นาโนเทคโนโลยีต้านไวรัส

โดย...ดร.ธวิน เอี่ยมปรีดี

ไวรัส คือ เชื้อก่อโรคที่มีขนาดเล็กมากประมาณ 20-400 นาโนเมตร มีลักษณะพิเศษแตกต่างจากเชื้อก่อโรคชนิดอื่น คือ ไม่ได้ประกอบด้วยโครงสร้างพื้นฐานที่เป็นเซลล์ แต่ประกอบด้วยสารพันธุกรรมซึ่งถูกหุ้มด้วยเปลือกโปรตีนที่เรียกว่า Capsid ในบางชนิดอาจมีเยื่อหุ้มอีกชั้นที่ประกอบด้วยไขมันและไกลโคโปรตีนที่เรียกว่า Envelope ไวรัสสามารถก่อให้เกิดการติดเชื้อได้ทั้งในคน สัตว์ และพืช สำหรับในคน ไวรัสก่อให้เกิดโรคต่างๆ มากมายหลายชนิด เช่น ไวรัสไข้หวัดใหญ่ ไวรัสไข้เลือดออก ไวรัส HIV เป็นต้น นอกจากนี้ไวรัสยังอาจส่งผลกระทบต่อความมั่นคงของประเทศด้วย เนื่องจากมีไวรัสหลายชนิดที่มีศักยภาพสูงที่อาจถูกนำมาพัฒนาเป็นอาวุธชีวภาพได้ เช่น เชื้อฝีดาษ ไวรัสอีโบลา เป็นต้น

สำหรับวิธีการจัดการกับเชื้อไวรัสนั้น มีทั้งการฉีดวัคซีนเพื่อป้องกันการติดเชื้อและการรักษาด้วยยาต้านไวรัส อย่างไรก็ตามเรายังขาดวัคซีนและยาสำหรับใช้กำจัดไวรัสอีกเป็นจำนวนมาก นอกจากนี้ไวรัสหลายๆ ชนิดมีอัตราการกลายพันธุ์ที่สูงมาก ทำให้มีเชื้อดื้อยาเกิดขึ้นเรื่อยๆ และทำให้เราต้องผลิตวัคซีนเพื่อใช้กับสายพันธุ์ใหม่ๆ ที่เกิดการระบาดขึ้น ดังเช่นในกรณีของไวรัสไข้หวัดใหญ่ ยิ่งไปกว่านั้นการพัฒนาวัคซีนหรือยาต้านไวรัสแต่ละชนิดมีค่าใช้จ่ายที่สูงมากและต้องอาศัยระยะเวลานาน ดังนั้นยาต้านไวรัสที่ผลิตได้ง่าย ราคาถูก ปลอดภัย สามารถใช้กับไวรัสได้หลากหลายชนิด จึงเป็นยาในโลกอุดมคติ เปรียบเสมือนเป็นจอกศักดิ์สิทธิ์ (Holy grail) ซึ่งผู้คนทั่วโลกต่างพยายามค้นหา เพียงแต่เป็นไปได้ยากมากในความเป็นจริง

อย่างไรก็ดี การถือกำเนิดขึ้นของนาโนเทคโนโลยีได้ทำให้การพัฒนาของงานวิจัยในทุกๆ ด้านเป็นไปอย่างก้าวกระโดด เรียกได้ว่านำไปสู่การปฏิวัติทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในศตวรรษนี้เลยก็ว่าได้ นาโนเทคโนโลยีได้ถูกนำมาประยุกต์ใช้ทางด้านการแพทย์เกิดเป็นศาสตร์ใหม่ที่เรียกว่า นาโนเทคโนโลยีทางการแพทย์ (Nanomedicine) ปัจจุบันมียาที่พัฒนาจากนาโนเทคโนโลยีและผ่านการรับรองแล้วถึง 43 ชนิด [2] และยังมีอีกจำนวนมากที่อยู่ระหว่างการทดลองในคน สำหรับยาที่กำลังถูกพัฒนาเป็นยาต้านไวรัสและมีความโดดเด่น ยกตัวอย่างเช่น “Nanotrap และ DRACO” ซึ่งถูกพัฒนาโดยทีมนักวิจัยจากบริษัท The Charles Stark Draper Laboratory และมหาวิทยาลัย Massachusetts Institute of Technology ยาทั้งสองชนิดนี้สามารถใช้กับเชื้อไวรัสได้หลายชนิด มีความปลอดภัยสูง และมีโอกาสเกิดการดื้อยาได้น้อย [3]

Nanotrap ทำหน้าที่เป็นกับดักจับไวรัส โดยมีการติดโมเลกุลคาร์โบไฮเดรตชนิดที่ไวรัสใช้ในการจับเพื่อเข้าสู่เซลล์ ลงบนอนุภาคนาโนไขมัน (Liposome) ดังนั้น Nanotrap จึงสามารถไปจับกับเชื้อไวรัสได้ ทำให้ไวรัสไม่สามารถเข้าสู่เซลล์ได้และจะถูกกำจัดไป จากผลการทดลองพบว่า Nanotrap สามารถดักจับเชื้อไข้หวัดใหญ่ได้หลายสายพันธุ์ ซึ่งดีกว่าวัคซีนที่ต้องพัฒนาขึ้นจำเพาะกับแต่ละสายพันธุ์

เนื่องจาก Nanotrap ประกอบไปด้วยโมเลกุลที่พบในร่างกายคนตามธรรมชาติ จึงมีความปลอดภัยสูง และยังมีต้นทุนในการผลิตต่ำ ขณะนี้ทางทีมวิจัยดังกล่าวกำลังพัฒนา Nanotrap ให้สามารถดักจับเชื้อก่อโรคชนิดอื่นๆ เช่น ไวรัส HIV ไวรัสเริม รวมถึงเชื้อแบคทีเรีย โดยการปรับเปลี่ยนชนิดของคาร์โบไฮเดรตให้จำเพาะกับเชื้อก่อโรคแต่ละชนิด ซึ่งคาดว่าจะสามารถผลักดัน Nanotrap ให้เข้าสู่การทดลองในคนได้ภายในเวลา 2-5 ปี

เทคโนโลยีถัดไปคือ DRACO [5] ซึ่งมีความน่าสนใจมากคือ สามารถใช้รักษาโรคที่เกิดจากไวรัสได้หลายชนิดโดยไม่จำเป็นต้องปรับเปลี่ยนอะไรเลย DRACO เป็นโปรตีนสังเคราะห์ที่ทำตัวเสมือนเป็นหุ่นยนต์ขนาดจิ๋ว สามารถตรวจหาและทำลายเซลล์ที่มีการติดเชื้อได้ โดยจะเข้าไปจับกับ RNA สายคู่ที่มีความยาวมากกว่า 21-23 คู่เบส ซึ่งเป็นโมเลกุลที่มักไม่พบในเซลล์ปกติ แต่จะถูกสร้างขึ้นจากเชื้อไวรัส หลังจากที่ DRACO จับกับ RNA สายคู่แล้ว ก็จะกระตุ้นให้เกิดการตายของเซลล์ที่ติดเชื้อ จึงสามารถยับยั้งการเพิ่มจำนวนของไวรัสได้อย่างรวดเร็ว โดยไม่มีผลกับเซลล์ปกติ จากการทดลองเบื้องต้นพบว่า DRACO มีประสิทธิภาพในการยับยั้งไวรัสได้ 15 ชนิด เช่น ไวรัสไข้หวัดใหญ่ ไวรัสไข้เลือดออก และมีความปลอดภัยสูง ขณะนี้ทีมนักวิจัยกำลังทดลองประสิทธิภาพของ DRACO ในการยับยั้งเชื้อไวรัสเพิ่มเติมอีกหลายชนิด และคาดว่าจะสามารถนำไปทดลองในคนได้ภายในเวลา 5-10 ปี

จากตัวอย่างข้างต้นจะเห็นว่านาโนเทคโนโลยีทางการแพทย์ไม่ได้เป็นเพียงแค่นิยายวิทยาศาสตร์อีกต่อไป แต่สามารถนำมาใช้ให้เกิดประโยชน์ได้จริง ถึงเวลาแล้วที่ประเทศไทยจะต้องหันมาตระหนักและให้ความสำคัญกับการพัฒนางานวิจัยทางด้านนี้อย่างเร่งด่วน เพื่อที่เราจะได้ร่วมเป็นส่วนหนึ่งในการผลิตองค์ความรู้และนวัตกรรมที่มีประโยชน์อย่างแท้จริง