“เร็ว ถูก แม่นยำ !!! " พบกับชุดตรวจโควิดแบบ ”ดับเบิล-คริสเพอร์”ที่ให้ผลภายใน 20 นาทีโดยนักวิทย์โนเบล
ในสถานการณ์ที่มีการระบาดของโควิด-19 ที่รุนแรงแบบนี้ การตรวจหาเชื้อคือปัจจัยสำคัญที่ชื้ขาดว่าเราจะสามารถควบคุมโรคได้หรือไม่ ในบ้านเราเองตอนนี้ก็มีกระแสที่พูดถึงชุดตรวจ ATK (antigen test kit) หรือชุดตรวจแอนติเจนสำหรับโควิด-19 อย่างแพร่หลายมากขึ้น ซึ่งหลายคนก็กังวลและไม่แน่ใจว่าสรุปแล้วชุดตรวจพวกนี้ผลตรวจน่าเชื่อถือหรือไม่ ควรใช้ยี่ห้ออะไรและตรวจแบบไหน???
หลายคำถามที่ผุดขึ้นมาในหัวทำให้เกิดความสับสนในหมู่ประชาชนอย่างมาก ในกรณีของการใช้งาน ATK เป็นชุดตรวจที่มีหลักการทำงานคล้ายๆชุดตรวจครรภ์ซึ่งทำได้ง่ายและรู้ผลเร็ว แต่ผลที่ได้จะแม่นยำก็ต่อเมื่อผู้ป่วยที่ตรวจต้องมีจำนวนเชื้อในร่างกายสูงมากในจุดๆ หนึ่งเท่านั้น สิ่งที่น่ากังวลคือผลลบปลอม (False-negative) ในกรณีที่ผู้ติดเชื้อมีปริมาณเชื้อในร่างกายน้อยเกินกว่าที่จะตรวจได้
ทำให้เกิดความชะล่าใจและไม่กักตัว จนอาจแพร่เชื้อไปยังคนอื่นต่อไปได้เพราะมั่นใจในผลตรวจที่ไม่แม่นยำแบบนี้ ด้วยเหตุผลนี้แพทย์จึงแนะนำให้ถ้าเป็นไปได้ผู้ป่วยควรจะตรวจคัดกรองเชื้อด้วยเทคนิค real-time RT-PCR ซึ่งแม้จะแม่นยำ แต่ราคาตรวจอยู่ที่หลายพันบาทต่อครั้ง แถมต้องใช้เวลานานข้ามวันเพื่อรอผลตรวจ ที่สำคัญคือวิธีตรวจแบบนี้ต้องใช้เจ้าหน้าที่แลปและเครื่องไม้เครื่องมือเฉพาะที่ราคาแพง ทำได้แค่ในแลปใหญ่ๆเท่านั้น
ชุดตรวจโควิดแบบ ATK มีพื้นฐานมาจากการตรวจจับแอนติเจนที่เป็นโปรตีนบนผิวของไวรัส แม้จะมีความไวแต่บ่อยครั้งที่ชุดตรวจแบบนี้ทำให้เกิดผลลบปลอมได้
ชุดตรวจโควิดแบบใหม่จากเทคโนโลยีคริสเพอร์ (CRISPR diagnosis)
จากปัญหานี้เองทำให้นักวิจัยทั่วโลกต่างพยายามค้นหาวิธีตรวจเชื้อที่ไว แม่นยำ ราคาถูก และหนึ่งในเทคนิคที่ได้รับความสนใจมากที่สุดในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาคือ ชุดตรวจ “เชอร์ล็อก (Specific High Sensitivity Enzymatic Reporter UnLOCKING; SHERLOCK)” ที่มีพื้นฐานมาจากเทคโนโลยีชีวภาพแบบคริสเพอร์ (CRISPR) ชุดตรวจเชอร์ล็อกนี้ถูกพัฒนาโดยทีมวิจัยของ Feng Zhang จาก Broad Institute ของ MIT/Harvard ซึ่งต่อก็ได้รับรางวัลโนเบลจากการวิจัยนี้
ก่อนที่เราจะเข้าใจการทำงานของชุดตรวจเชอร์ล็อก สิ่งสำคัญที่เราต้องรู้ก่อนคือมันถูกพัฒนามาจากเทคโนโลยีคริสเพอร์ แล้วคริสเพอร์คืออะไร?? ต้องเกริ่นก่อนว่าคริสเพอร์เป็นเทคโนโลยีที่มีพื้นฐานมาจากการค้นพบระบบภูมิคุ้มกันของแบคทีเรียต่อไวรัส โดยใช้ลำดับดีเอ็นเอแบบซ้ำๆ ที่มันจดจำและตัดมาจากไวรัสอย่าง clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) และเอมไซม์นิวคลีเอสกลุ่ม Cas (โดย Cas9 เป็นเอนไซม์ที่แพร่หลายที่สุด)
เทคโนโลยี CRISPR/Cas เป็นเทคนิคพันธุวิศวกรรมแบบใหม่ที่สามารถตัดสาย DNA หรือ RNA ได้อย่างจำเพาะเจาะจงภายในขั้นตอนเดียว ซึ่งไม่เคยมีเทคโนโลยีแบบใดทำได้แบบนี้มาก่อน มันจึงนับเป็นก้าวกระโดดที่สำคัญของมนุษยชาติ
เราจึงเรียกชื่อมันว่า CRISPR/Cas ความพิเศษคือระบบคริสเพอร์สามารถเลือกตัดดีเอ็นเอได้อย่างจำเพาะ โดยใช้ลำดับดีเอ็นเอสายสั้นๆที่เรียกว่า guide RNA (gRNA) เป็นไกด์ร่วมกับลำดับดีเอ็นเอของ CRISPR แล้วนำทางให้เอนไซม์ Cas ทำหน้าที่เป็นกรรไกรไปตัดดีเอ็นเอในตำแหน่งจำเพาะ!!! ซึ่งถือเป็นก้าวกระโดดที่ยิ่งใหญ่มากในวงการพันธุวิศวกรรม เพราะมันทำได้ง่ายภายในหนึ่งขั้นตอน
ระบบ CRISPR/Cas คือระบบภูมิคุ้มกันแบบหนึ่งของแบคทีเรียที่ใช้ต่อสู้กับเชื้อไวรัสที่เข้ามารุกราน โดยจะทำหน้าที่ตัดสารพันธุกรรมของไวรัสก่อนที่มันจะเพิ่มจำนวนด้วยเอมไซม์ตระกูล Cas ที่ถูกนำทางไปตัดด้วย gRNA อีกทีหนึ่ง
กลับมาที่เรื่องของชุดตรวจเชอร์ล็อก ไอเดียของเทคนิคนี้คือเราจะสร้าง RNA สายสั้นๆซึ่งจำเพาะต่อเชื้อก่อโรคที่เรียกว่า "ตัวรายงาน (Reporter)" โดยปลายด้านหนึ่งของมันจะถูกติดด้วยสีฟลูออเรสเซนต์ ส่วนอีกข้างหนึ่งติดตัวดูดสีฟลูออเรสเซนต์ (quencher) ปกติเมื่อสารสองตัวนี้อยู่ใกล้กันมันจะไม่เกิดสีเรืองแสงขึ้น
เทคนิคการตรวจจับเชื้อโรคแบบ SHERLOCK มีพื้นฐานมาจากระบบ CRISPR/Cas แต่ดัดแปลง gRNA ให้ทำหน้าที่เป็น "ตัวรายงาน (Reporter)"เมื่อตรวจพบเชื้อ
แต่เมื่อไรก็ตามเมื่อเอมไซม์ Cas-13 (ที่ตัดได้เฉพาะ RNA สายเดียว) ในชุดตรวจเชอร์ล็อกเจออาร์เอ็นเอของเชื้อก่อโรค มันจะกระตุ้นให้เกิดการตัดเส้น RNA ในตัวรายงานแบบบ้าคลั่ง (collateral cleavage) ทำให้ตัวดูดสีและสีหลุดออกจากกัน จนเกิดการเรืองแสงให้เราสังเกตได้ว่าพบเชื้อจริงๆ แม้จะฟังดูดี แต่เอาเข้าจริงแล้วกว่าจะรอผลการเรืองแสงต้องใช้เวลานานหลายชั่วโมงเพื่อรอให้เกิดการตัดอย่างจำเพาะจนมากพอที่เราจะเห็นสัญญาณสีเรืองแสงเกิดขึ้น
ทำอย่างไรจะแก้ปัญหาตรงจุดนี้ได้???
นี้คือคำถามที่กลุ่มนักวิจัยซึ่งนำทีมโดย Jennifer Doudna จาก University of California Berkeley คุ้นคิด ในที่สุดพวกเขาก็เกิดไอเดียที่ดีกว่านั้น นั่นคือการใส่เอมไซม์อีกตัวที่ชื่อว่า Csm6 ที่ทำงานแบบเดียวกับ Cas13 คือไล่ตัดสาย RNA แบบบ้าคลั่งได้ แต่มันจะทำงานได้ก็ต่อเมื่อมี RNA ที่ม้วนเป็นวงเล็กๆมากระตุ้น นี้จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมเราจึงเรียกมันว่า ”ดับเบิล-คริสเพอร์”
ปัญหาคือเมื่อใส่เจ้าวง RNA นี้กับ Csm6 มันจะเริ่มทำงานทันทีจนอาจทำให้เกิดผลลบปลอมได้ ทีมนักวิจัยจึงดัดแปลงวง RNA นี้นิดหน่อยด้วยการฝากมันเข้าไปอยู่ในสาย RNA ของ "ตัวรายงาน (Reporter)" เท่านี้ก็หยุดไม่ให้พวกมันเจอกันไว้ระยะหนึ่งได้แล้ว และเมื่อมีการตรวจพบสาร RNA ของเชื้อ SARS-CoV-2 ที่เป็นสาเหตุของโรคโควิด-19 เจ้าวง RNA จะถูกตัดออกจากตัวรายงาน
เทคนิค ”ดับเบิล-คริสเพอร์”มีพื้นฐานมาจากเทคนิค SHERLOCK แต่เพิ่มความไวด้วยการเติมเอมไซม์เข้าไปอีกหนึ่งตัวเพื่อเพิ่มความเร็วในการวัดผล
จากนั้นมันจะเข้าไปกระตุ้นเอมไซม์ Csm6 ให้ไปเร่งตัดตัวรายงาน (Reporter) อย่างบ้าคลั่งร่วมกับการทำงานของเอมไซม์ Cas13 จนเกิดการเรืองแสงที่แสดงผลบวกอย่างรวดเร็วภายในระยะเวลาแค่ 10-20 นาที ต่างจากเทคนิคเชอร์ล็อกแบบเดิมที่ใช้เวลารอผลเป็นชั่วโมง นักวิจัยจึงเรียกเทคนิคตรวจใหม่นี้ว่า FIND-IT (Fast Integrated Nuclease Detection In Tandem) [1] [2]
เทคนิค FIND-IT สามารถเพิ่มความไวในการตรวจเชื้อโควิด-19 ได้อย่างรวดเร็วภายใน 10-20 นาทีเท่านั้น
แน่นอนว่าแม้เทคนิคนิคนี้จะดูเทพทรูขนาดไหน แต่มันก็ยังมีความไวในการตรวจแพ้เทคนิคพื้นฐานอย่าง real-time RT-PCR อยู่ดี แต่อย่างน้อยเทคโนโลยีนี้ก็ช่วยให้การตรวจคัดกรองมีความไวขึ้นมหาศาล แถมลดภาระเจ้าหน้าที่ลงได้เพียบ และยังคงต้องพัฒนาอีกมากเพื่อให้ใช้งานได้จริงในอนาคตอันใกล้
สิ่งนี้สะท้อนให้เห็นว่าการจะเกิดเทคโนโลยีสดใหม่ที่ช่วยแก้ปัญหาในวิกฤตแบบนี้ การมีไอเดียชั้นยอดจากบุคลากรชั้นเยี่ยมจึงเป็นเรื่องสำคัญ นี้จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมเราต้องใส่ใจกับการพัฒนาวิธีคิดทางวิทยาศาสตร์อย่างเป็นระบบและสนับสนุนบุคลากรที่เกี่ยวกับงานวิจัยพื้นฐานให้เต็มที่ เพราะสุดท้ายสิ่งเหล่านี้จะย้อนกลับมาก่อผลประโยชน์มหาศาลในแบบที่คาดไ่ม่ถึง
อ้างอิงข้อมูลจาก
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
