ล่าสุดนี้ ทีมนักวิทยาศาสตร์จากคณะแพทยศาสตร์จอห์นส์ฮอปกินส์ ได้เผยแพร่ผลงานวิจัยชิ้นสำคัญที่ใช้เทคนิคสุดล้ำอย่างไครโออิเล็กตรอนไมโครสโคปี (cryo-EM) เพื่อไขกลไกการทำงานร่วมกันระหว่าง กลูตาเมต (glutamate) สารสื่อประสาทตัวหลักในสมอง กับ ตัวรับ AMPA (AMPA receptors) งานวิจัยชิ้นนี้ ซึ่งทำร่วมกับมหาวิทยาลัยเท็กซัสเฮลท์ ฮิวสตัน (UTHealth Houston) และได้รับทุนจากสถาบันสุขภาพแห่งชาติสหรัฐฯ (National Institutes of Health) ได้ปูทางไปสู่แนวทางใหม่ๆ ในการรักษาโรคทางระบบประสาท อย่างโรคลมชัก และภาวะบกพร่องทางสติปัญญาบางชนิด ด้วยเทคนิคการสร้างภาพแบบพิเศษนี้ ทีมวิจัยสามารถเก็บรายละเอียดระดับโมเลกุลของการทำงานของตัวรับในสมองได้ ซึ่งให้ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญยิ่งต่อการพัฒนายาชนิดใหม่ๆ ในอนาคต
หัวใจสำคัญของงานวิจัยนี้คือการเจาะลึกการสื่อสารระหว่างเซลล์สมอง โดยเฉพาะการทำงานของกลูตาเมต ซึ่งเป็นหนึ่งในโมเลกุลส่งสัญญาณที่พบมากที่สุดในสมอง สารสื่อประสาทตัวนี้ทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมให้เซลล์ประสาท “คุยกัน” ผ่านการทำงานร่วมกับตัวรับ AMPA ซึ่งเปรียบเสมือนประตูบนผิวเซลล์ประสาท เมื่อประตูนี้เปิด ไอออน (ประจุไฟฟ้า) จะไหลผ่านเข้าไป ทำให้เกิดสัญญาณไฟฟ้าที่จำเป็นต่อการทำงานของสมอง ดร. เอ็ดเวิร์ด ทูมีย์ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านชีวฟิสิกส์และเคมีชีวฟิสิกส์ จากมหาวิทยาลัยจอห์นส์ฮอปกินส์ อธิบายว่า ความสามารถในการรับรู้และตอบสนองต่อสิ่งต่างๆ รอบตัวเรา ล้วนอาศัยการสื่อสารทางเคมีเหล่านี้เป็นพื้นฐาน
ด้วยเทคนิค cryo-EM นักวิจัยได้เผยให้เห็นกระบวนการอันซับซ้อน เมื่อกลูตาเมตเข้ามาจับกับตัวรับ AMPA จะทำให้ตัวรับเปลี่ยนรูปร่างไป คล้ายกับเปลือกหอยที่งับเข้าหากัน การเปลี่ยนแปลงนี้เองที่ทำให้ประตูช่องสัญญาณเปิดออก ให้ประจุไฟฟ้าไหลผ่านได้ ความเข้าใจนี้สำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความเข้าใจและอาจนำไปสู่การควบคุมสัญญาณไฟฟ้าที่สั่งการการทำงานของสมอง ทีมวิจัยได้รวบรวมภาพถ่ายนับล้านภาพเพื่อแสดงให้เห็นว่า กลูตาเมตทำหน้าที่เหมือนกุญแจที่ไขเปิดประตูเหล่านี้ ณ อุณหภูมิร่างกายปกติ ซึ่งนับเป็นมิติใหม่ เนื่องจากงานวิจัยก่อนหน้านี้ส่วนใหญ่มักทำในสภาวะอุณหภูมิต่ำ
งานวิจัยนี้มีนัยสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนายา โดยเฉพาะสำหรับภาวะที่การส่งสัญญาณของเซลล์ประสาทผิดปกติ เช่น โรคลมชัก ยาที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันอย่าง เพอแรมพาเนล (perampanel) ทำงานโดยการยับยั้งตัวรับเหล่านี้เพื่อลดการทำงานที่มากเกินไปของสมอง ข้อมูลเชิงลึกจากทีมของ ดร. ทูมีย์ ได้เสนอแนะแนวทางใหม่ในการออกแบบยาที่สามารถปรับเปลี่ยนการทำงานของประตูสัญญาณเหล่านี้ได้อย่างจำเพาะเจาะจงยิ่งขึ้น ไม่ว่าจะเพื่อกระตุ้นหรือยับยั้งการทำงาน ซึ่งเป็นการเปิดประตูสู่การรักษาที่ตรงจุดมากขึ้น อาจช่วยลดผลข้างเคียงและเพิ่มประสิทธิภาพของยาได้
สำหรับประเทศไทย ซึ่งกำลังให้ความสำคัญกับการวิจัยทางระบบประสาทมากขึ้นเรื่อยๆ ท่ามกลางสังคมสูงวัยและการเพิ่มขึ้นของโรคความเสื่อมของระบบประสาท งานวิจัยชิ้นนี้ยิ่งตอกย้ำความสำคัญของการพัฒนาเทคโนโลยีทางการแพทย์และการลงทุนในการวิจัยด้านประสาทวิทยา ที่ผ่านมา ประเทศไทยมีความก้าวหน้าด้านการวิจัยสุขภาพ โดยได้รับการสนับสนุนจากความร่วมมือกับสถาบันวิจัยชั้นนำทั่วโลก การที่ประเทศมุ่งเน้นการศึกษาและพัฒนาทางวิทยาศาสตร์ อาจทำให้นักวิจัยไทยสามารถนำเทคนิคการสร้างภาพขั้นสูงเหล่านี้มาปรับใช้ เพื่อสำรวจโรคทางระบบประสาทที่พบบ่อยในบ้านเราต่อไป
ในอนาคต วิธีการและผลการวิจัยจากงานชิ้นนี้อาจเข้ามาพลิกโฉมการรักษาโรคทางระบบประสาท และช่วยยกระดับคุณภาพชีวิตของผู้คนจำนวนมาก บุคลากรทางการแพทย์และนักวิจัยไทยอาจพิจารณานำข้อมูลเชิงลึกเหล่านี้ไปต่อยอดในการพัฒนาการรักษาที่ตอบโจทย์สถานการณ์โรคเฉพาะในประเทศ นอกจากนี้ ในขณะที่ไทยกำลังวางตำแหน่งตัวเองเป็นศูนย์กลางการท่องเที่ยวเชิงการแพทย์ (Medical Hub) ความก้าวหน้าในการดูแลรักษาโรคทางระบบประสาทที่ได้จากงานวิจัยล้ำสมัยเช่นนี้ ก็สามารถเสริมสร้างจุดยืนของไทยบนเวทีสุขภาพโลกให้แข็งแกร่งยิ่งขึ้น
จึงอยากชวนผู้อ่านชาวไทยติดตามความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์เหล่านี้อย่างใกล้ชิด เพราะสามารถนำไปปรับใช้ได้จริง และอาจส่งผลกระทบต่อนโยบายสาธารณสุขและการตัดสินใจด้านสุขภาพของเราทุกคน สำหรับผู้ที่สนใจวิทยาศาสตร์สุขภาพ หรือกำลังมองหาลู่ทางศึกษาต่อหรือทำงานในสายประสาทวิทยา งานวิจัยนี้ถือเป็นตัวอย่างที่ยอดเยี่ยมว่างานวิจัยเชิงนวัตกรรมสามารถนำไปสู่การประยุกต์ใช้ทางคลินิกที่มีความหมายได้อย่างไร
สำหรับผู้ที่สนใจอ่านรายละเอียดเพิ่มเติม สามารถค้นหางานวิจัยต้นฉบับได้ในบทความเรื่อง “Glutamate gating of AMPA-subtype iGluRs at physiological temperatures” ในวารสาร Nature การติดตามความรู้วิชาการเช่นนี้อยู่เสมอจะช่วยให้เราตัดสินใจเรื่องสุขภาพได้อย่างรอบด้าน และสนับสนุนการเรียนรู้ในสาขาประสาทวิทยาที่ไม่เคยหยุดนิ่ง