เทคโนโลยีการรักษาโรค
| ''ฟาร์มาโคจีโนมิคส์'' เทคโนโลยีการรักษาโรคล้ำยุค | ||||||||||||||||
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
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
การตรวจวินิจฉัยมะเร็งยังสามารถทำได้ด้วยการตรวจการเปลี่ยนแปลงบนสายดีเอ็นเอที่ผิดปรกติซึ่งมีความเชื่อมโยงกับเนื้อร้ายที่เกิดขึ้น ได้มีแนวคิดในการพัฒนาให้สามารถทำการตรวจสอบได้ง่ายขึ้นโดยการใช้ท่อนาโน (nanotube) ที่มีขนาดเล็กกว่าเส้นผ่าศูนย์กลางของโมเลกุลดีเอ็นเอ โดยส่วนปลายของท่อนาโนจะทำหน้าที่เคลื่อนที่บนผิวดีเอ็นเอเพื่อตรวจสอบลักษณะภายนอก และเมื่อพบบริเวณที่มีความผิดปรกติ (Mutated region) จะรายงานไปยังหน่วยประมวลผลเพื่อตรวจแยกแยะชนิดของยีนที่เปลี่ยนไปและอาจส่งผลต่อการเกิดโรคมะเร็งด้วยหลักการเดียวกันได้มีงานวิจัยเพื่อพัฒนาวัสดุนาโนในรูปแบบอื่น เช่น รูหรือช่องผ่านนาโน (nanopore) เพื่อนำมาใช้ในการควบคุมการผ่านของดีเอ็นเอของเนื้อเยื่อที่ต้องการตรวจสอบ โดยที่รูจะมีขนาดเล็กและยอมให้ดีเอ็นเอผ่านได้ครั้งละ 1 สาย จึงสามารถติดตามรูปร่างและค่าทางไฟฟ้าของแต่ละเบสในสายดีเอ็นเอได้ซึ่งคุณสมบัติเหล่านี้เป็นค่าที่เฉพาะตัวทำให้มีประโยชน์ในการแยกแยะลำดับเบสของดีเอ็นเอที่มีความผิดปรกติและอาจก่อให้เกิดมะเร็งได้
นอกจากนี้ได้มีความพยายามในการวินิจฉัยสัญญาณผิดปรกติจากดีเอ็นเอหรือเนื้อเยื่อของมะเร็งที่เกิดขึ้นโดยไม่จำเป็นต้องมีการนำชิ้นส่วนเนื้อเยื่อนั้นๆออกจากร่างกาย ด้วยการใช้ควอนตัมดอท (Quantum dot) ซึ่งเป็นโมเลกุลคริสตัลในระดับนาโนเมตรของสารกึ่งตัวนำ ที่สามารถเกิดการเปล่งแสงได้เมื่อมีการกระตุ้นด้วยรังสีอุลตราไวโอเลต โดยที่ความยาวคลื่นหรือสีที่เกิดขึ้นจะขึ้นอยู่กับขนาดของผลึกคริสตัล สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการรักษาด้วยการติดสารแอนติบอดี ทำให้ควอนตัมดอทเหล่านี้มีความเฉพาะเจาะจงกับแอนติเจนบนผิวเซลล์มะเร็ง หรือกับดีเอ็นเอที่เกี่ยวข้องกับการเกิดโรคที่ต้องการทดสอบได้ โดยเมื่อถูกกระตุ้นด้วยรังสีอุลตราไวโอเลทจากภายนอกร่างกายจะทำให้เกิดการเปล่งแสงจากควอนตัมดอทนี้ ทำให้แพทย์สามารถทราบตำแหน่งของเนื้อเยื่อที่เกิดโรคได้
นอกเหนือจากการเพิ่มประสิทธิภาพในการตรวจสอบเซลล์มะเร็งแล้ว นาโนเทคโนโลยีสามารถนำมาใช้ในการรักษาได้เช่นกัน ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์พยายามคิดค้นหาวิธีที่สามารถเป็นไปได้ในการเตรียมอนุภาคนาโน (Nanoparticles) ที่ภายในบรรจุสารเพื่อการรักษาซึ่งเมื่อนำเข้าสู่ร่างกายของผู้ป่วยโดยการฉีดเข้าเส้นเลือดสามารถใช้ในการค้นหาตำแหน่งของเซลล์มะเร็งและเมื่อพบตำแหน่งของเนื้อร้าย อนุภาคนาโนจะสามารถทำการรักษาหรือเป็นตัวบอกตำแหน่งของเซลล์ได้
พัฒนาเทคโนโลยีนาโนเพื่อนำส่งยาเข้าสู่ระบบร่างกายมนุษย์ เป้าหมายในการนำเปลือกนาโนมาใช้ในการรักษามะเร็ง คือการนำเข้าสู่กระแสเลือดเพื่อเดินทางไปสู่เซลล์มะเร็งเป้าหมายด้วยตัวนำที่ติดอยู่ที่เปลือก เมื่อไปถึงเป้าหมาย แพทย์จะทำการฉายแสงอินฟราเรด ซึ่งแสงจะไปกระตุ้นให้เปลือกนาโนดูดกลืนแสงและเปลี่ยนรูปไปเป็นความร้อน ทำให้เซลล์มะเร็งมีอุณหภูมิที่สูงขึ้นจนถึง 55 องศาเซลเซียสและร้อนจนเกิดการแตกออกในที่สุด ซึ่งสามารถแสดงให้เห็นขนาด รูปร่างและตำแหน่งของเซลล์มะเร็งนั้นได้ นอกจากนี้หากบรรจุตัวยาไว้ภายในด้วย เมื่อเปลือกนาโนได้รับการกระตุ้นจากแสงอินฟราเรด จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างบนเปลือกและขับยาออกสู่เซลล์มะเร็งรอบๆ ได้ ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ได้ทดลองใช้เปลือกนาโนในผู้ป่วยมะเร็งเต้านมและในหนูทดลอง พบว่าประสบความสำเร็จในระดับที่น่าพอใจ ข้อดีของเปลือกนาโนที่เหนือกว่าการใช้เคมีบำบัดคือ มีความเฉพาะเจาะจงต่อเซลล์มะเร็งมากกว่า นอกจากนี้การใส่ตัวพาบนผิวเปลือกทำให้ไม่เกิดการทำลายเซลล์ปรกติข้างเคียง ซึ่งหากใช้เคมีบำบัดแล้วจะทำลายทั้งเซลล์มะเร็งและเซลล์ปรกติ ส่งผลให้ผู้ป่วยได้รับผลจากอาการข้างเคียง คือ อ่อนเพลียและผมร่วง จะเห็นได้ว่าเปลือกนาโนเป็นอีกแนวทางที่น่าสนใจ
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
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
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 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
|
ทั้งนี้ การปรับเปลี่ยนจากวิธีการสั่งจ่ายยาในปัจจุบัน ที่ส่วนใหญ่จะพึ่งพาการคาดคะเนอย่างมีหลักวิชาการไปเป็นการใช้ยาเฉพาะบุคคล จำเป็นต้องได้รับความร่วมมืออย่างใกล้ชิดของหลายฝ่ายที่เกี่ยวข้องฟาร์มาโคจีโนมิคส์จะเกิดขึ้นจริงได้ก็ต้องอาศัยความร่วมมืออย่างจริงจังจากภาครัฐ นักวิชาการ และภาคเอกชนภายใต้การสนับสนุนของระบบเทคโนโลยีที่ล้ำสมัย ซึ่งแต่ละฝ่ายจะมีบทบาทสนับสนุนการพัฒนาเทคโนโลยีฟาร์มาโคจีโนมิคส์ในประเทศไทยที่แตกต่างกันไป 
สำหรับบทบาทของภาคเอกชนมี 2 ส่วนบทบาทแรก คือ บริษัทยาสามารถใช้ข้อมูลจากแหล่งรวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูลเกี่ยวกับระบบเภสัชพันธุศาสตร์ เพื่อพัฒนายาชนิดใหม่ ๆ ที่มีความสอดคล้องกับลักษณะทางพันธุกรรมของคนไทย โดยจำแนกกลุ่มผู้มีคุณลักษณะทางพันธุกรรมที่คล้ายคลึงกันเพื่อให้สามารถใช้ยาชนิดใหม่หรือยาที่พัฒนาขึ้นแทนยาเดิมได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ด้วยเหตุนี้ บริษัทยาจึงสามารถใช้ข้อมูลทางระบบเภสัชพันธุศาสตร์ สนับสนุนการทดสอบทางคลินิกให้มีความรวดเร็วและปลอดภัยมากขึ้น โดยจะช่วยย่นระยะเวลาที่ใช้ในการทดสอบยาที่พัฒนาขึ้นใหม่ให้สั้นลง 
นอกเหนือจากองค์ประกอบข้างต้นแล้ว ระบบเภสัชพันธุศาสตร์ ยังจำเป็นต้องมีระบบฐานข้อมูลแบบมาตรฐานสำหรับจัดเก็บข้อมูลทางด้านพันธุกรรมและข้อมูลทางคลินิก ทั้งยังควรมีแพลตฟอร์ม สำหรับวิเคราะห์การทำปฏิกิริยาระหว่างยีนส์และยา ที่ใช้กับโรคเฉพาะทางในกลุ่มตัวอย่าง รวมทั้งควรมีแพลทฟอร์มเปรียบเทียบสำหรับการวิจัยพันธุศาสตร์ในการรักษาโรคดังกล่าว โดยใช้ฐานข้อมูลเดิมวิเคราะห์ความสัมพันธ์เชิงสถิติเกี่ยวกับความแปรปรวนในการตอบสนองของยา ระบบโครงสร้างพื้นฐานสารสนเทศทางด้านชีวการแพทย์ (Biomedical Informatics Infrastructure : BMI) ที่เชื่อมโยงกับสถาบันวิจัยทางการแพทย์จะช่วยสนับสนุนการใช้ยาเฉพาะบุคคลให้มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น 
ความเห็น (0)
ไม่มีความเห็น