“SERS-TB” นวัตกรรมไทย พลิกเกมรุก “วัณโรคแฝง”

อ่านเพิ่มเติมความรู้เรื่อง “วัณโรคแฝง” (“วัณโรค” แฝงอยู่ในตัวคนไทยราว 22 ล้านคนโดยไม่รู้ตัว!)

 

วัณโรค ยังคงเป็นภัยเงียบที่คุกคามระบบสาธารณสุขไทยอย่างต่อเนื่อง ในมิติของโรคติดเชื้อ วัณโรคครองแชมป์อันดับ 1 ที่คร่าชีวิตประชากรไทยสูงถึงประมาณ 10,000 รายต่อปี จากอุบัติการณ์ผู้ป่วยรายใหม่กว่า 110,000 รายในแต่ละปี แต่สิ่งที่น่ากลัวกว่าตัวเลขผู้ป่วยเปิดเผย คือ ข้อมูลที่ว่า 1 ใน 4 ของประชากรไทย กำลังเผชิญภาวะ “วัณโรคแฝง” ซึ่งไม่แสดงอาการ ไม่แพร่เชื้อ แต่พร้อมจะปะทุเป็นโรคและแพร่กระจายสู่ชุมชนได้ทุกเมื่อหากภูมิคุ้มกันถดถอย

 

หากระบบสาธารณสุขยังคงทำงานใน “เชิงรับ” รอให้ผู้ป่วยมีอาการเดินเข้ามาหาที่โรงพยาบาล เป้าหมายการยุติวัณโรคภายในปี พ.ศ. 2578 (Zero TB) ย่อมเป็นไปได้ยาก อย่างที่รัฐบาลตั้งเป้าไว้!

 

นอกจากนี้ ในอดีต การตรวจวินิจฉัยวัณโรคต้องพึ่งพาการเอ็กซเรย์ปอดร่วมกับการตรวจเสมหะทางอณูชีววิทยา แม้จะแม่นยำสูง แต่ก็มีข้อจำกัดเรื่องระยะเวลาที่ต้องรอนาน 24 ชั่วโมง ถึง 3 วัน รวมถึงต้นทุนที่สูงและการเข้าถึงแล็บโรงพยาบาลขนาดใหญ่

 

ขณะที่การตรวจหา “วัณโรคแฝง” ในปัจจุบันขับเคลื่อนผ่าน 2 วิธีหลัก คือ การตรวจเลือดแบบ IGRA และการทดสอบทางผิวหนัง ซึ่งส่วนใหญ่ต้องนำเข้าน้ำยาจากต่างประเทศ ทำให้มีราคาสูงตั้งแต่หลักร้อยกลางๆ ไปจนถึงหลักพันบาท อีกทั้งขั้นตอนการเก็บและการส่งสิ่งส่งตรวจยังมีความซับซ้อน ไม่เอื้อต่อการทำคัดกรองเชิงรุกในระดับชุมชน (Point-of-Care) ได้จริง

 

นี่จึงเป็นเหตุผลของการคิดค้น นวัตกรรม SERS-TB เพื่ออุดรอยรั่วดังกล่าว!

 

 

รากฐานจากรางวัลโนเบล สู่การหาผู้ป่วยและกลุ่มเสี่ยง “วัณโรค”

 

นวัตกรรม SERS-TB จากเนคเทค สวทช. ตั้งอยู่บนพื้นฐานฟิสิกส์สากลที่มีอายุเกือบศตวรรษ โดยย้อนกลับไปในปี ค.ศ. 1928 เซอร์ ซี. วี. รามาน (Sir C.V. Raman)นักฟิสิกส์ชาวอินเดีย ได้ค้นพบปรากฏการณ์ทางแสงที่ยิ่งใหญ่ ซึ่งทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี ค.ศ. 1930

ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การกระเจิงแสงแบบรามาน ซึ่งอธิบายว่า เมื่อเรายิงแสงเลเซอร์ไปกระทบกับโมเลกุลของสาร พลังงานแสงจะเกิดการแลกเปลี่ยนกับการสั่นสะเทือนของพันธะเคมีภายในโมเลกุลนั้นๆ ส่งผลให้แสงที่สะท้อนหรือกระเจิงออกมามีความยาวคลื่นที่เปลี่ยนไป ค่าความถี่ที่เปลี่ยนแปลงนี้จะมีความจำเพาะเจาะจงสูงมาก เปรียบเสมือน "ลายนิ้วมือทางเคมี"  ของโมเลกุลสารแต่ละชนิดที่ไม่มีทางซ้ำกันเลย

ในระดับสากล เทคโนโลยีรามานสเปกโทรสโกปี ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายและน่าเชื่อถือสูงสุดในอุตสาหกรรมมูลค่าสูง ตั้งแต่การตรวจสอบอัญมณีแท้-เทียม การควบคุมคุณภาพยาในอุตสาหกรรมเภสัชกรรมระดับโลก ไปจนถึงการส่งยานสำรวจอวกาศของ NASA ไปตรวจหาสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคาร

 

จาก ‘Raman’ สู่ ‘SERS’ นาโนเทคโนโลยีขยายสัญญาณล้านเท่า

 

แม้เทคโนโลยีรามานจะแม่นยำ แต่ในธรรมชาติสัญญาณการกระเจิงแสงนี้จะเบาบางมาก หากสารนั้นมีความเข้มข้นต่ำในระดับหยดเลือดก็ยากจะตรวจเจอ ทั่วโลกจึงได้ต่อยอดสู่เทคโนโลยี SERS (Surface-Enhanced Raman Spectroscopy)

 

ดร.นพดล นันทวงศ์ นักวิจัยกลุ่มวิจัยอุปกรณ์สเปกโทรสโกปีและเซนเซอร์ จากเนคเทค (NECTEC) สวทช. ได้อธิบายว่า ทีมวิจัยไทยได้ใช้วิทยาการนาโนเทคโนโลยีเข้ามาแก้ปัญหานี้ ด้วยการสร้าง ชิป 'OnSpec' ซึ่งเป็นชิปขยายสัญญาณรามาน ซึ่งมีโครงสร้างนาโนจากโลหะเงิน ผลิตด้วยเทคนิคการเคลือบฟิล์มบางขั้นสูง คุณสมบัติพิเศษของมันคือสามารถขยายสัญญาณการกระเจิงแสงรามานได้มาก  จนดันสัญญาณรามานที่เคยริบหรี่ให้เด่นชัดขึ้นมาก ทำให้สามารถมองเห็นเอกลักษณ์ของโมเลกุลสารได้แม้จะเจือจางได้

 

ในปัจจุบัน ประเทศไทยโดยเนคเทค ถือว่าอยู่แถวหน้าของภูมิภาคในการครอบครองความรู้ดังกล่าวนี้ โดยเคยนำชิป SERS ไปประยุกต์ใช้ในงานที่ต้องการความแม่นยำขั้นสูงมาแล้ว เช่น งานของกองพิสูจน์หลักฐาน (การตรวจสารเสพติดและวัตถุระเบิด) รวมถึงการตรวจสารพิษตกค้างทางการเกษตร

 

การขยับมาสู่ "การตรวจโรคติดเชื้อในมนุษย์" จึงเป็นการยกระดับนวัตกรรมไทยสู่มาตรฐานสากลอีกขั้นหนึ่ง

 

 

 

 

 

การทำงานของระบบ 'SERS TB' ในภาคสนาม

 

เมื่อนำเทคโนโลยีระดับโนเบลนี้มาปรับใช้ในทางการแพทย์ ดร.นพดล ได้ฉายภาพการทำงานของนวัตกรรม SERS TB ในเชิงพื้นที่ ว่า ระบบนี้ถูกออกแบบมาเพื่อตอบโจทย์แพทย์หน้างานอย่างแท้จริง

 

“เรานำนวัตกรรมเรื่องของการตรวจวัดวัณโรคแบบพกพา ที่เรียกว่า SERS TB มาใช้ในการตรวจสารโมเลกุลที่เป็นเชื้อของวัณโรคให้เกิดขึ้นได้เร็ว จากเดิมใช้เวลาประมาณ 1-2 วัน เหลือเพียง 30 นาที”

 

รูปแบบการใช้งานจริงในสนามจะคล้ายกับการเจาะเลือดตรวจเบาหวาน โดยใช้  “เลือดเพียงหยดเดียว” ใส่ลงบนชิปพกพา แล้วใช้อุปกรณ์พกพายิงสัญญาณอ่านค่าลายนิ้วมือเคมี จากนั้นข้อมูลจะถูกส่งขึ้นระบบคลาวด์ เพื่อให้ปัญญาประดิษฐ์ วิเคราะห์ผลเปรียบเทียบกับฐานข้อมูล ซึ่ง AI จะแยกแยะความแตกต่างเชิงโมเลกุลที่ตาเปล่ามองไม่ออกได้อย่างเฉพาะเจาะจง มีเป้าหมายเพื่อช่วยทำหน้าที่คัดกรองและแยกแยะกลุ่มผู้ป่วย , กลุ่มวัณโรคแฝงที่ต้องได้รับยาป้องกัน และกลุ่มปกติ ได้ภายในเวลาไม่กี่นาที

 

 

 

 

ก้าวต่อไปเผชิญความท้าทายหน้างานและการเทรน AI

 

อย่างไรก็ตาม นวัตกรรมสุขภาพระดับโลกนี้ ยังคงอยู่ในขั้นตอนการเก็บข้อมูลและทดสอบในเฟสแรก จึงต้องมีการสร้างเครือข่ายความร่วมมืออย่างเข้มแข็งในพื้นที่ภาคอีสาน ร่วมกับคณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น, โรงพยาบาลศรีนครินทร์, โรงพยาบาลร้อยเอ็ด และสำนักงานป้องกันควบคุมโรคที่ 7 (สคร.7)

 

ความท้าทายสำคัญของการลงสนามจริง คือการเผชิญกับ “ตัวแปรหน้างาน” เช่น ปัจจัยการปนเปื้อนในร่างกายผู้ใหญ่ ความสูงอายุ หรือโรคร่วมของผู้ป่วย (เช่น เบาหวาน, โรคไต, HIV) ซึ่งอาจส่งผลต่อความแกว่งของสัญญาณโมเลกุลในเลือด ดังนั้น ทีมวิจัยจึงต้องเร่งเก็บตัวอย่าง จำนวนมากเพื่อนำมาสอนระบบ โดย สวทช. ได้นำซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ “ลันตา” (Lanta) จาก ThaiSC มารันระบบเพื่อเทรนโมเดล AI ให้มีฐานข้อมูลที่เสถียรและแม่นยำสูงสุดในระดับออนไลน์

 

นอกจากนี้ ในฝั่งของโครงสร้างวิศวกรรม ศูนย์เทคโนโลยีวัสดุแห่งชาติ (MTEC) ของ สวทช. ก็ได้เข้ามาช่วยควบคุมและออกแบบกระบวนการวิจัยให้สอดคล้องกับมาตรฐานเครื่องมือแพทย์ตั้งแต่เริ่มต้น เพื่อเตรียมความพร้อมในการเข้าสู่กระบวนการอนุมัติจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา (อย.) ในอนาคตต่อไป

 

 

 

 

กุญแจสำคัญเพื่อที่จะขยายผลทั่วประเทศ

 

นวัตกรรม SERS TB มีศักยภาพที่จะผลักดันให้ประเทศไทยก้าวสู่เศรษฐกิจมูลค่าสูงได้ ด้วยต้นทุนการตรวจคัดกรองต่อครั้งที่ตั้งเป้าไว้ในระดับที่จับต้องได้  อีกทั้งยังมีจุดเด่นในการประยุกต์ใช้ตัวชิปและเครื่องวัดชนิดเดียวกันนี้ไปเทรน AI เพื่อตรวจจับโรคอื่นๆ ร่วมด้วยได้ในอนาคต

 

อย่างไรก็ดี หากต้องการเห็นเทคโนโลยี SERS TB ถูกนำไปใช้จริงในวงกว้างทั่วประเทศ หรือถูกบรรจุเข้าสู่ชุดสิทธิประโยชน์หลักของระบบสาธารณสุขได้อย่างยั่งยืน ความร่วมมือจากภาครัฐเพียงอย่างเดียวอาจไม่เพียงพอ สวทช. ยอมรับว่า ก้าวสำคัญหลังจากผ่านด่านการทดสอบทางคลินิก (Clinical Trial) และได้ใบรับรองจาก อย. แล้ว คือ "การจับมือร่วมทุนกับภาคเอกชน"

 

เนื่องจากภาคเอกชนมีขีดความสามารถและความเชี่ยวชาญในด้านการผลิตเชิงอุตสาหกรรม  ที่จะเปลี่ยนจาก "เครื่องต้นแบบในห้องแล็บ" ให้กลายเป็นเครื่องมือแพทย์ที่ผลิตได้คราวละจำนวนมากโดยยังคงควบคุมมาตรฐานและความเสถียรของผิวชิปนาโนไว้ได้เท่ากันทุกชิ้น รวมถึงความสามารถในระบบโลจิสติกส์และการกระจายสินค้าเครื่องมือแพทย์ไปยังโรงพยาบาลส่งเสริมสุขภาพตำบล (รพ.สต.) หรือหน่วยแพทย์เคลื่อนที่ด่านหน้าทั่วประเทศ

 

 

 

การยุติภัยเงียบของวัณโรคแฝงในประชากรไทย 1 ใน 4  หรือราว 14-22 ล้านคนไม่ใช่เรื่องเล็ก! การที่วัณโรคยังคงอยู่ในสังคมไทย ก็เป็นหลักฐานชั้นดีถึงบททดสอบที่คนไทยและคนทั่วโลกต้องฝ่าฟัน

หนึ่งในนั้นคือความแข็งแรงของการคัดกรองวัณโรค และจับ “วัณโรคแฝง” ได้รวดเร็วที่สุด ด้วยการลงพื้นที่คัดกรองเชิงรุกอย่างรวดเร็ว  .. สิ่งเหล่านี้จึงทำให้การเกิดขึ้นของ นวัตกรรม SERS-TB เป็นที่น่าจับตามองต่อไป.