Blockdit Logo (Mobile)
นิตยสารสาระวิทย์
•
21 มิ.ย. 2022 เวลา 02:33 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
มหากาพย์สงครามฆ่าล้างเผ่าพันธุ์ยุง ภาค 2
เรื่องโดย ผศ. ดร.ป๋วย อุ่นใจ
“หกแสนสามหมื่นคน“ คือตัวเลขโดยประมาณของจำนวนชีวิตที่ถูกพรากไปในปี พ.ศ. 2563 ด้วยมาลาเรีย
แม้จะไม่มาแบบโฉ่งฉ่างอย่างโควิด 19 หรือฝีดาษวานร แต่มาลาเรียยืนหนึ่งเสมอในเรื่องความร้ายกาจมาตั้งแต่ยุคโบร่ำโบราณ
แม้การระบาดส่วนใหญ่ เกิน 90 เปอร์เซ็นต์ จะจำกัดวงอยู่ที่ในแถบประเทศแอฟริกา ไม่ได้กระจายไปจนถือเป็นแพนเดมิก แต่ถ้าดูจำนวนคนติดเชื้อแล้วต้องบอกเลยว่าสาหัสสากรรจ์ไม่แพ้โควิด เพราะแค่ปี พ.ศ. 2563 ปีเดียว รายงานตัวเลขผู้ติดเชื้อมาลาเรียทั่วโลกก็พุ่งทะยานแตะเลขสองร้อยสี่สิบล้านคนไปแล้ว
แน่นอนที่สุด การพัฒนานวัตกรรมเพื่อควบคุมโรคที่ดี นโยบายทางการเมืองแบบเกาะติด และมาตรการทางสาธารณสุขที่มีประสิทธิภาพนั้นช่วยลดความรุนแรงของการระบาดได้ ในเว็บไซต์ของมูลนิธิบิลและเมลินดา เกตส์ (Bill and Melinda Gates Foundation)
ได้ระบุว่าในสองทศวรรษที่ผ่านมา การบริหารจัดการโรคที่ดีและเทคโนโลยีการป้องกันการระบาดที่เหมาะสมได้ช่วยลดจำนวนผู้ติดเชื้อไปแล้วกว่าหนึ่งพันเจ็ดร้อยล้านคน อีกทั้งยังปกป้องชีวิตผู้คนจากมัจจุราชตัวจิ๋วพวกนี้ไปแล้วกว่า 10 ล้านชีวิต
มาลาเรียเหมือนกับเชื้อก่อโรคอื่น ๆ คือมีความสามารถในการดื้อยา แม้อาจจะไม่เร็วเหมือนกับไวรัสหรือแบคทีเรียแต่ก็ดื้อได้เหมือนกัน ในอดีตมีการเอาสารสกัดจากสมุนไพรหลายชนิด เช่น อัลคาลอยด์จากเปลือกของต้นซิงโคนา ควินิน และสารอนุพันธ์อื่น ๆ มาใช้อย่างแพร่หลายในการป้องกันและต่อต้านการติดเชื้อมาลาเรีย แต่มาลาเรียก็ทยอยดื้อต่อยาต่าง ๆ ที่มนุษย์เอามาใช้ต่อกรกับมัน
และหนึ่งในอาวุธทรงอานุภาพที่มนุษย์ยังสามารถใช้ต่อกรกับมาลาเรียได้คือ สารออกฤทธิ์อาร์ทีมิซินิน (artemisinin) จากสมุนไพรโกฐจุฬาลัมพา แม้จะรักษาได้ผลดี แต่การผลิตโกฐจุฬาลัมพาเพื่อให้เพียงพอกับการผลิตยาอาร์ทีมิซินินให้เพียงพอกับจำนวนผู้ติดเชื้อที่มีหลายร้อยล้านคนต่อปีนั้นเป็นเรื่องที่ท้าทายมาก ที่จริงแล้ว จากการสกัดสารจากพืช เราไม่เคยผลิตยาพวกนี้ได้เพียงพอกับความต้องการเลย
ซึ่งนั่นคือหนึ่งในปัญหาที่สำคัญ ในปี พ.ศ. 2546 เจย์ คีสลิง (Jay Keasling) นักวิจัยชีววิทยาสังเคราะห์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ ได้ประกาศความสำเร็จในปรับแต่งเชื้อแบคทีเรีย E. coli ให้สังเคราะห์สารตั้งต้นของยาอาร์ทีมิซินิน ซึ่งถือเป็นหนึ่งในความก้าวหน้าแบบก้าวกระโดดของวงการการผลิตยา
ต่อมาทีมของเจย์เดินหน้าต่อเเละลองยกวิถีในการสังเคราะห์สารตั้งต้นของอาร์ทีมิซินินลงไปใส่ในยีสต์ ซึ่งแม้จะทำได้สำเร็จตั้งแต่ปี พ.ศ. 2549 ภายใต้การสนับสนุนจากมูลนิธิบิลและเมลินดา เกตส์ (Bill and Melinda Gates Foundation)
แต่ผลผลิตกลับยังไม่สูงพอที่จะทำให้การผลิตในอุตสาหกรรมนั้นคุ้มค่าต่อการลงทุน ทีมของเจย์สปินออฟออกมาตั้งบริษัทอไมริส และอไมริสนี้เองที่สานต่อโครงการผลิตยาอาร์ทีมิซินินของเจย์จนประสบผลสำเร็จ
ในปี พ.ศ. 2556 ทีมอไมริสได้ตีพิมพ์เผยแพร่วิธีการปรับปรุงสายพันธุ์ยีสต์สร้างยาที่สามารถผลิตอาร์ทีมิซินินได้สูงถึง 25 กรัมต่อลิตร ซึ่งนำไปสเกลอัปเพื่อการผลิตในระดับอุตสาหกรรมได้ ในเวลานี้ ด้วยเทคโนโลยีชีววิทยาสังเคราะห์ เราผลิตยาอาร์ทีมิซินินได้มากถึง 150 ล้านโดสต่อปี
ซึ่งแม้จะยังไม่เพียงพอต่อความต้องการเป๊ะ ๆ แต่ก็ลดปัญหาขาดแคลนยาไปได้อย่างมหาศาล ทว่าไม่ช้าไม่นาน ก็มีรายงานการอุบัติขึ้นของเชื้อมาลาเรียดื้อยาอาร์ทีมิซินินในแถบลุ่มแม่น้ำโขง และในเวลานี้ เชื้อมาลาเรียดื้อยาก็อุบัติขึ้นแล้วเช่นกันในแถบแอฟริกาตะวันออก
ปัญหาเชื้อดื้อยาเป็นหนึ่งในประเด็นสำคัญที่ดับฝันที่แสนทะเยอทะยานของนักวิทยาศาสตร์ที่มาดหมายจะพิฆาตล้างบางมาลาเรียให้สิ้นสูญไปจากโลกแบบเดียวกันกับที่เราเคยทำสำเร็จกับเชื้อไข้ทรพิษ
และในปี พ.ศ. 2563 วิกฤตเศรษฐกิจอันเนื่องมาจากการระบาดใหญ่ของเชื้อไวรัสก่อโรคโควิด 19 ทำให้การสนับสนุนทุนวิจัยในแทบทุกด้าน รวมถึงเพื่อการเฟ้นหาและออกแบบยาต้านโรคต่าง ๆ ที่ไม่ใช่โควิด 19 ชะงักงันเป็นอัมพาตไปเกือบหมด งานวิจัยหลายงานก็ถดถอยไปเยอะ
ซึ่งสำหรับ บิล เกตส์ ผู้ประกอบการชื่อดังผู้อยู่เบื้องหลังความสำเร็จของไมโครซอฟท์ (Microsoft) นี่คือสิ่งที่น่ากังวลใจ สำหรับเกตส์ทางเดียวที่จะสามารถกำราบโรคร้ายนี้ให้อยู่หมัดได้ ก็คือต้องหาทางล้างบางมาลาเรียให้หมดสิ้นไปจากโลก
เป็นที่น่าประทับใจ เกตส์ให้ความสนใจในรายละเอียดแทบทุกแง่มุม ไม่เพียงแค่พัฒนาวิธีตรวจโรค ออกแบบและเฟ้นหายาใหม่ แต่เขายังให้ความสำคัญกับการตัดวงจรการระบาดด้วย ซึ่งในกรณีของมาลาเรีย พาหะที่ว่าก็คือ “ยุง”
ยุงเป็นพาหะโรคร้ายมากมาย ทั้งยุงลาย (Aedes mosquito) ที่นำโรคไข้เหลืองและไข้เลือดออก และสำหรับมาลาเรีย ยุงที่เป็นพาหะแพร่เชื้อก็คือ ยุงก้นปล่อง (Anopheles mosquito)
และไอเดีย gene drive ที่เป็นที่สนใจของบิล เกตส์ ก็คือไอเดียในการทำหมันล้างเผ่าพันธุ์ยุง ไม่ว่าจะเป็นเทคโนโลยีการทำหมันแมลง (sterile insect technology) โดยใช้แบคทีเรียโวลบาเคีย (Wolbachia) ไปจนถึงเทคโนโลยีการปรับแต่งพันธุกรรมเพื่อการทำ gene drive
และงานที่เข้าตาเกตส์ ก็คืองานของนักทฤษฎีวิวัฒนาการ ออสติน เบิร์ต (Austin Burt) จากมหาวิทยาลัยอิมพีเรียล (Imperial College London) ที่นำเสนอความเป็นไปได้ในการใช้ยีนที่จำลองตัวเองได้เหมือนปรสิตที่เรียกว่า selfish genetic elements เพื่อกำจัดประชากรยุงให้สูญสิ้นไปจากพื้นที่ระบาด
อย่างที่เล่าไปในตอนก่อน ด้วยความตื่นเต้นกับไอเดีย เพื่อสานงานต่อ ออสตินตัดสินใจจับมือรวมทีมกันกับนักวิจัยหนุ่มดาวรุ่งอีกคนจากอิมพีเรียล แอนเดรีย คริแซนติ (Andrea Crisanti) ก่อตั้งพันธมิตร Target Malaria ขึ้นมาจนสามารถพัฒนาโพรโตไทป์เพื่อทำ gene drive ขึ้นมาได้สำเร็จในยุงก้นปล่อง แม้ว่าผลจะยังไม่ได้สวยหรูสำเร็จครบจบเกมได้สวย ๆ ดังที่คาด เพราะยุงรุ่นหลัง ๆ ดันกลายพันธุ์หนีไปได้
จนท้ายที่สุด ระบบ gene drive ที่เคยทำหมันยุงได้สำเร็จในระยะแรก ๆ ก็ค่อย ๆ ลดประสิทธิภาพลงเรื่อย ๆ และเลือนหายไปในกลุ่มประชากรยุงรุ่นหลัง แต่แค่นี้ก็เพียงพอแล้วที่จะพิสูจน์ได้ว่าไอเดีย gene drive นั้นน่าจะไปต่อได้ แค่ต้องหายีนใหม่ที่สำคัญมากพอที่ทำให้การกลายพันธ์ุของยุงรุ่นหลังนั้นมีโอกาสเกิดได้น้อยลง หรือดีที่สุดคือไม่มีโอกาสเกิดเลย
ในปี พ.ศ. 2561 ทีมของ Target Malaria นำโดยแอนเดรียก็ได้ตีพิมพ์ผลงานออกมาใหม่ คราวนี้เขาใช้ CRISPR/Cas9 ไปเปลี่ยนยีน double sex หรือยีน dsx ที่เป็นเหมือนสวิตช์ควบคุมลักษณะทางเพศของยุง ซึ่งส่งผลให้เกิดการแปลรหัสเป็น mRNA ที่ผิดเพี้ยนไปในยุงตัวเมีย ยุงตัวเมียที่กลายพันธ์ุในยีนนี้มีเครื่องเพศที่ก้ำกึ่งระหว่างตัวผู้และตัวเมีย จนไม่สามารถผสมพันธ์กันกับตัวผู้อื่น ๆ ได้
ในขณะที่ตัวผู้ที่มียีน dsx กลายพันธุ์ยังคงสืบพันธุ์ส่งทอดยีน dsx เพี้ยน ๆ นี้ให้รุ่นต่อไปได้เป็นปกติ นั่นหมายความว่ายุงตัวผู้ที่มียีนกลายพันธุ์จะทำหน้าที่เป็นยุงทรยศที่จะทำให้จำนวนยุงตัวเมียรุ่นใหม่ลดลงไปเรื่อย ๆ จนท้ายที่สุดก็สูญสิ้นเผ่าพันธุ์ไปเอง
จากการคำนวนด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ทีม Target Malaria เชื่อว่าการทำ gene drive โดยใช้ dsx จะสามารถลดทอนจำนวนยุงสาวเจริญพันธ์ุได้อย่างชะงัดจากรุ่นสู่รุ่น จนท้ายที่สุดกลุ่มประชากรยุงก็จะขาดยุงสาวเจริญพันธ์ุ จนถึงกาลอวสานไปเองภายใน 9-13 รุ่น ซึ่งต้องยอมรับว่าผลจากแบบจำลองนั้นน่าสนใจมาก เพราะถ้าทำได้จริง งานนี้อาจจะเป็นหนึ่งในวิธีกำราบยุงร้ายแบบรวดเดียวหมดก็เป็นได้
1
แต่ที่น่าตื่นเต้นยิ่งกว่ากลับเป็นผลจากการทดลองจริง ๆ เพราะสิ่งที่แอนเดรียค้นพบก็คือ ถ้าเขาใช้ประชากรยุงเริ่มต้นขนาด 600 ตัว ที่ประกอบไปด้วยยุงตัวเมียปกติ 300 ตัว และยุงตัวผู้อีก 300 ตัว แบ่งเป็นปกติ 150 ตัว และกลายพันธุ์อีก 150 ตัว แล้วปล่อยให้พวกมันผสมกันเองในกรง
พอ gene drive ทำงาน ยุงตัวเมียก็จะค่อย ๆ เป็นหมันมากขึ้นเรื่อย ๆ ซึ่งก็จะทำให้จำนวนประชากรยุงลดลงตามไปด้วยจนหมดสิ้นเผ่าพันธุ์ไปเองใน 7-11 รุ่น ดีกว่าที่ทำนายจากแบบจำลองเสียอีก
แอนเดรียยังคงเดินหน้าต่อและเริ่มทำการทดลองก้บกลุ่มประชากรยุงที่ใหญ่ขึ้น ในสถาพแวดล้อมปิดแต่สมจริงใกล้เคียงธรรมชาติมากขึ้น ในปี พ.ศ. 2564 ทีมวิจัยของแอนเดรียก็ตีพิมพ์ผลงานวิจัยออกมาในวารสาร nature communications ว่าระบบ gene drive ของพวกเขานั้นยังคงใช้ได้ผลกับประชากรยุงขนาดใหญ่ระดับหลายพันตัวโดยสามารถลดจำนวนประชากรยุงจนหมดสิ้นไปได้ในเวลาเพียงแค่ไม่ถึงปี
นอกจากทีม Target Malaria แล้ว อีกทีมที่มีผลงานน่าสนใจในการทำ gene drive ในยุงก็คือ ทีมวิจัย Oxitec ซึ่งเป็นบริษัทสปินออฟมาจากมหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด ที่มีผลงานโดดเด่นมายาวนานตั้งแต่ปี พ.ศ. 2545 ในวงการทำหมันแมลง
ทีม Oxitec เริ่มทำการทดลองปล่อยหนอนเจาะสมอฝ้ายแปลงพันธุ์ OX1138B ในรัฐแอริโซนา ในปี พ.ศ. 2549 และหนอนใยผักแปลงพันธุ์ OX4319L ในปี พ.ศ. 2560 เพื่อประเมินประสิทธิภาพในการแย่งคู่และการอยู่รอดของประชากรผีเสื้อศัตรูพืชแปลงพันธ์ุเมื่อเทียบกับผีเสื้อจริง ๆ ในธรรมชาติ ซึ่งผลออกมาค่อนข้างน่าสนใจ
และสำหรับยุง ทีม Oxitec ก็แอ็กทิฟไม่แพ้ทีม Target Malaria พวกเขาเข้าร่วมเป็นพันธมิตรกับยักษ์ใหญ่ในวงการเกษตรหลายเจ้า อีกทั้งยังได้รับการสนับสนุนจากมูลนิธิบิลและเมลินดา เกตส์ เช่นเดียวกับทีม Target Malaria ด้วย
แต่ยุงที่ Oxitec สนใจนั้น ไม่ใช่ยุงก้นปล่องที่นำเชื้อมาลาเรีย แต่เป็นยุงลาย พาหะของไข้เหลืองและไข้เลือดออก ที่จริงก็ต้องบอกว่าแสบไม่แพ้กัน ซึ่งการแบ่งงานกันทำแบบนี้ ก็ถือว่าเป็นยุทธศาสตร์ที่ดีในการบริหารงานวิจัย คือมีวิสัยทัศน์คล้ายกัน แต่เลือกจะไม่สร้างศัตรูคู่แข่งแบบทางตรง ใช้วิธีแบ่งเค้ก แบ่งเงินทุนวิจัยกันไปทำคนละก้อน คนละโพรเจกต์ ถือเป็นวิธีที่โพรดักทิฟ
แม้ว่าจะทำการทดลองในภาคสนามมาก่อน แต่การที่จะเอายุงไปปล่อยในสภาพแวดล้อมจริงที่มีคนอยู่นั้นถือเป็นความเสี่ยงใหญ่หลวงต่อระบบนิเวศ ถึงจะโต้แย้งได้บ้างว่าในพื้นที่ที่พวกเขาวางแผนทำการทดลองในอดีตอาจจะไม่ได้มีประชากรยุงอยู่ และการกำจัดยุงพวกนี้ออกไปก็ไม่น่าจะส่งผลกระทบเป็นคลื่นกระแทกในสิ่งแวดล้อมก็ตาม
Oxitec ฉลาดที่เลือกลงพื้นที่อย่างต่อเนื่องในรัฐฟลอริดา เพื่อสร้างความตระหนักและหาแนวร่วมท้องถิ่นเพื่อการทดลองปล่อยยุงของพวกเขา ตั้งแต่ช่วงปี พ.ศ. 2553 และในปี พ.ศ. 2559 ข้อเสนองานวิจัยเพื่อล้างบางยุงลายในฟลอริดาของทีม Oxitec ก็ได้รับการสนับสนุนอย่างท่วมท้น
ที่จริงต้องบอกว่าส่วนหนึ่งก็น่ามาจากการระบาดของไวรัสซิกาที่มียุงลายเป็นพาหะในปี พ.ศ. 2559
แม้ได้รับเสียงสนับสนุนจากท้องถิ่น แต่กว่างานวิจัยของ Oxitec จะได้รับการรับรองอย่างเป็นทางการ ก็ปาเข้าไปปี พ.ศ. 2563 ซึ่งก็พอดีกับตอนที่ฟลอริดาประสบปัญหาไวรัสไข้เลือดออกระบาดครั้งแรกในรอบสิบปีพอดี เวลาช่างประจวบเหมาะ
ถึงปัจจุบัน Oxitec เผยว่าทีมของเขาได้ปล่อยยุงลายแปลงพันธ์ุ OX5034 เพื่อควบคุมประชากรยุงแล้วนับพันล้านตัว ซึ่งจนถึงปัจจุบัน ผลที่ได้ค่อนข้างน่าพึงพอใจ ประชากรยุงในท้องถิ่นก็ลดลงจริงอย่างเห็นได้ชัด และยังไม่เห็นผลกระทบอะไรในระบบนิเวศที่ชัดเจน
ในปี พ.ศ. 2565 นี้ทีมวิจัย Oxitec วางแผนจะเดินหน้าทดลองต่อกับยุงลายแปลงพันธ์ุในฟลอริดาเพื่อดูว่าประสิทธิภาพของเทคโนโลยีของพวกเขานั้นจะช่วยลดยุง ลดความเสี่ยงโรคร้ายได้ตลอดรอดฝั่งหรือเปล่า นอกจากนี้พวกเขายังมีแผนจะขยายพื้นที่ทดลองต่อไปยังแถบเซ็นทรัลวัลลีย์ในแคลิฟอร์เนียอีกด้วยในเฟสต่อไป
แม้ว่าผลทุกอย่างจะดูดีสวยงามชวนฝันยิ่งกว่าเทเลทับบีขี่ยูนิคอร์นในทุ่งลาเวนเดอร์ แต่ความเป็นจริงนั้น การทำ gene drive เป็นเหมือนดาบสองคม ที่ถ้าใช้อย่างไม่ระวังอาจจะกลายเป็นการเด็ดดอกไม้สะเทือนถึงดวงดาว
แน่นอนว่าไม่มีอะไรดีเลิศร้อยเปอร์เซ็นต์ มีคนรักก็ต้องมีคนชัง แม้นอยากจะเขียนต่อ แต่ต้องขอยกไปคราวหน้า เพราะโควตาหน้ากระดาษอาจจะมีจำกัด ในตอนหน้า ผมจะมาเล่าต่อถึงความเสี่ยงที่ใหญ่หลวงที่ทำให้หลายคนกังวลเกี่ยวกับเทคโนโลยี gene drive
รวมถึงยุทธวิธีที่นักวิทยาศาสตร์เอามาใช้ในการประเมินและจำกัดการแพร่กระจายของ gene drive หลังจากที่ปล่อยไปแล้ว ทั้งการทดลองสุดดรามาในบูร์กินาฟาโซ (Burkina Faso) และไอเดียสายโซ่ดอกเดซี
คราวหน้ามีสำนักงานบริหารโครงการวิจัยขั้นสูงด้านกลาโหม สหรัฐฯ เข้ามาร่วมด้วย ห้ามพลาด บอกเลย
โฆษณา