สมาชิก
แลกเปลี่ยน

เทคโนโลยีการรักษาโรค

 

''ฟาร์มาโคจีโนมิคส์'' เทคโนโลยีการรักษาโรคล้ำยุค

dailynews

ลองนึกดูว่า หากคุณไปพบแพทย์ที่สามารถตรวจวินิจฉัยโรค และตรวจสอบดีเอ็นเอของคุณได้อย่างง่ายและรวดเร็ว ทันทีที่ตรวจเสร็จ แพทย์ก็จะทราบข้อมูลทางพันธุกรรม และทำให้รู้ว่าคุณอาจแพ้ยาที่นิยมใช้ในการรักษา ก็สามารถสั่งยาใหม่ที่เหมาะสมและมีประสิทธิภาพในการรักษาตรงตามลักษณะทางพันธุกรรม


ฟาร์มาโคจีโนมิคส์ หรือเภสัชพันธุศาสตร์ เกิดจากการผสมผสานระหว่างคำ 2 คำ ได้แก่ ฟาร์มาโคโลจี (pharmacology) หรือเภสัชวิทยา ซึ่งคือการศึกษาเกี่ยวกับยา และพันธุกรรมศาสตร์ (พันธุกรรมที่พบในร่างกายมนุษย์) กล่าวอีกนัยได้ว่า ฟาร์มาโคจีโนมิคส์ หรือเภสัชพันธุศาสตร์ เป็นเทคโนโลยีการปฏิวัติอุตสาหกรรมการดูแลรักษาสุขภาพในประเทศไทยและทั่วโลก โดยจะจำแนกพันธุกรรมของมนุษย์ที่มีอิทธิพลต่อการทำปฏิกิริยาต่อยา ซึ่งจะทำให้เรามียาเฉพาะบุคคลที่ผลิตสำหรับผู้ใช้แต่ละราย

ด้วยระบบเภสัชพันธุศาสตร์ แพทย์จะสามารถตรวจสอบดีเอ็นเอได้อย่างง่ายดาย และเลือกใช้ยาที่มีความปลอดภัยที่สุด และมีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับลักษณะทางพันธุกรรมของคุณ ขณะที่บริษัทยาจะสามารถพัฒนายาให้เหมาะสมกับลักษณะทางพันธุกรรมต่างๆ และนำออกจำหน่ายในตลาดได้รวดเร็วยิ่งขึ้น ซึ่งจะส่งผลให้ผู้บริโภคชาวไทยมียาให้เลือกสรรอย่างหลากหลายขึ้นในราคาที่ถูกกว่าเดิม แต่ให้ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นและมีความเสี่ยงต่อสุขภาพลดลง


ทั้งนี้ การปรับเปลี่ยนจากวิธีการสั่งจ่ายยาในปัจจุบัน ที่ส่วนใหญ่จะพึ่งพาการคาดคะเนอย่างมีหลักวิชาการไปเป็นการใช้ยาเฉพาะบุคคล จำเป็นต้องได้รับความร่วมมืออย่างใกล้ชิดของหลายฝ่ายที่เกี่ยวข้องฟาร์มาโคจีโนมิคส์จะเกิดขึ้นจริงได้ก็ต้องอาศัยความร่วมมืออย่างจริงจังจากภาครัฐ นักวิชาการ และภาคเอกชนภายใต้การสนับสนุนของระบบเทคโนโลยีที่ล้ำสมัย ซึ่งแต่ละฝ่ายจะมีบทบาทสนับสนุนการพัฒนาเทคโนโลยีฟาร์มาโคจีโนมิคส์ในประเทศไทยที่แตกต่างกันไป





เภสัชพันธุศาสตร์จะส่งผลต่อการปรับเปลี่ยนวิธีการดูแลรักษาสุขภาพของคนไทย ดังนั้น การบรรลุผลสำเร็จดังกล่าวจึงต้องเริ่มต้นจากรัฐบาล ซึ่งจะต้องมีวิสัยทัศน์กว้างไกล และมี นโยบายที่ชัดเจนในการสนับสนุนการพัฒนาเทคโนโลยีเภสัชพันธุศาสตร์ระดับชาติ หน่วยงานตั้งแต่ระดับกระทรวง ทบวง และกรมที่เกี่ยวข้อง พร้อมด้วยหน่วยงานที่ดูแลและรับผิดชอบทางด้านกฎหมายจะต้องประสานการทำงานอย่างใกล้ชิดในการแปลงนโยบายเป็นกรอบการทำงานแบบครบวงจร นอกจากนี้รัฐบาลยังมีบทบาทสำคัญในการผลักดันให้มีการผนึกกำลังร่วมกันระหว่างภาครัฐและเอกชน ซึ่งจะทำให้มีการเชื่อมโยงความรู้ทางด้านวิทยาการ พร้อมด้วยความชำนาญทางด้านวิชาการวิจัย และพาณิชย์เข้าไว้ด้วยกัน



เภสัชพันธุศาสตร์ สามารถช่วยวิเคราะห์แนวโน้มการอุบัติโรคจากการเก็บข้อมูลจำนวนมหาศาลเกี่ยวกับสุขภาพของประชากรในประเทศ โดยข้อมูลทางคลินิกที่จัดเก็บจากโรงพยาบาลต่าง ๆ ทั่วประเทศ จะถูกรวบรวมเข้าไว้เป็นฐานข้อมูลเดียว เพื่อนำมาใช้วิเคราะห์ควบคู่กับข้อมูลประชากร รวมทั้ง ข้อมูลเกี่ยวกับความหลากหลายทางพันธุกรรมของประชากรไทยที่รวบรวมจากสถาบันวิจัยในไทยหลายแห่ง



ข้อมูลมหาศาลที่รวบรวมไว้ด้วยกันเหล่านี้ จะเป็นฐานความรู้ทางด้านการดูแลรักษาสุขภาพที่สำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับบริษัทผู้ผลิตยาซึ่งจะใช้เป็นข้อมูลในการพัฒนาตัวยาให้เหมาะสมกับลักษณะทางพันธุกรรมของคนไทย ยาที่ผลิตขึ้นตามหลักเภสัชพันธุศาสตร์ จะเข้าถึงผู้บริโภคชาวไทยผ่านระบบสาธารณสุขแห่งชาติ แพทย์สามารถสั่งจ่ายยาดังกล่าวให้ตรงตามลักษณะทางพันธุกรรมของผู้ป่วยได้อย่างรวดเร็ว สำหรับข้อมูลเชิงคลินิกที่เกี่ยวกับผลการรักษาดังกล่าวจะถูกจัดเก็บไว้ในฐานความรู้ทาง ด้านสุขภาพเพื่อนำมาใช้ในการพัฒนาสังคมไทยให้เป็นสังคมแห่งสุขภาพที่ยั่งยืนต่อไป



อย่างไรก็ตาม รัฐบาลจะต้องเป็นองค์กรเดียวที่มีอำนาจและหน้าที่ในการผลักดันให้เกิดความร่วมมือกันอย่างใกล้ชิดและจริงจังระหว่างภาครัฐและเอกชน โดยรัฐบาลจะต้องดำเนินการพัฒนาระบบโครงสร้างพื้นฐาน รวมทั้งกำหนดมาตรฐานและระเบียบข้อบังคับทางกฎหมายที่สนับสนุนการพัฒนาเทคโนโลยีเภสัชพันธุศาสตร์ พร้อมทั้งให้ความคุ้มครองสิทธิทางด้านสุขอนามัยและการเก็บรักษาข้อมูลทางด้านสุขภาพของประชากรไทยไว้เป็นความลับ



สำหรับบทบาทของภาคเอกชนมี 2 ส่วนบทบาทแรก คือ บริษัทยาสามารถใช้ข้อมูลจากแหล่งรวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูลเกี่ยวกับระบบเภสัชพันธุศาสตร์ เพื่อพัฒนายาชนิดใหม่ ๆ ที่มีความสอดคล้องกับลักษณะทางพันธุกรรมของคนไทย โดยจำแนกกลุ่มผู้มีคุณลักษณะทางพันธุกรรมที่คล้ายคลึงกันเพื่อให้สามารถใช้ยาชนิดใหม่หรือยาที่พัฒนาขึ้นแทนยาเดิมได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ด้วยเหตุนี้ บริษัทยาจึงสามารถใช้ข้อมูลทางระบบเภสัชพันธุศาสตร์ สนับสนุนการทดสอบทางคลินิกให้มีความรวดเร็วและปลอดภัยมากขึ้น โดยจะช่วยย่นระยะเวลาที่ใช้ในการทดสอบยาที่พัฒนาขึ้นใหม่ให้สั้นลง



บทบาทที่สอง คือ การถ่ายทอดเทคโนโลยีสำหรับวางโครงสร้างระบบพื้นฐานสารสนเทศด้านเภสัชพันธุศาสตร์ ซึ่งจำเป็นต้องมีการรวบรวม จัดเก็บ และวิเคราะห์ข้อมูลจำนวนมหาศาล ซึ่งถือเป็นสิ่งท้าทายกระบวนการบริหารและสืบค้นข้อมูลมากที่สุด

บริษัทเทคโนโลยีจะมีบทบาทในการนำเอาเทคโนโลยีหลักๆ ทรัพยากร และความเชี่ยวชาญเพื่อนำมาใช้ในการสร้างระบบโครงสร้างพื้นฐานข้อมูลแบบครบวงจร สำหรับซอฟต์แวร์ที่ใช้ในระบบเภสัชพันธุศาสตร์จะประกอบด้วยระบบฐานข้อมูลหลัก รวมทั้งแอพพลิเคชั่นการวิเคราะห์และรายงาน ระบบแผนผังข้อมูล ชุดเครื่องมือ (Tools) ในการจำลองภาพ เสมือนจริง และระบบเชื่อมโยงกับผู้ใช้งาน (User Interface) ทั้งหมดนี้ คือ หัวใจสำคัญของระบบค้นหาและติดตามข้อมูล (Monitoring & Tracking System)



นอกเหนือจากองค์ประกอบข้างต้นแล้ว ระบบเภสัชพันธุศาสตร์ ยังจำเป็นต้องมีระบบฐานข้อมูลแบบมาตรฐานสำหรับจัดเก็บข้อมูลทางด้านพันธุกรรมและข้อมูลทางคลินิก ทั้งยังควรมีแพลตฟอร์ม สำหรับวิเคราะห์การทำปฏิกิริยาระหว่างยีนส์และยา ที่ใช้กับโรคเฉพาะทางในกลุ่มตัวอย่าง รวมทั้งควรมีแพลทฟอร์มเปรียบเทียบสำหรับการวิจัยพันธุศาสตร์ในการรักษาโรคดังกล่าว โดยใช้ฐานข้อมูลเดิมวิเคราะห์ความสัมพันธ์เชิงสถิติเกี่ยวกับความแปรปรวนในการตอบสนองของยา ระบบโครงสร้างพื้นฐานสารสนเทศทางด้านชีวการแพทย์ (Biomedical Informatics Infrastructure : BMI) ที่เชื่อมโยงกับสถาบันวิจัยทางการแพทย์จะช่วยสนับสนุนการใช้ยาเฉพาะบุคคลให้มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น



แอพพลิเคชั่นที่สำคัญเหล่านี้ จะทำงานบนระบบฮาร์ดแวร์แบบเปิดและสามารถปรับขยายระบบได้โดยใช้เทคโนโลยี กริด คอมพิวติ้ง (Grid Computing) เพื่อความประหยัดและคุ้มค่าที่สุด เพื่อให้การเข้าใช้งานครอบคลุมได้อย่างกว้างขวางที่สุด และมีความปลอดภัยสูงสุด แอพพลิเคชั่นที่ใช้ใน ระบบเภสัชพันธุศาสตร์จะทำงานบนคอมพิวเตอร์แม่ข่าย (เซิร์ฟเวอร์) ที่เป็นศูนย์กลางข้อมูล โดยจะอนุญาตให้กับหน่วยงานที่ได้รับอนุญาตในการเข้าถึงข้อมูลได้ทางอินเทอร์เน็ตโดยใช้รหัสผ่านเพื่อความปลอดภัยในการรักษาข้อมูล อินเทอร์เน็ต


โครงสร้างพื้นฐานด้านสารสนเทศในระบบเภสัชพันธุศาสตร์ จะใช้สถาปัตยกรรมแบบเปิดและสามารถปรับขยายระบบได้ โดยจะทำหน้าที่เสมือน “ดีเอ็นเอ” ที่เชื่อมโยงหน่วยงานและบุคลากรที่เกี่ยวข้องกับระบบนี้ทั้งหมดเข้าไว้ด้วยกัน ทั้งยังเป็นกุญแจสำคัญที่นำไปสู่พัฒนา การใหม่ของแนวคิด “ยาเฉพาะบุคคล” ตลอดจนช่วยสนับสนุนเทคโนโลยีเภสัชพันธุศาสตร์ให้มีบทบาทในการสร้างสังคมที่แข็งแกร่ง ที่มีประชากรสุขภาพแข็งแรงสมบูรณ์ต่อไป.


ณัฐศักดิ์ โรจนพิเชฐ

 

นาโนเทคโนโลยีกับการรักษาโรคมะเร็ง

ดร. อุรชา รังสาดทอง
ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ
 
 
“มะเร็ง” โรคร้ายที่คุกคามผู้ป่วยทั่วโลกและส่งผลให้มีอัตราการเสียชีวิตเพิ่มขึ้นทุกปี เป็นสิ่งกระตุ้นให้นักวิจัยและบริษัทยาเกิดการตื่นตัวในการคิดค้นหาทางวินิจฉัยและรักษาเป็นเวลาหลายปี

การทำเคมีบำบัด  (Chemotherapy) การผ่าตัด (Surgery) การฉายรังสี (Radiotherapy) และการรับประทานยา  ...หลากหลายวิธีเหล่านี้ล้วนนำมาใช้ในการรักษาโรคมะเร็ง  แต่ละวิธีมีข้อดีเสียแตกต่างกัน การจะเลือกวิธีใดนั้นขึ้นอยู่กับความรุนแรงของโรค และสภาพร่างกายของผู้ป่วย

นอกจากวิธีที่กล่าวมาข้างต้น ผู้อ่านหลายท่านคงทราบว่า ปัจจุบันแนวความคิดที่ทำให้ทั่วโลกตื่นตัว คือ การนำเทคโนโลยีซุปเปอร์จิ๋วหรือ นาโนเทคโนโลยี มาประยุกต์ใช้ในด้านต่างๆ เช่น การผลิตเครื่องสำอางที่มีส่วนผสมที่มีขนาดเล็กมากสามารถแทรกซึมผิวหนังได้อย่างมีประสิทธิภาพ ไม้เทนนิสที่ผลิตจากวัสดุนาโนทำให้มีความทนทาน แข็งแรง และมีน้ำหนักเบา รวมทั้งเสื้อผ้าที่ผลิตจากเทคโนโลยีนาโน ซึ่งมีความหนาแน่นจนน้ำผลไม้หรือกาแฟไม่สามารถซึมผ่านลงไปได้ ทำให้เสื้อผ้าไม่เปื้อน แถมเบาสบายและมีความคงทน เป็นต้น แต่ผลการประยุกต์ใช้ที่น่าจะมีความสำคัญต่อมนุษย์มากที่สุดอันหนึ่งก็คือ การนำนาโนเทคโนโลยีมาใช้ประโยชน์ทางด้านการแพทย์ โดยเฉพาะการประยุกต์ใช้กับโรคมะเร็ง ซึ่งจะช่วยให้การแพทย์ก้าวหน้าไปอีกระดับหนึ่ง

ตรวจวินิจฉัยและรักษามะเร็งได้ด้วยนาโนเทคโนโลยี
นาโนเทคโนโลยีสามารถนำมาใช้ประโยชน์ทางด้านการแพทย์ได้โดยตรง โดยการเตรียมวัสดุ อุปกรณ์ ให้มีขนาดเล็กกว่า 100 นาโนเมตร ซึ่งเมื่อเทียบกับขนาดของเซลล์สัตว์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางอยู่ในช่วง 10,000 ถึง 20,000 นาโนเมตรแล้ว  พบว่าวัสดุนาโนสามารถเข้าสู่เซลล์และอวัยวะภายในเซลล์ได้ง่าย รวมทั้งสามารถใช้ในการตรวจจับหรือติดตามเซลล์ในร่างกายได้ อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญอันดับแรกที่แพทย์ควรตระหนักก่อนที่จะใช้วัสดุนาโนรักษาโรคคือ ความสามารถในการวินิจฉัยเซลล์มะเร็งอย่างถูกต้องแม่นยำตั้งแต่ในระยะแรก เพื่อให้การรักษาเป็นไปได้ง่ายและเร็วยิ่งขึ้น
 
 
นาโนมาจากรากศัพท์ภาษากรีกว่า Nanos แปลว่า คนแคระ จัดเป็นมาตรวัดทางวิทยาศาสตร์ที่เล็กมาก ตามนุษย์มองไม่เห็น ต้องมองผ่านเครื่องมือ เช่น กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่ประดิษฐ์ขึ้น หากเทียบกับเส้นผมที่ว่าเล็กแล้วยังมีขนาดใหญ่เป็นแสนเท่าของนาโน ซึ่งของจิ๋วระดับนี้มีเพียงอะตอมหรือโมเลกุลเท่านั้น นาโนเทคโนโลยี จึงหมายถึง เทคโนโลยีประยุกต์เกี่ยวกับการสร้าง การสังเคราะห์ การจัดการ หรือควบคุมสสารที่มีขนาดเล็กมากในระดับอะตอม หรือ โมเลกุล โดยมีขนาดประมาณ 1 ในพันล้านส่วนของเมตร (ประมาณ 0.1-100 นาโนเมตร)
 

นาโนเทคโนโลยีซึ่งมีความไวและความแม่นยำสูงสามารถนำมาใช้ในการตรวจสอบสภาพการปลี่ยนแปลงของเซลล์ที่ผิดปกติในร่างกายแม้เพิ่งเริ่มเกิดขึ้น เช่น การพัฒนาแขนของกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (Atomic force microscope; AFM) ที่เรียกว่า คานติลิเวอร์ส  (Cantilevers) สำหรับการตรวจสอบมะเร็งในระยะแรก โดยที่ปลายของ Cantilever สามารถดักจับโมเลกุลของสารที่พบบนเซลล์มะเร็ง เช่น สายดีเอ็นเอหรือโปรตีน เมื่อทำการสแกนด้วยปลายของ Cantilevers ผ่านเซลล์และพบโมเลกุลดังกล่าวจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงค่าแรงตึงผิว เป็นผลให้เกิดการงอของ Cantilevers ซึ่งทำให้ทราบได้ว่าเซลล์ชนิดใดเป็นเซลล์มะเร็ง มีประโยชน์ต่อการการวินิจฉัยควบคู่ไปกับการรักษา  ตัวอย่างเช่น ศาสตราจารย์อรุน มาจัมดาร์ (Arun Majumdar) แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียแห่งเบิร์กเลย์ (University of California, Berkeley) ประเทศสหรัฐอเมริกาได้พัฒนาเครื่องตรวจจับเซลล์มะเร็งต่อมลูกหมาก (Prostate cancer) ที่เรียกว่า Biochemooptomechanical (BioCOM) chip โดยที่ปลายทำจากซิลิคอนไนไตรด์  (Silicon nitride) และหุ้มด้วยส่วนของแอนติบอดีที่มีความเฉพาะเจาะจงสูงกับแอนติเจนบนเซลล์มะเร็ง (Prostate-specific antigens, PSAs) เมื่อเกิดการจับกันจะทำให้เกิดการงอของ Cantilever และการสะท้อน (Deflection) ของแสงเลเซอร์เปลี่ยนไป จากจุดนี้เองสามารถนำมาใช้ในการวินิจฉัยได้ว่าเนื้องอกที่ตรวจอยู่ในสภาวะใดของโรค

 
การงอของ cantilever เมื่อมีการจับระหว่างแอนติบอดีและแอนติเจนบนเซลล์มะเร็งต่อมลูกหมากทำให้เกิดการสะท้อนแสงที่เปลี่ยนไป1
 
การตรวจวินิจฉัยมะเร็งยังสามารถทำได้ด้วยการตรวจการเปลี่ยนแปลงบนสายดีเอ็นเอที่ผิดปรกติซึ่งมีความเชื่อมโยงกับเนื้อร้ายที่เกิดขึ้น ได้มีแนวคิดในการพัฒนาให้สามารถทำการตรวจสอบได้ง่ายขึ้นโดยการใช้ท่อนาโน (nanotube) ที่มีขนาดเล็กกว่าเส้นผ่าศูนย์กลางของโมเลกุลดีเอ็นเอ โดยส่วนปลายของท่อนาโนจะทำหน้าที่เคลื่อนที่บนผิวดีเอ็นเอเพื่อตรวจสอบลักษณะภายนอก  และเมื่อพบบริเวณที่มีความผิดปรกติ (Mutated region) จะรายงานไปยังหน่วยประมวลผลเพื่อตรวจแยกแยะชนิดของยีนที่เปลี่ยนไปและอาจส่งผลต่อการเกิดโรคมะเร็งด้วยหลักการเดียวกันได้มีงานวิจัยเพื่อพัฒนาวัสดุนาโนในรูปแบบอื่น เช่น รูหรือช่องผ่านนาโน (nanopore) เพื่อนำมาใช้ในการควบคุมการผ่านของดีเอ็นเอของเนื้อเยื่อที่ต้องการตรวจสอบ โดยที่รูจะมีขนาดเล็กและยอมให้ดีเอ็นเอผ่านได้ครั้งละ 1 สาย จึงสามารถติดตามรูปร่างและค่าทางไฟฟ้าของแต่ละเบสในสายดีเอ็นเอได้ซึ่งคุณสมบัติเหล่านี้เป็นค่าที่เฉพาะตัวทำให้มีประโยชน์ในการแยกแยะลำดับเบสของดีเอ็นเอที่มีความผิดปรกติและอาจก่อให้เกิดมะเร็งได้
 

ภาพแสดงตรวจสอบลำดับเบสบนดีเอ็นเอด้วยช่องผ่านนาโน เพื่อตรวจสอบความผิดปรกติเบื้องต้นในการวินิจฉัยมะเร็ง2

นอกจากนี้ได้มีความพยายามในการวินิจฉัยสัญญาณผิดปรกติจากดีเอ็นเอหรือเนื้อเยื่อของมะเร็งที่เกิดขึ้นโดยไม่จำเป็นต้องมีการนำชิ้นส่วนเนื้อเยื่อนั้นๆออกจากร่างกาย ด้วยการใช้ควอนตัมดอท (Quantum dot) ซึ่งเป็นโมเลกุลคริสตัลในระดับนาโนเมตรของสารกึ่งตัวนำ ที่สามารถเกิดการเปล่งแสงได้เมื่อมีการกระตุ้นด้วยรังสีอุลตราไวโอเลต โดยที่ความยาวคลื่นหรือสีที่เกิดขึ้นจะขึ้นอยู่กับขนาดของผลึกคริสตัล สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการรักษาด้วยการติดสารแอนติบอดี  ทำให้ควอนตัมดอทเหล่านี้มีความเฉพาะเจาะจงกับแอนติเจนบนผิวเซลล์มะเร็ง หรือกับดีเอ็นเอที่เกี่ยวข้องกับการเกิดโรคที่ต้องการทดสอบได้ โดยเมื่อถูกกระตุ้นด้วยรังสีอุลตราไวโอเลทจากภายนอกร่างกายจะทำให้เกิดการเปล่งแสงจากควอนตัมดอทนี้ ทำให้แพทย์สามารถทราบตำแหน่งของเนื้อเยื่อที่เกิดโรคได้

ภาพแสดงการกระตุ้นด้วยแสงของควอนตัมดอทในเซลล์ที่ต้องการตรวจ เพื่อตรวจสอบความผิดปรกติเบื้องต้นในการวินิจฉัยมะเร็ง
 
นอกเหนือจากการเพิ่มประสิทธิภาพในการตรวจสอบเซลล์มะเร็งแล้ว นาโนเทคโนโลยีสามารถนำมาใช้ในการรักษาได้เช่นกัน ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์พยายามคิดค้นหาวิธีที่สามารถเป็นไปได้ในการเตรียมอนุภาคนาโน (Nanoparticles) ที่ภายในบรรจุสารเพื่อการรักษาซึ่งเมื่อนำเข้าสู่ร่างกายของผู้ป่วยโดยการฉีดเข้าเส้นเลือดสามารถใช้ในการค้นหาตำแหน่งของเซลล์มะเร็งและเมื่อพบตำแหน่งของเนื้อร้าย อนุภาคนาโนจะสามารถทำการรักษาหรือเป็นตัวบอกตำแหน่งของเซลล์ได้ 

พัฒนาเทคโนโลยีนาโนเพื่อนำส่งยาเข้าสู่ระบบร่างกายมนุษย์
ดร.จอห์น ฮาเซิล (Dr. John D. Hazle) จากคณะฟิสิกส์เชิงภาพเสมือน (Department of Imaging Physics) จาก สถาบันมะเร็งเอ็มดี แอนเดอร์สัน (M. D. Anderson Cancer Institute) กับคณะทำงานของ ดร. นาโอมิ ฮาลาส (Dr. Naomi Halas) และดร.เจนนิเฟอร์ เวสต์ (Dr. Jennifer West แห่ง) มหาวิทยาลัยไรซ์ (Rice  University) ประเทศสหรัฐอเมริกา เริ่มพัฒนากระบวนการเตรียมอนุภาคนาโนขนาดเล็ก ที่เรียกว่า เปลือกนาโน (Nanoshells) มาตั้งแต่ปี 2540  โดยที่เปลือกนาโนนี้จะทำหน้าที่เหมือนเปลือกนอกของยาแคปซูลที่เราพบเห็นโดยทั่วไป ภายในสามารถบรรจุตัวยาหรือแอนติบอดีได้ โดยที่อนุภาคภายในประกอบด้วยแกนที่ทำจากซิลิกาและมีเปลือกทำจากทอง การที่มีทองเป็นส่วนประกอบมีข้อดีคือ มีความเป็นพิษต่ำ ทำให้เปลือกนาโนสามารถนำความร้อนได้ดี ไวต่อการกระตุ้นด้วยแสงอินฟราเรดซึ่งใช้ในการรักษาโรคมะเร็งได้ดี และไม่มีผลกระตุ้นการกำจัดเปลือกนาโนออกจากร่างกายด้วยระบบภูมิคุ้มกัน ทีมนักวิจัยทำการศึกษาโดยการเปลี่ยนขนาดของแกนซิลิกาและความหนาของเปลือกทองที่เคลือบเพื่อใช้ในการควบคุมการดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่นต่างๆ

เป้าหมายในการนำเปลือกนาโนมาใช้ในการรักษามะเร็ง คือการนำเข้าสู่กระแสเลือดเพื่อเดินทางไปสู่เซลล์มะเร็งเป้าหมายด้วยตัวนำที่ติดอยู่ที่เปลือก เมื่อไปถึงเป้าหมาย แพทย์จะทำการฉายแสงอินฟราเรด ซึ่งแสงจะไปกระตุ้นให้เปลือกนาโนดูดกลืนแสงและเปลี่ยนรูปไปเป็นความร้อน ทำให้เซลล์มะเร็งมีอุณหภูมิที่สูงขึ้นจนถึง 55 องศาเซลเซียสและร้อนจนเกิดการแตกออกในที่สุด ซึ่งสามารถแสดงให้เห็นขนาด รูปร่างและตำแหน่งของเซลล์มะเร็งนั้นได้ นอกจากนี้หากบรรจุตัวยาไว้ภายในด้วย เมื่อเปลือกนาโนได้รับการกระตุ้นจากแสงอินฟราเรด จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างบนเปลือกและขับยาออกสู่เซลล์มะเร็งรอบๆ ได้ ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ได้ทดลองใช้เปลือกนาโนในผู้ป่วยมะเร็งเต้านมและในหนูทดลอง พบว่าประสบความสำเร็จในระดับที่น่าพอใจ ข้อดีของเปลือกนาโนที่เหนือกว่าการใช้เคมีบำบัดคือ มีความเฉพาะเจาะจงต่อเซลล์มะเร็งมากกว่า นอกจากนี้การใส่ตัวพาบนผิวเปลือกทำให้ไม่เกิดการทำลายเซลล์ปรกติข้างเคียง ซึ่งหากใช้เคมีบำบัดแล้วจะทำลายทั้งเซลล์มะเร็งและเซลล์ปรกติ ส่งผลให้ผู้ป่วยได้รับผลจากอาการข้างเคียง คือ อ่อนเพลียและผมร่วง จะเห็นได้ว่าเปลือกนาโนเป็นอีกแนวทางที่น่าสนใจ

 

ภาพการทำลายเซลล์มะเร็งด้วยแสงอินฟราเรด3

 
ได้มีแนวความคิดในการพัฒนาระบบนำส่งยาเพื่อการทำเคมีบำบัดโดยการใช้คาร์บอน 60 อะตอม (C60) ในรูปแบบทรงกลมหรือที่รู้จักกันดีว่าบัคกี้บอล (buckyball) ซึ่งเป็นโมเลกุลที่นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกกำลังศึกษาวิจัยเพื่อหาคุณสมบัติหรือประโยชน์ในการนำมาใช้ โดยกลุ่มนักวิจัยของศาสตราจารย์ ไมเคิล โรเซ็นบลูม (Michael G. Rosenblum) แห่งภาควิชาชีววิทยาภูมิคุ้มกัน (Bioimmunotherapy) แห่งสถาบันมะเร็งแอนเดอร์สัน (Anderson Cancer Center) ประเทศสหรัฐอเมริกา ได้ทำการเตรียมอนุภาคนาโนจากบัคกี้บอลและทำการติดยาสำหรับการรักษาโรคที่ผิวของบัคกี้บอลหรือเก็บกักสารกัมมันตรังสีเช่นเรดอน (Radon) และแอกติเนียม-225 (Actinium-225) ไว้ภายในบัคกี้บอลร่วมกับการติดตัวพาคือ แอนติบอดีที่เฉพาะเจาะจงกับเซลล์มะเร็งเป้าหมาย ซึ่งผลพบว่าสารกัมมันตรังสีจะไม่ออกมาภายนอกจนกว่าถึงเซลล์เป้าหมาย
 

บัคกี้บอล (buckyball)

 
 

ศาสตราจารยไมเคิล โรเซ็นบลูมกับบัคกี้บอลที่กำลังพัฒนาเพื่อใช้เป็นพาหะในการนำส่งยารักษามะเร็ง4


นอกเหนือจากการนำส่งยารักษามะเร็งในรูปแบบอนุภาคนาโน (Nanoparticles) ได้มีการนำเอาโพลิเมอร์เดนดริเมอร์ (dendrimer) ที่มีคุณสมบัติเด่นเหนือโพลิเมอร์ทั่วไปด้วยขนาด 1-10 นาโนเมตร รูปร่างที่เป็นสาขา (พื้นที่ผิวบนโมเลกุลสูง) และมีขนาดโมเลกุลที่แน่นอน มาใช้เพื่อนำส่งยาในการรักษามะเร็งได้ โดยกลุ่มนักวิจัยของศาสตราจารย์ เจมส์ เบเกอร์ (James Bager) แห่งมหาวิทยาลัยมิชิแกน (Michigan University) ได้พัฒนาระบบนำส่งวัสดุฉลาดที่ประกอบด้วยเดนดริเมอร์ เรียกระบบนี้ว่าเทคโทรเดนดริเมอร์ (Tectrodendrimer) ประกอบด้วยเดนดริเมอร์ 5 ชิ้น ที่ล้อมรอบแกนกลางที่บรรจุยา  เทคโทรเดนดริเมอร์สามารถบอกตำแหน่งเซลล์มะเร็งป้าหมาย วินิจฉัยระยะของโรคมะเร็ง นำส่งยาในการรักษา บอกตำแหน่งของระบบนำส่ง และรายงานผลการรักษา ซึ่งปัจจุบันกำลังอยู่ในช่วงการพัฒนาและสังเคราะห์ส่วนประกอบแต่ละชิ้น เพื่อนำมาประกอบกันเป็น เทคโทรเดนดริเมอร์ ซึ่งยังต้องรอผลการวิจัยในห้องปฏิบัติการ และผลทดสอบทางคลินิกต่อไป
 

ส่วนประกอบทั้ง 5 ส่วน ของเทคโทรเดนดริเมอร์  (Tectrodendrimer) ที่มีหน้าที่แตกต่างกันในการนำส่งยาเพื่อการวินิจฉัยและรักษามะเร็ง
 
บริษัททางเทคโนโลยีชีวภาพ ไซวิดา (pSivida) ได้พัฒนาอุปกรณ์ระดับนาโนเพื่อใช้ในการขนส่งยาไปสู่ตำแหน่งที่มีมะเร็งโดยตรง ด้วยอุปกรณ์จิ๋วมีชื่อว่า เบรคีซิล (BrachySil) ซึ่งมีส่วนประกอบหลักเป็นซิลิกอนที่มีลักษณะเป็นรูพรุน มีกระแสไฟฟ้า และปรับตัวได้ เนื่องจากคุณสมบัติสารกึ่งตัวนำ (Semi conductor) ของซิลิกอนทำให้มีกระแสไฟฟ้าในตัวเองและทำให้สามารถควบคุมอัตราการสลายตัวได้ของอนุภาคและปริมาณยาที่ถูกปล่อยออกมาตามที่ต้องการได้ อนุภาคนาโนนี้สร้างขึ้นจากการอัดฟอสฟอรัสลงไปในรูพรุนของซิลิกอน จากนั้นก็กระตุ้นให้เกิดเป็นสารรังสีไอโซโทป P-32 เพื่อทำลายมะเร็ง โดยที่อนุภาคนี้มีครึ่งชีวิตถึง 14 วัน ซึ่งนานกว่ากัมมันตรังสีที่ใช้ทั่วไปในปัจจุบันที่มีค่าครึ่งชีวิตเพียง 60 ชั่วโมง ด้วยลักษณะเป็นรูพรุนของซิลิกอน ในรูขนาดประมาณ 10 อะตอมเหล่านี้สามารถบรรจุ ยา โปรตีน ยีน วัคซีน หรือสารที่ใช้ในการรักษาอื่นๆได้ นอกจากนี้ยังสามารถย่อยสลายได้ตามธรรมชาติโดยการละลายอยู่ในร่างกายในรูปของกรดซิลิซิก (Silicic acid) ซึ่งเป็นกรดที่พบได้ตามธรรมชาติและไม่เป็นอันตราย จากผลการทดสอบในเนื้องอกที่ตับของหนูทดลองและคนพบว่าอนุภาคนาโนมีความคงตัวอยู่ในตับได้ดี และแทบจะไม่มีสารรังสีหลุดออกมาในกระแสเลือดหรือเนื้อเยื่อปกติรอบๆ และเนื้อร้ายก็ถูกทำลายในระดับที่น่าพอใจ ในอนาคต นักวิทยาศาสตร์มีศักยภาพที่จะผลิตอนุภาคนาโนชนิดนี้ออกสู่ตลาดเพื่อนำมาใช้ในมะเร็งแบบอื่นๆ ได้ ทั้งมะเร็งสมอง หรือมะเร็งตับอ่อนเป็นต้น

พัฒนาอนุภาคนาโนเพื่อรักษามะเร็งสมอง
ดร. มิกิน ซาง (Dr. Miqin Zhang) นักวัสดุศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยวอชิงตันแห่งซีแอตเติล  ได้พัฒนาอนุภาคนาโนสำหรับการวินิจฉัยและรักษาโรคมะเร็งที่สมอง โดยเรียกอนุภาคว่า อนุภาคนาโนแม่เหล็กที่ชาญฉลาด (Smart superparamagnetic nanoparticle) ที่มีขนาดเล็กเพียงแค่ 20 นาโนเมตร ซึ่งประกอบด้วย เหล็กออกไซด์และตัวยารักษามะเร็ง อนุภาคนาโนชนิดนี้สามารถเคลื่อนที่ได้ด้วยคลื่นแม่เหล็กในกระแสเลือดและมุ่งตรงไปยังเซลล์มะเร็งเป้าหมายได้ด้วยการติดตัวพาไว้  เนื่องจากขนาดของอนุภาคนาโนที่มีขนาดเล็กมากทำให้สามารถแทรกผ่านเนื้อเยื่อและเยื่อหุ้มในสมองไปสู่เซลล์มะเร็งได้ง่ายขึ้น เกิดการปลดปล่อยยาเมทโทรเทรเซต ( Methotrexate) สำหรับการรักษาพร้อมกับส่งสัญญาณกลับมา ทำให้ทราบตำแหน่งของเซลล์มะเร็งได้อย่างชัดเจนและมีข้อดีคือสามารถวินิจฉัยโรคในระยะแรกๆ ได้ ซึ่งยารักษามะเร็งส่วนใหญ่ไม่สามารถผ่านเยื่อกั้นเหล่านี้ได้

นอกเหนือจากการค้นคว้าในห้องทดลองแล้ว ปัจจุบันบริษัทยา 2 แห่งในสหรัฐอเมริกายังได้ให้ความสนใจและได้นำนาโนเทคโนโลยีมาใช้ในการรักษามะเร็งเช่นกัน คือบริษัทไตรตอน ไบโอซิสเต็ม (Triton BioSystems Inc.) ใน และนาโนสเปกตรา ไบโอไซน์ (Nanospectra Biosciences Inc.)  ในสหรัฐอเมริกา โดยบริษัท Triton BioSystems ใช้อนุภาคนาโนที่เตรียมจากเหล็กและแอนติบอดีเชื่อมต่อกับตัวส่งสัญญาณชีวภาพ (Bioprobes) ขนาด 40 นาโนเมตร เมื่อนำส่งเข้าสู่ร่างกายแอนติบอดีที่อนุภาคจะพาไปสู่เซลล์มะเร็งและจับอยู่รอบๆ เยื่อหุ้มของเซลล์ เมื่อเซลล์มะเร็งถูกห่อหุ้มด้วยตัวส่งสัญญาณชีวภาพจะเกิดการเหนี่ยวนำพลังงานแม่เหล็กรอบๆบริเวณนั้นทำให้อนุภาคเหล็กเกิดความร้อนขึ้นจนถึง 170 องศาและทำให้เซลล์มะเร็งตายในที่สุด อย่างไรก็ดีในขณะนี้อยู่ในช่วงของการศึกษาและทำการทดลองในสัตว์ คาดว่าต้องอาศัยระยะเวลาไม่ต่ำกว่า 2 ปี จึงจะสามารถมาใช้กับมนุษย์ได้จริง

จะเห็นได้ว่านาโนเทคโนโลยีเป็นแนวทางหนึ่งที่มีความสำคัญต่อการวินิจฉัยและรักษาโรคมะร็ง ประโยชน์ที่เกิดขึ้นจะมากน้องเพียงใดนั้น ก็อยู่ที่การนำความรู้และความเข้าใจในหลายศาสตร์ อาทิ วิศวกรรม การแพทย์ เภสัชกรรม ชีววิทยา เทคโนโลยีชีวภาพ  ภูมิคุ้มกันวิทยา รวมถึงวัสดุศาสตร์มาใช้ควบคู่กันเพื่อให้เกิดเป็นการพัฒนาวัสดุ เครื่องมือ และระบบนำส่งที่มีประสิทธิภาพที่สุด

 

 

บันทึกนี้เขียนที่ GotoKnow โดย 

บันทึกก่อนนี้
บันทึกใหม่กว่า
· คำสำคัญ: แลกเปลี่ยนความรู้ 
· หมายเลขบันทึก: 331237 · เขียน:  
· อ่าน: แสดง
· สัญญาอนุญาต: ครีเอทีฟคอมมอนส์แบบ แสดงที่มา-ไม่ใช้เพื่อการค้า-อนุญาตแบบเดียวกัน
แจ้งลบ
แจ้งลบ
อนุญาตให้แสดงความเห็นได้เฉพาะสมาชิก
ไม่อนุญาตให้แสดงความเห็น
{{ kv.current_user.preferred_name }} - เพิ่มความเห็นเพิ่มความเห็น
ใส่รูปหรือไฟล์