ภัยคุกคามจากเชื้อแบคทีเรียดื้อยา

ตามข้อมูลของ WHO ในขณะที่โลกกำลังเผชิญกับการเสียชีวิตเกือบ 5 ล้านรายต่อปีจากเชื้อแบคทีเรียที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะ ดังนั้น ความจำเป็นในการแสวงหายารักษาโรคที่มีศักยภาพเพื่อรับมือกับสถานการณ์ดังกล่าวจึงมีความเร่งด่วนอย่างยิ่ง

ปัจจุบัน ทีมงานที่นำโดย César de la Fuente ผู้บุกเบิกด้านเทคโนโลยีชีวภาพ กำลังใช้ปัญญาประดิษฐ์ (AI) ในการขุดค้นลักษณะทางพันธุกรรมจากญาติมนุษย์ที่สูญพันธุ์ไปแล้ว เช่น มนุษย์นีแอนเดอร์ทัล เพื่อนำยาปฏิชีวนะกลับมาเมื่อ 40,000 ปีที่แล้ว

จากการวิจัย นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบโปรตีนขนาดเล็กหรือโมเลกุลเปปไทด์หลายชนิดที่มีความสามารถในการต่อสู้กับแบคทีเรีย ซึ่งอาจเป็นหนทางไปสู่การผลิตยาชนิดใหม่เพื่อต่อสู้กับการติดเชื้อในมนุษย์ได้

ยาปฏิชีวนะ (เช่น เพนนิซิลลิน) เป็นยาที่ผลิตขึ้นตามธรรมชาติ (โดยจุลินทรีย์ต้านจุลชีพชนิดอื่น) ในขณะที่ยาต้านจุลชีพที่ไม่ใช่ยาปฏิชีวนะ (เช่น ซัลโฟนาไมด์และยาฆ่าเชื้อ) เป็นยาสังเคราะห์ 100%

อย่างไรก็ตาม ทั้งสองประเภทมีเป้าหมายเดียวกันในการฆ่าหรือป้องกันการเติบโตของจุลินทรีย์ และทั้งคู่จัดอยู่ในประเภทของเคมีบำบัดด้วยยาต้านแบคทีเรีย สารต่อต้านเชื้อแบคทีเรีย ได้แก่ ยาฆ่าเชื้อ สบู่ต่อต้านเชื้อแบคทีเรีย ผงซักฟอกเคมี ในขณะที่ยาปฏิชีวนะเป็นยาต้านแบคทีเรียที่สำคัญที่ใช้โดยเฉพาะอย่างยิ่งในทางการแพทย์และบางครั้งในอาหารสัตว์

ยาปฏิชีวนะไม่สามารถต่อต้านไวรัสที่ทำให้เกิดอาการเจ็บป่วย เช่น หวัดหรือไข้หวัดใหญ่ ดังนั้น ยาที่ยับยั้งไวรัสจึงเรียกว่ายาต้านไวรัสหรือยาต้านไวรัส ไม่ใช่ยาปฏิชีวนะ

“สิ่งนี้ช่วยให้เราค้นพบลำดับใหม่ๆ โมเลกุลประเภทใหม่ๆ ที่ไม่เคยค้นพบในสิ่งมีชีวิตมาก่อน ช่วยให้เราเปิดใจคิดเกี่ยวกับความหลากหลายของโมเลกุลได้กว้างขวางยิ่งขึ้น” ดร. Cesar de la Fuente จากมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย (สหรัฐอเมริกา) ซึ่งเป็นหัวหน้าทีมวิจัยกล่าว “ในปัจจุบันแบคทีเรียไม่เคยสัมผัสกับโมเลกุลใหม่เหล่านี้เลย ดังนั้น นี่อาจเป็นโอกาสที่ดีในการจัดการกับเชื้อก่อโรคที่รักษาได้ยากในปัจจุบัน”

ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าจำเป็นต้องมีการค้นพบใหม่เกี่ยวกับปัญหาของเชื้อแบคทีเรียที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะอย่างเร่งด่วน “โลกกำลังเผชิญกับวิกฤตการณ์ดื้อยาปฏิชีวนะ... หากเราจำเป็นต้องย้อนเวลากลับไปเพื่อค้นหาวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้สำหรับอนาคต ฉันเห็นด้วยอย่างยิ่ง” ไมเคิล มาฮาน ศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาโมเลกุล เซลล์ และการพัฒนา จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ กล่าว

คำแนะนำจาก “จูราสสิค พาร์ค”

ยาปฏิชีวนะส่วนใหญ่มีต้นกำเนิดจากจุลินทรีย์และเชื้อรา ซึ่งค้นพบโดยการคัดกรองจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในดิน แต่ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา การใช้ยาปฏิชีวนะมากเกินไปทำให้เชื้อโรคเกิดการดื้อยา

ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา เด ลา ฟูเอนเต้ได้ใช้วิธีการทางคอมพิวเตอร์เพื่อประเมินศักยภาพของเปปไทด์ต่างๆ ในฐานะทางเลือกแทนยาปฏิชีวนะ วันหนึ่งในห้องปฏิบัติการ ภาพยนตร์ฟอร์มยักษ์เรื่อง “Jurassic Park” ถูกเอ่ยถึงอย่างกะทันหัน ทำให้ทีมนักวิทยาศาสตร์เกิดความคิดที่จะศึกษาโมเลกุลที่สูญพันธุ์ไป “ทำไมไม่นำโมเลกุลกลับมาจากอดีต?” เขากล่าว

เพื่อค้นหาเปปไทด์ที่ไม่เคยรู้จักมาก่อน ทีมงานได้ฝึกอัลกอริทึม AI ให้จดจำตำแหน่งที่แตกออกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยในโปรตีนของมนุษย์ ซึ่งอาจมีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรีย จากนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงนำไปประยุกต์ใช้กับลำดับโปรตีนที่เปิดเผยต่อสาธารณะของมนุษย์ยุคปัจจุบัน (Homo sapiens) มนุษย์นีแอนเดอร์ทัล (Homo neanderthalensis) และมนุษย์เดนิโซวา ซึ่งเป็นมนุษย์โบราณอีกสายพันธุ์หนึ่งที่มีความใกล้ชิดกับมนุษย์นีแอนเดอร์ทัล

จากนั้นทีมได้ใช้คุณสมบัติของเปปไทด์ต่อต้านแบคทีเรียรุ่นก่อนหน้าเพื่อทำนายเปปไทด์โบราณชนิดใดมีแนวโน้มสูงสุดที่จะฆ่าแบคทีเรียได้

จากนั้นทีมงานได้สังเคราะห์และทดสอบเปปไทด์ที่มีแนวโน้มมากที่สุด 69 ชนิดเพื่อดูว่าสามารถฆ่าแบคทีเรียได้หรือไม่ ทีมได้เลือกผู้ที่แข็งแกร่งที่สุดหกคน โดยสี่คนมาจากมนุษย์ยุคใหม่ หนึ่งคนมาจากมนุษย์นีแอนเดอร์ทัล และหนึ่งคนมาจากมนุษย์เดนิโซวา

ทีมงานได้นำเชื้อเหล่านี้ไปทดลองกับหนูที่ติดเชื้อแบคทีเรีย Acinetobacter baumannii ซึ่งเป็นสาเหตุทั่วไปของการติดเชื้อในโรงพยาบาลในมนุษย์ (การติดเชื้อที่เกิดขึ้นในโรงพยาบาลคือการติดเชื้อที่ผู้ป่วยได้รับขณะรับการรักษาในโรงพยาบาลซึ่งไม่ได้ปรากฏอยู่ในตอนที่เข้ารับการรักษา)

“ผมคิดว่าช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้นที่สุดช่วงหนึ่งคือช่วงที่เราสร้างโมเลกุลขึ้นใหม่ทางเคมีในห้องแล็บแล้วทำให้มันกลับมามีชีวิตอีกครั้งเป็นครั้งแรก เป็นเรื่องน่าทึ่งจากมุมมองทางวิทยาศาสตร์ที่ได้เห็นช่วงเวลานั้น” เด ลา ฟูเอนเตกล่าว

ในผลการทดลองในหนูที่ติดเชื้อจนเกิดฝีหนองบนผิวหนัง เปปไทด์จะฆ่าแบคทีเรียได้อย่างแข็งขัน ในหนูที่มีการติดเชื้อที่ต้นขา เปปไทด์มีประสิทธิภาพน้อยลงแต่ยังคงป้องกันการเจริญเติบโตของแบคทีเรียได้

“เปปไทด์ที่ดีที่สุดคือสิ่งที่เราเรียกว่า นีแอนเดอร์ทัล 1 จากมนุษย์นีแอนเดอร์ทัล และมันเป็นเปปไทด์ที่ทำงานได้ดีที่สุดในหนู” เด ลา ฟูเอนเต้กล่าว

จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม

อย่างไรก็ตาม นายเด ลา ฟูเอนเต้ เน้นย้ำว่าไม่มีเปปไทด์ชนิดใดที่ “พร้อมใช้เป็นยาปฏิชีวนะ” และจำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนมากมาย ในการวิจัยที่มีกำหนดเผยแพร่ในปีหน้า เขาและเพื่อนร่วมงานได้พัฒนาแบบจำลองการเรียนรู้เชิงลึกใหม่เพื่อสำรวจลำดับโปรตีนของสิ่งมีชีวิตที่สูญพันธุ์ 208 ชนิดด้วยข้อมูลทางพันธุกรรมโดยละเอียด

ทีมวิจัยได้ค้นพบเปปไทด์ต้านจุลินทรีย์ที่มีศักยภาพที่ยังไม่ค้นพบมาก่อนกว่า 11,000 ชนิดซึ่งพบได้เฉพาะในสัตว์ที่สูญพันธุ์เท่านั้น และสังเคราะห์เปปไทด์ที่มีแนวโน้มมากที่สุดจากแมมมอธขนปุยไซบีเรีย วัวทะเลสเตลเลอร์ (สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลที่สูญพันธุ์ในศตวรรษที่ 18 เนื่องจากการล่าในอาร์กติก) สลอธยักษ์ และกวางไอริชยักษ์ (Megaloceros giganteus) เปปไทด์ที่เพิ่งค้นพบใหม่มี "ฤทธิ์ต้านการติดเชื้อที่ยอดเยี่ยม" ในหนู เขากล่าว

ดร. ดมิทรี กิลารอฟ หัวหน้าทีมที่ศูนย์ John Innes ในสหราชอาณาจักร กล่าวว่าอุปสรรคในการค้นหายาปฏิชีวนะชนิดใหม่คือ ยาปฏิชีวนะอาจไม่เสถียรและสังเคราะห์ได้ยาก “มียาปฏิชีวนะเปปไทด์จำนวนมากที่ไม่ได้รับการพัฒนาและนำไปใช้ในอุตสาหกรรมเนื่องมาจากปัญหาต่างๆ เช่น ความเป็นพิษ” Ghilarov กล่าว

จากสารประกอบที่มีแนวโน้มดี 10,000 ชนิดที่นักวิจัยระบุไว้ มียาปฏิชีวนะเพียงหนึ่งหรือสองชนิดเท่านั้นที่ได้รับการอนุมัติจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐฯ ตามรายงานที่ตีพิมพ์ในเดือนพฤษภาคม 2021

ดร. โมนิก ฟาน โฮค ศาสตราจารย์และรองผู้อำนวยการฝ่ายวิจัยคณะชีววิทยาระบบ มหาวิทยาลัยจอร์จ เมสัน (สหรัฐอเมริกา) กล่าวว่า เป็นเรื่องยากมากที่เปปไทด์ที่พบในธรรมชาติจะสร้างยาใหม่หรือยาปฏิชีวนะชนิดอื่นโดยตรง

การค้นพบเปปไทด์ชนิดใหม่จะเป็นการปูทางให้นักวิจัยได้ใช้เทคนิคการคำนวณเพื่อสำรวจและเพิ่มประสิทธิภาพศักยภาพของเปปไทด์ในฐานะยาปฏิชีวนะชนิดใหม่ ตามที่ Van Hoek กล่าว

ปัจจุบัน Van Hoek กำลังมุ่งเน้นการวิจัยของเธอเกี่ยวกับเปปไทด์สังเคราะห์ที่ได้จากเปปไทด์ตามธรรมชาติที่พบในจระเข้อเมริกัน ขณะนี้เปปไทด์กำลังอยู่ระหว่างการทดสอบก่อนทางคลินิก

แม้ว่าการหาแหล่งยาปฏิชีวนะใหม่จากจระเข้หรือมนุษย์ที่สูญพันธุ์อาจดูแปลก แต่ความรุนแรงของแบคทีเรียที่ดื้อยาปฏิชีวนะทำให้การวิจัยดังกล่าวคุ้มค่า แวน โฮคกล่าว

ฮ่วยเฟือง (อ้างอิงจาก CNN)