟอร์กำลังปวดหัวอยู่กับความเปราะบางของผลึกของเธอนั้น ทอม สไตตซ์ (Tom Steitz) และโจน สไตตซ์ (Joan Steitz) สองสามีภรรยา นักวิจัยอาร์เอ็นเอระดับบิ๊กช็อตของวงการจากมหาวิทยาลัยเยล (Yale University) แวะเวียนมาแลกเปลี่ยนอยู่ที่แล็บของโทมัสที่โคโลราโด…

ในตอนนั้น ในแล็บของสไตตซ์กำลังทำการพัฒนาการแช่แข็งผลึกที่ความเย็นยิ่งยวด (cryocooling) เพื่อช่วยรักษาโครงสร้างของผลึกตอนเอาไปยิงด้วยรังสีเอ็กซ์ และเมื่อเจนนิเฟอร์เอาปัญหานี้มาบ่นให้เขาฟัง เขาก็บอกเธอว่าแล็บของเขาอาจจะช่วยได้

ทอมสปอนเซอร์ทริปให้เจนนิเฟอร์ไปทำแล็บในห้องทดลองของเขาที่เยล และผลก็ออกมาชัดเจนว่าผลึกของเธอนั้นกระเจิงรังสีเอ็กซ์ได้ดี และน่าจะให้ผลเป็นโครงสร้างสามมิติที่สวยงาม…

และเพื่อสานงานต่อให้เสร็จ เธอต้องอาศัยแล็บของทอมและโจน และเพื่อให้ง่ายต่อการทำวิจัย เจนนิเฟอร์ตัดสินใจตอบรับตำแหน่งผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่เยล พร้อมย้ายไปเปิดห้องแล็บใหม่ของเธอที่นิวเฮเวน (New Haven, CT)

และแน่นอนที่สุด เธอไม่ได้ไปคนเดียว เธอหนีบเอาเจมีนักศึกษาปริญญาเอกคู่ใจ (จากแล็บของโทมัส) ไปเยลกับเธอด้วย

และในขณะที่เจนนิเฟอร์ที่กำลังเริ่มต้นบทใหม่ เจมีกลายเป็นนักศึกษาปริญญาเอกคนแรกในห้องแล็บของเธอ!!!

ในตอนต่อไป เมื่อความสนใจในสิ่งเดียวกันก่อตัวเป็นความรัก อะไรจะเกิดขึ้น…