ในขณะที่ผู้คนทั่วโลกกำลังหวาดวิตกต่อโรคอุบัติใหม่อย่างโควิด-19 โรคเก่าแก่อย่างมาลาเรียยังคงอยู่ในสถานการณ์น่าวิตก เมื่อแต่ละปีมีผู้ติดเชื้อทั่วโลกมากกว่า 200 ล้านคน และมีผู้เสียชีวิตปีละกว่า 400,000 คน โดยมาลาเรียคือโรคระบาดที่เกิดจากเชื้อโปรโตซัวชนิดพลาสโมเดียม (Plasmodium) ที่มียุงก้นปล่องเพศเมียเป็นพาหะ ปัจจุบันยังไม่มีวัคซีนเพื่อป้องกันการติดต่อของโรคได้อย่างมีประสิทธิภาพ และที่น่ากลัวกว่านั้นคือการพบการระบาดของเชื้อมาลาเรียสายพันธุ์ที่ดื้อยาเพิ่มขึ้น จึงนับเป็นความท้าทายให้นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกพัฒนายาต้านมาลาเรียชนิดใหม่เพื่อเตรียมรับมืออย่างเร่งด่วน

สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) โดยศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (ไบโอเทค) ได้ร่วมกับหน่วยงานภาคีต่างๆ ทั้งในและต่างประเทศทำวิจัยเกี่ยวกับโรคมาลาเรียมากว่า 30 ปี โดยมีเสาหลักสำคัญคือ ศ.เกียรติคุณ ดร.ยงยุทธ ยุทธวงศ์ ผู้เชี่ยวชาญอาวุโส สวทช. ซึ่งเป็นผู้บุกเบิกและทุ่มเทกับงานวิจัยพัฒนายาต้านมาลาเรียมาอย่างต่อเนื่อง กระทั่งประสบความสำเร็จค้นพบ ‘ยาต้านมาลาเรีย P218’ ที่มีความจำเพาะสูงต่อเชื้อมาลาเรียดื้อยา ล่าสุด ดร.ชัยรัตน์ อุทัยพิบูลย์ อดีตนักวิจัยอาวุโส ไบโอเทค สวทช. และทีมวิจัยสานต่อเดินหน้าส่งโปรตีน DHFR (Dihydrofolate reductase) ซึ่งเป็นโปรตีนที่จำเป็นในการดำรงชีวิตสำหรับเชื้อมาลาเรีย ไปทำการทดลองตกผลึกโปรตีนในอวกาศ โดยผลึกโปรตีนคุณภาพดีจะเผยให้เห็นโครงสร้างโปรตีนได้อย่างสมบูรณ์ ช่วยให้การออกแบบยาต้านโรคมาลาเรียมีประสิทธิภาพมากขึ้น

Q: ทำไมถึงสนใจศึกษาวิจัยเกี่ยวกับเรื่องโรคมาลาเรีย?

ศ. ดร.ยงยุทธ: ผมมีความสนใจเรื่องมาลาเรียมาหลายสิบปีแล้ว ตอนเรียนจบกลับมาใหม่ๆ ประเทศไทยมีปัญหาการระบาดของโรคมาลาเรีย มีผู้ป่วยโรคมาลาเรียปีละหลายแสนคน มีผู้เสียชีวิตนับหมื่นคน คิดดูว่าโควิด-19 ตายกันล้านคนเราตกใจมาก แต่สำหรับมาลาเรียตายกันปีละล้าน หลายล้าน มาหลายสิบปีแล้ว

“ถึงแม้เดี๋ยวนี้ประเทศไทยจะมีจำนวนผู้ติดเชื้อลดลงมากแล้ว แต่มาลาเรียก็ยังเป็นปัญหาใหญ่ เพราะเชื้อมีการดื้อยา และเมืองไทยก็กลายเป็นแหล่งที่มีชื่อเสียงว่าแพร่เชื้อมาลาเรียที่ดื้อยาไปทั่วโลก เราจึงถือว่าเรื่องนี้เป็นเรื่องที่ต้องหาทางแก้ไข โดยการออกแบบยาที่จะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ”

Q: ในการพัฒนายาต้านมาลาเรีย มีกระบวนการวิจัยอย่างไรบ้าง?

ศ. ดร.ยงยุทธ: ผมกับพรรคพวกร่วมกันตั้งเป็นกลุ่มในการทำวิจัยเรื่องมาลาเรียขึ้นที่มหาวิทยาลัยมหิดลมานานกว่า 30 ปีแล้ว (ก่อนจะมีการก่อตั้ง สวทช.) เราร่วมกันทำวิจัยเกี่ยวกับโรคมาลาเรีย จนได้ค้นพบข้อมูลสำคัญคือ เอนไซม์หรือโปรตีนเป้าหมายที่มีชื่อเรียกว่า DHFR ที่หากสามารถยับยั้งการทำงานได้ เชื้อมาลาเรียจะไม่สามารถมีชีวิตอยู่ต่อ

การค้นพบครั้งนั้นทำให้เกิดการพัฒนายาต้านมาลาเรียที่มุ่งตรงเข้าทำลายโปรตีนตัวนี้ อย่างไรก็ตามเมื่อเวลาผ่านไปเชื้อก็เริ่มที่จะดื้อยา เราจึงต้องทำการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับโปรตีนตัวนี้ต่อ ตอนนั้นไบโอเทค สวทช. ร่วมกับมหาวิทยาลัยมหิดล และมหาวิทยาลัยเอดินเบอระ สหราชอาณาจักร ในการศึกษาโครงสร้างของโปรตีนตัวนี้ได้จนสำเร็จ โดยใช้วิธีการตกผลึกโปรตีนเป้าหมายแล้วนำไปเอกซเรย์จนได้เป็นภาพโครงสร้างของโปรตีนที่เกือบสมบูรณ์ 100 เปอร์เซ็นต์ ผลงานนี้ได้มีการตีพิมพ์ในปี 2546 (ค.ศ. 2003) และได้รับการอ้างอิงเป็นจำนวนมาก

“การศึกษาโครงสร้างของโปรตีน ทำให้เรามีความเข้าใจเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโปรตีนที่ทำให้เกิดการดื้อยา เราจึงนำความรู้เรื่องนี้มาเป็นเป้าหมายในการพัฒนายาร่วมกับนักวิจัยจากหลายประเทศทั่วโลก จนได้ออกมาเป็นผลงานวิจัยยาต้นแบบ P218 ที่ได้รับการตีพิมพ์ในปี 2556 (ค.ศ. 2013) และได้เข้าสู่กระบวนการทดสอบในระดับคลินิกตั้งแต่ประมาณ 3 ปีที่ผ่านมาแล้ว การทดสอบได้ผลลัพธ์ที่ดี ปัจจุบันบริษัทจอห์นสันแอนด์จอห์นสันได้รับถ่ายทอดเทคโนโลยีนี้เพื่อนำไปผลิตเป็นยาออกมาในอนาคต”

Q: การพัฒนายาดูเหมือนจะประสบความสำเร็จด้วยดี ทำไมจึงยังต้องมีการทำวิจัยเรื่องนี้อย่างต่อเนื่องมาจนถึงปัจจุบัน?

ศ. ดร.ยงยุทธ: เพราะว่าเมื่อ 20 ปีที่แล้ว เราค้นพบโครงสร้างของโปรตีน DHFR ที่เป็นเป้าหมายของยาได้เกือบ 100 เปอร์เซ็นต์ เหลือสัก 5 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเป็นจุดสำคัญ เราไม่สามารถบอกได้ว่าโปรตีนตัวนี้ซึ่งมีอยู่ 4 หน่วย หน่วยไหนจับกับหน่วยไหนอย่างไร เรายังหาส่วนที่ไปจับกันไม่พบ หรือวิธีการตกผลึกเอนไซม์บนโลกที่ทำกันอาจยังไม่ดีพอที่จะทำให้ได้โครงสร้างผลึกที่สมบูรณ์ ซึ่งในตอนนี้เราได้โอกาสที่จะตกผลึกโครงสร้างให้สมบูรณ์ยิ่งขึ้นแล้ว ผมอยากให้ ดร.ชัยรัตน์ อุทัยพิบูลย์ เป็นผู้เล่าเรื่องนี้ต่อให้ฟังครับ

Q: เพื่อจะให้ได้มาซึ่งผลึกของโครงสร้างโปรตีน DHFR ที่สมบูรณ์ ทีมวิจัยทำอย่างไร?

ดร.ชัยรัตน์: ในปัจจุบันมีผลการวิจัยที่ยืนยันว่าการตกผลึกโปรตีนในอวกาศหรือในสภาวะที่ไร้แรงโน้มถ่วงจะทำให้ได้ผลึกโปรตีนที่มีคุณภาพมากกว่าการตกผลึกบนพื้นโลก เราจึงได้ร่วมมือกับสำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน) หรือ GISTDA และ Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) ในการนำส่งโปรตีน DHFR ขึ้นไปตกผลึกบนอวกาศ ในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง โดยมีการส่งขึ้นไปเมื่อเดือนมีนาคม 2563 ซึ่งเมื่อทำการตกผลึกเสร็จเรียบร้อยแล้ว ทาง JAXA ได้นำผลึกไปฉายแสงเอกซเรย์ต่อที่ Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI) จนเมื่อเดือนกันยายนปีเดียวกัน เราจึงได้รับมอบข้อมูลการกระเจิงแสงของผลึกโปรตีน DHFR ที่ตกผลึกในอวกาศ ซึ่งจะนำข้อมูลเหล่านั้นมาวิเคราะห์ต่อด้วยคอมพิวเตอร์ว่าโปรตีน DHFR มีโครงสร้างเป็นอย่างไร

“เราหวังว่า จะได้เห็นโครงสร้างโปรตีน DHFR ส่วนที่เรายังมองไม่เห็น ซึ่งการค้นพบโครงสร้างส่วนที่เหลือนั้นก็อาจทำให้ออกแบบยายับยั้งเอนไซม์ DHFR เพื่อการรักษาโรคมาลาเรียที่มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นได้”

Q: การพัฒนายาต้านมาลาเรียที่มีประสิทธิภาพจะเป็นประโยชน์ต่อมนุษยชาติอย่างไร?

ดร.ชัยรัตน์: มาลาเรียเป็นโรคเขตร้อนที่สำคัญของโลก ณ ปัจจุบันมีผู้ติดเชื้อปีละ 200 กว่าล้านคน และมีผู้เสียชีวิตมากกว่า 400,000 คนทุกปี ส่วนใหญ่ผู้เสียชีวิตจะอยู่ในทวีปแอฟริกา

“ถ้าเราสามารถพัฒนายาที่มีประสิทธิภาพในการต้านเชื้อมาลาเรียได้ เราก็จะสามารถช่วยชีวิตคนได้อีกมาก เพราะ ณ​ ตอนนี้เชื้อก็เริ่มดื้อต่อยาที่มีการใช้กันอยู่ในปัจจุบันแล้ว”

นักวิทยาศาสตร์จึงมีหน้าที่พัฒนายาตัวใหม่เอาไว้ใช้ในอนาคต เพราะเราไม่รู้ว่าเชื้อจะดื้อต่อยาที่มีอยู่แล้วทั้งหมดเมื่อไหร่ ยิ่งในสภาวะที่โลกร้อนขึ้นอย่างต่อเนื่องก็อาจส่งผลต่อการเพิ่มจำนวนของยุง ซึ่งเป็นพาหะของโรคมาลาเรีย การแพร่ระบาดของโรคในเขตร้อนก็น่าจะเพิ่มขึ้นตาม แม้ปัจจุบันตัวเลขผู้ติดเชื้อในประเทศไทยจะลดลงมากจากหลักแสนคนเหลือประมาณ 4,000 คนต่อปี แต่เราก็ยังขึ้นชื่อในเรื่องของการแพร่เชื้อที่ดื้อยาไปยังประเทศต่างๆ ทั่วโลก และเราก็ไม่อาจทราบได้ว่าในอนาคตประเทศไทยจะมีผู้ติดเชื้อเพิ่มขึ้นหรือไม่

“ส่วนที่สำคัญสุดจริงๆ คือการพัฒนายาใหม่ เพื่อต่อสู้กับเชื้อที่เกิดการดื้อยาแล้ว”​

การพัฒนายาต้านมาลาเรียเป็นสิ่งที่นักวิจัยทั่วโลกยังคงให้ความสำคัญ เพราะยังคงมีผู้ป่วยโรคนี้จำนวนมากถึงหลักร้อยล้านคนต่อปี ประกอบกับยังไม่สามารถพัฒนาวัคซีนเพื่อรับมือกับเชื้อก่อโรคชนิดนี้ได้ หนทางในการป้องกันโรคมาลาเรียที่สามารถทำได้ในปัจจุบัน มีเพียงการรณรงค์ให้มีการลดประชากรยุงนำเชื้อ และให้ผู้คนมีการป้องกันตัวเองอย่างเหมาะสมจากการถูกยุงที่มีเชื้อกัด เมื่อจำเป็นต้องเข้าไปในพื้นที่ที่มีการระบาดของโรค ควบคู่กับการใช้ยาต้านโรคในประเทศที่มีความเสี่ยงสูงเท่านั้น อย่างไรก็ตามหากทุกคนในทุกประเทศยังคงร่วมมือในการป้องกันการระบาดของโรคอย่างเต็มที่ ในอนาคตอันใกล้เราคงได้เห็นคำว่า “Zero Malaria” ตามแคมเปญ “Zero Malaria Starts with Me” ที่องค์การอนามัยโลก (WHO) ประกาศขอความร่วมมือในปี 2563

หน่วยงานร่วมทำวิจัยเรื่องยาต้านมาลาเรีย

1) ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (ไบโอเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.)

2) Medicines for Malaria Venture (MMV) ประเทศสวิตเซอร์แลนด์

3) มหาวิทยาลัยเอดินเบอระ สหราชอาณาจักร

4) มหาวิทยาลัยมหิดล

5) จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

6) มหาวิทยาลัยโมนาช ประเทศออสเตรเลีย

7) มหาวิทยาลัยสุขอนามัยและเวชศาสตร์เขตร้อนแห่งลอนดอน สหราชอาณาจักร

8) สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน

9) ศูนย์วิจัยแสงซินโครตรอนแห่งชาติ ประเทศไต้หวัน

10) สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน) หรือ GISTDA

11) Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) ประเทศญี่ปุ่น

12) Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI) ประเทศญี่ปุ่น

สัมภาษณ์และเรียบเรียง: นางสาวภัทรา สัปปินันทน์ และนายปริทัศน์ เทียนทอง ฝ่ายสร้างสรรค์สื่อและผลิตภัณฑ์ สวทช.

ผลิตสื่อวิดีทัศน์: นายจิรเมศร์ พรมนิยมธนยศ, นายฐิติ สุขผล และนายกฤษติรัตน์ จันทศร ฝ่ายผลิตสื่อสมัยใหม่ สวทช.

กราฟิก: นายกุลพงษ์ อ้นมณี ฝ่ายสร้างสรรค์สื่อและผลิตภัณฑ์ สวทช.

อำนวยการผลิต: นางกุลประภา นาวานุเคราะห์ ผู้ช่วยผู้อำนวยการ สวทช., ดร.นำชัย ชีววิวรรธน์ ผู้อำนวยการฝ่ายสร้างสรรค์สื่อและผลิตภัณฑ์ สวทช.​