ล็อกเป้าตัวการ 'โรค' ด้วยนาโนเทคโนโลยี

โดย...เดือนเพ็ญ จาปรุง ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) สวทช.

วิทยาศาสตร์การแพทย์ในยุคนาโนเทคโนโลยีเป็นการประยุกต์ใช้ข้อดีของโมเลกุลจิ๋วแต่แจ๋วที่มีขนาดเล็กกว่าเส้นผมของมนุษย์ถึงหนึ่งแสนเท่า หรือที่เราเรียกว่า วัสดุนาโน (Nanoparticle) มาใช้ประโยชน์ในการเพิ่มประสิทธิภาพของการวินิจฉัยและรักษาโรค

ทั้งนี้ ในช่วงสามสิบปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกได้พัฒนาวัสดุนาโนให้มีคุณสมบัติพิเศษ โดยสามารถคงอยู่ในกระแสเลือดได้ในระยะเวลาที่เหมาะสม และแทรกซึมเข้าสู่เนื้อเยื่อ หรืออวัยวะต่างๆ ภายในร่างกายของมนุษย์ได้อย่างปลอดภัย อีกทั้งยังสามารถที่จะเชื่อมต่อวัสดุนาโนเหล่านั้นกับบรรดายารักษาโรคได้อีกด้วย

ขณะเดียวกัน เพื่อการรักษาให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุด ยังได้มีการเชื่อมต่อวัสดุนาโนเหล่านี้ด้วยโมเลกุลชี้เป้า (Targeting molecule) ซึ่งมีคุณสมบัติพิเศษคือจะจับเฉพาะกับโมเลกุลเป้าหมาย (Targeted molecule) เท่านั้น

อธิบายให้เข้าใจง่ายขึ้นก็คือ โมเลกุลเป้าหมายนี้เป็นสารแปลกปลอมที่ก่อให้เกิดพยาธิสภาพ หรือบริเวณที่มีพยาธิสภาพ ยกตัวอย่างเช่น เซลล์มะเร็งชนิดต่างๆ โดยวัสดุนาโนที่เคลือบด้วยโมเลกุลชี้เป้า และบรรจุด้วยตัวยาที่มีประสิทธิภาพนี้จะเดินทางไปยังตำแหน่งที่เกิดมะเร็งและปล่อยตัวยาออกมาทำลายเซลล์มะเร็งนั้นๆ ซึ่งในบางกรณีตัววัสดุนาโนเองยังมีความสามารถพิเศษในการส่งสัญญาณบอกขอบเขตของมะเร็งที่อวัยวะนั้นๆ ทำให้แพทย์ทำการผ่าตัดเอาเซลล์ที่ผิดปกติออกไปได้อย่างมีประสิทธิภาพอีกด้วย

นอกจากมะเร็งแล้ว เบาหวาน เป็นอีกหนึ่งโรคที่นำเอานาโนเทคโนโลยีมาใช้ในการติดตามความรุนแรง และวางแผนการรักษาโรคอย่างมีประสิทธิภาพ โดยมีการใช้วัสดุนาโนเชื่อมต่อกับโมเลกุลชี้เป้าที่จับได้เฉพาะกับตัวบ่งชี้ความรุนแรงของโรคเบาหวาน นั่นคือน้ำตาลที่อยู่บนโปรตีนในเม็ดเลือดแดง  โดยวัสดุนาโนที่ใช้จะทำหน้าที่เป็นตัวส่งสัญญาณว่าผู้ป่วยมีภาวะเบาหวานรุนแรงในระดับใด และควรรักษาอย่างไร

มาถึงขั้นนี้ หลายคนอาจเริ่มสงสัยกันแล้วว่า โมเลกุลชี้เป้า (Targeting molecule) คืออะไร นิยามหลักๆ ก็คือ สารชีวโมเลกุลประเภทโปรตีน หรือกรดนิวคลิอิค ซึ่งมีอยู่ในร่างกายของมนุษย์ และสิ่งมีชีวิตทั่วไปอยู่แล้ว สามารถชี้เป้าหมายที่มีเซลล์ผิดปกติได้อย่างตรงจุด เพื่อให้ยาเข้าไปทำลายตัวการก่อโรคได้อย่างแม่นยำ โดยเฉพาะเซลล์มะเร็งที่อยู่ในบริเวณที่ยากแก่การผ่าตัด ซึ่งโมเลกุลชี้เป้านี้ยังแบ่งได้เป็น 2 ชนิดคือ แอนติบอดี (Antibody) และ แอปตาเมอร์ (Aptamer)

ชนิดแรก คือ แอนติบอดี (Antibody) เป็นสารชีวโมเลกุลประเภทโปรตีนมีหน้าที่เป็นภูมิต้านทานในร่างกายของมนุษย์ ในการสร้างแอนติบอดีเพื่อไปใช้ประโยชน์นั้น ทำได้โดยการฉีดสิ่งแปลกปลอม (Antigen) หรือสารที่ก่อให้เกิดภูมิต้านทานนั้นๆ ในสัตว์ทดลอง เช่น หนู  กระต่าย หรือแม้กระทั่งสัตว์ใหญ่อย่าง ม้า เพื่อให้สัตว์เหล่านี้สร้างแอนติบอดี และนำมาใช้ประโยชน์ทางการแพทย์ต่อไป

ตัวอย่างของแอนติบอดีที่นำมาประยุกต์ใช้ทางด้านการแพทย์ เช่น การใช้แอนติบอดีที่จำเพาะต่อเม็ดเลือดแดงที่แตกต่างกันของมนุษย์ เพื่อใช้ในการหากรุ๊ปเลือด A B O ตามโรงพยาบาลทั่วไป นอกจากนี้ แอนติบอดียังสามารถใช้เป็นยารักษาโรคได้ เช่น Catumaxomab ซึ่งใช้เป็นยารักษามะเร็งมดลูก (Ovarian Cancer) และ Concizumab ที่ใช้เป็นยารักษาโรคความจำเสื่อม (Alzheimer) เป็นต้น

โมโลกุลชี้เป้าชนิดที่สอง คือ แอปตาเมอร์ (Aptamer) เป็นกรดนิวคลิอิค หรือสารพันธุกรรมสายสั้นๆ ประเภท ดีเอ็นเอ หรืออาร์เอ็นเอที่มีโครงสร้างพิเศษคล้ายกิ๊บติดผม ทำให้สามารถจับกับโมเลกุลเป้าหมายได้อย่างจำเพาะ

ทั้งนี้ แอปตาเมอร์เป็นโมเลกุลที่มีความคงทนกว่าแอนติบอดี และสามารถสังเคราะห์ได้ในปริมาณมากด้วยวิธีการทางเคมี จึงเหมาะที่จะประยุกต์ใช้ในกระบวนการวินิจฉัยและการรักษาโรค โดยแอปตาเมอร์ตัวแรกที่ได้รับการรับรองจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา (Food and Drug Administration) ของประเทศสหรัฐอเมริกา มีชื่อว่า มาคูเจน (Macugen) ซึ่งใช้เป็นยารักษาโรคจอประสาทตาเสื่อม (Aged-related macular degeneration หรือ AMD) และเมื่อบรรจุยาดังกล่าวเข้าไปในโครงสร้างของวัสดุนาโน ซึ่งมีคุณสมบัติพิเศษในการรักษาสภาพของยา ทำให้การรักษาโรคจอประสาทตาเสื่อมยิ่งมีประสิทธิภาพมากขึ้นไปอีก

สำหรับในประเทศไทยก็มีการศึกษาและพัฒนาแอปตาเมอร์มาใช้ประโยชน์ทางด้านการแพทย์เช่นเดียวกัน โดยล่าสุดคณะวิจัยจากศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ ภายใต้การสนับสนุนทุนวิจัยจากสถาบันวิจัยระบบสาธารณสุข (สวรส.) คณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ (วช.) และสมาคมเคมี (Royal Society Chemistry) แห่งประเทศสหราชอาณาจักร ได้ทำการพัฒนาแอปตาเมอร์ ร่วมกับการใช้วัสดุนาโนเพื่อใช้ในการตรวจวินิจฉัย และติดตามภาวะเบาหวาน เนื่องจากแอปตาเมอร์ที่พัฒนาขึ้นนี้สามารถจับได้จำเพาะกับน้ำตาลบนโปรตีนที่อยู่นอกเม็ดเลือดแดง ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้การเกิดภาวะเบาหวานได้เป็นอย่างดี โดยวิธีที่พัฒนาขึ้นจะสามารถวินิจฉัยภาวะเบาหวานได้อย่างมีประสิทธิภาพ และครอบคลุมในกลุ่มประชากรที่วิธีเดิมไม่สามารถตรวจวินิจฉัยได้