สังเคราะห์คู่แฝดดีเอ็นเอ สานต่อยับยั้งโรคทางพันธุกรรม

โรคทางพันธุกรรม กับ DNA

ปัจจุบันจำนวนผู้ป่วยด้วยโรคทางพันธุกรรมมีจำนวนเพิ่มมากขึ้นทุกวัน เนื่องจากโรคดังกล่าว เป็นการถ่ายทอดความผิดปกติ จากพ่อแม่สู่ลูกผ่านยีนและโครโมโซม หรืออาจเป็นความผิดที่เกิดขึ้นในขณะตั้งครรภ์ ดังนั้นกว่าจะทราบว่าบุตรมีความผิดปกติ ก็ต่อเมื่อหลังคลอดแล้ว จึงทำได้เพียงเยียวยาอาการของโรคแต่ไม่มีหนทางแก้ไขที่ต้นเหตุของโรคได้

โรคทางพันธุกรรมซึ่งพบกันมากในเด็กแรกเกิด ได้แก่ โรคทาลัสซีเมียซึ่งทำให้ผู้ป่วยเป็นโรคโลหิตเรื้อรัง โรคฮีโมฟีเลียซึ่งทำให้เม็ดเลือดแดงแข็งตัวช้าผิดปกติ เมื่อผู้ป่วยบาดแผลเลือดจะออกไม่หยุด และอาจเสียเลือดจนเสียชีวิตได้

นอกจากนี้ความผิดปกติของโครโมโซมยังเป็นสาเหตุให้เกิดโรคดาว์นซินโดม ซึ่ง ส่งผลให้เด็กทารกมีอาการปัญญาอ่อน และทำให้หน้าตาของเด็กผิดปกติ ขณะนี้ยังไม่พบว่าจะมีตัวยาใด ที่จะสามารถยับยั้งหรือรักษาโรคได้อย่างเด็ดขาด

ด้วยเหตุนี้นักวิทยาศาสตร์ทั้งหลายจึงพยายามศึกษาเพื่อหา หนทางยับยั้งการเกิดโรคดังกล่าวตั้งแต่ในระดับพันธุกรรมให้ได้

การรักษาโรคทางพันธุกรรมนั้นจำเป็นอย่างยิ่งต้องศึกษาถึงระดับโมเลกุลของยีน ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญ ในการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตที่รู้จักกัน คือ ดีเอ็นเอ หรือชื่อทางวิทยาศาสตร์ว่า ดีออกไรโบนิวคลีอิกแอซิด ซึ่งทำหน้าที่เหมือนคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ สำหรับเก็บข้อมูลการสร้างโปรตีน ที่เป็นส่วนประกอบหลักในการทำงานของสิ่งมีชีวิต และสารชีวเคมีพื้นฐานของชีวิตอื่นๆ

เมื่อสามารถเข้าใจถึงการทำงานของดีเอ็นเอแล้ว จะช่วยให้ทราบถึงสาเหตุของโรคนานาชนิด ซึ่งในทางเภสัชกรรมสามารถใช้รักษาโรคชนิดต่างๆ รวมทั้งใช้แก้ไขความผิดปกติในระดับดีเอ็นเอเพื่อป้องกันโรคต่างๆ เป็นการล่วงหน้าได้อีกด้วย

ดังนั้นความพยายามเพื่อหาวิธีควบคุมการทำงาน ของดีเอ็นเอจึงเป็นความท้าทายกฎเกณฑ์แห่งธรรมชาติ ของนักวิทยาศาสตร์จากทั่วโลกในหลายแง่มุม

สำหรับวงการวิทยาศาสตร์ไทยแล้ว งานวิจัยที่ถือว่าเป็นก้าวสำคัญในการศึกษาดีเอ็นเอ จากความมุ่นมั่นและสนใจของ ผู้ช่วยศาสตร์จารย์ ดร. ธีรยุทธ วิไลวัลย์ นักเรียนทุนโครงการพัฒนาและส่งเสริมผู้มีความสามารถพิเศษทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (พสวท.) ซึ่งดำเนินการ โดยสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ปัจจุบันเป็นอาจารย์ประจำภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และได้รับรางวัลนักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่ จากมูลนิธิส่งเสริมวิทยาศาสตร์แห่งประเทศไทย ในพระบรมราชชูปภัมภ์ปีพ.ศ. 2543 ในหัวข้องานวิจัย เรื่อง “การสังเคราะห์และศึกษาของเพพไทด์นิวคลีอิกแอซิคชนิดใหม่ หรือ พีเอ็นเอ เพื่อเป็นแนวทางในการพัฒนายารักษาโรค สำหรับยับยั้งการเกิดโรคทางพันธุกรรม” ซึ่งนับว่าเป็นการค้นทางวิทยาศาสตร์อันมีคุณค่าอย่างยิ่ง

ดร ธีรยุทธ วิไลวัลย์ นักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่ดีเด่น

อาจารย์ธีรยุทธเล่าถึงลักษณะงานวิจัยว่าเป็นการสังเคราะห์โมเลกุลของสารประกอบประเภทเพพไทด์หรือพีเอ็นเอซึ่งมีสมบัติคล้ายคลึง และสามารถจับคู่กับดีเอ็นเอซึ่งมีโครงสร้างเป็นเกลียวคู่พันเกลียวคล้ายบันไดวน

และแต่ละขั้นจะมีรหัสทางพันธุกรรมแตกต่างกันได้เป็นอย่างดี นอกจากนี้พีเอ็นเอยังมีคุณสมบัติในการจับตัวในทิศทางเฉพาะตามต้องการและมีข้อดีมากกว่าดีเอ็นเอ เช่น การละลายน้ำ ความสามารถในการแทรกผ่านเยื่อหุ้มเซล ความจำเพาะเจาะจงในการจับยึดกับสารพันธุกรรม และช่วยให้สามารถควบคุมการทำงานของดีเอ็นเอได้ เพพไทด์จึงเป็นสารประกอบที่มีศักยภาพสูงในการนำไปประยุกต์ใช้รักษาโรคทางพันธุกรรม

“ผมสนใจศึกษาด้านเคมีอินทรีย์ซึ่งเกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิตโดยมีสารคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก เช่นการศึกษาโมเลกุลใหม่ๆที่มีฤทธิต่อระบบการทำงานของร่างกาย หรือการพัฒนาด้านยารักษาโรค เมื่อเข้าศึกษาในระดับปริญญาเอกจึงเลือกทำวิทยานิพนธ์ในหัวข้อนี้ ซึ่งถือได้ว่าเป็นนักวิทยาศาสตร์รุ่นแรกๆของโลกที่สนใจสังเคราะห์คุณสมบัติของเพพไทด์กับดีเอ็นเอ ถึงวันนี้ผมก็ยังคงศึกษางานวิจัยนี้อย่างต่อเนื่องเพื่อหาสมบัติอื่นๆของเพพไทด์เพิ่มเติม” อาจารย์ธีรยุทธกล่าวต่อ

พีเอ็นเอ มีศักยภาพสูงในการนำไปพัฒนาและประยุกต์ใช้รักษาโรคในระดับพันธุกรรม รวมทั้งนำไปพัฒนาชุดตรวจโรคที่ใช้เทคโนโลยีดีเอ็นเอให้มีความว่องไวและละเอียดแม่นยำมากขึ้น ซึ่งพีเอ็นเอที่ค้นพบใหม่นี้แตกต่างกับพีเอ็นเอที่ค้นพบในต่างประเทศ เพราะมีความสามารถใจการเจาะจงยึดจับกับดีเอ็นเอเฉพาะส่วนได้ จึงสามารถนำไปรักษาโรคทางพันธุกรรมที่แสดงความผิดปกติเฉพาะบางส่วนเช่น มะเร็ง เป็นเหมือนกับการปิดสวิชท์ไม่ให้การแสดงออกของยีนนั้นเกิดขึ้นได้

แม้งานวิจัยดังกล่าวจะเป็นการศึกษาโมเลกุลขั้นตอนของสารประกอบต่างๆ สิ่งเหล่านี้ล้วนเป็นก้าวสำคัญในการพัฒนาของวงการวิทยาศาสตร์อันเป็นประโยชน์ต่อมนุษยชาติ จึงส่งผลให้งานวิจัยฝีมือคนไทยชิ้นนี้ได้การยอมรับจากนักวิทยาศาสตร์โดยลงตีพิมพ์ในวารสารวิชาการระดับโลก เช่น Journal of the American Chemical Society, Tetrahedron Letters, Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters ซึ่งบทความจำนวนมากได้รับการอ้างอิงโดยนักวิชาการที่ทำวิจัยทางด้านพีเอ็นเอจากทั่วโลก

นอกจากงานวิจัยระดับนานาชาติแล้ว อาจารย์ธีรยุทธยังสร้างสรรค์งานวิจัยอื่นๆอันมีผลเอื้อต่อการศึกษาสารประกอบเพพไทด์เพิ่มเติม อีกทั้งยังเป็นผลงานดีเด่นจนเป็นส่วนหนึ่งที่ทำให้อาจารย์ได้รับรางวัล

นักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่จากมูลนิธิส่งเสริมวิทยาศาสตร์แห่งประเทศไทยในพระบรมราชชูปภัมภ์ปีพ.ศ. 2543 ได้แก่งานวิจัยด้านเคมีทางยาและการสังเคราะห์โมเลกุลแบบสมมาตร

งานวิจัยชิ้นแรกเป็นการพัฒนายารักษาโรคมาเลเรียเพื่อเป็นยาต้านโรคชนิดใหม่ที่สามารถยับยั้งเชื้อมาลาเรียสายพันธุ์ดื้อยา โดยร่วมกับนักวิทยาศาสตร์แห่งศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีแห่งชาติและได้รับการสนับสนุนทุนวิจัยจากสหภาพยุโรปและสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.) การศึกษาดังกล่าวจะแบ่งออกเป็น 2 ส่วนคือ การสังเคราะห์โครงสร้างของยาหาจุดบกพร่อง และสังเคราะห์โครงสร้างของตัวรับในเชื้อมาลาเรียว่าเกิดการเปลี่ยนแปลงหรือไม่/อย่างไร จึงจะทราบถึงสาเหตุอันแท้จริงของการดื้อยา พร้อมกับพัฒนาตัวยาใหม่ในการยับยั้งเชื้อมาลาเรียขึ้นด้วย

ผศ. ดร. ธีรยุทธ กล่าวเสริมว่า “แม้เราจะพบตัวยาใหม่ที่ยับยั้งเชื้อมาลาเรียที่ดื้อยาได้แล้ว แต่เป็นเพียงการทดลองในระดับห้องทดลอง ซึ่งในการใช้งานจริงจะมีปัจจัยอื่นๆในร่างกายเข้ามาเกี่ยวข้องอีกมาก นอกจากนี้ต้องหาวิธีไม่ให้เชื้อดื้อยาอีก งานวิจัยชิ้นนี้จึงยังต้องมีการศึกษาต่อไป”

ความท้าทายของงานวิทยาศาสตร์พื้นฐานอยู่ตรงที่ การคิดค้นหรือสังเคราะห์โมเลกุลของสารประกอบต่างๆอันเป็นประโยชน์ต่อมนุษย์ ซึ่งงานวิจัยบางชิ้นต้องอาศัยเวลานับ 10ปีว่าจะประสบความสำเร็จ เปรียบเหมือนการเสาะแสวงหาขุมทรัพย์ของนักล่าสมบัติแม้จะต้องเหนื่อยยากเพียงใดก็ตาม

แนวคิดดังกล่าวนี้เองที่เป็นแรงผลักดันให้

อาจารย์ธีรยุทธเดินหน้าสร้างสรรค์งานวิจัยใหม่ ๆ อย่างไม่หยุดยั้ง

ผลงานวิจัยของอาจารย์ธีรยุทธอีกชิ้นหนึ่ง เป็นการศึกษาคุณสมบัติของโมเลกุลแบบไม่สมมาตรซึ่งมีลักษณะเช่นเดียวกับร่างกายของมนุษย์ เพื่อสังเคราะห์สารที่มีฤทธิอันเป็นประโยชน์ต่อร่างกายมาเลือกใช้ในเชิงยารักษาโรค กล่าวคือ ลักษณะโมเลกุลตามธรรมชาติจะมี 2 แบบ คือ แบบสมมาตรและไม่สมมาตร ซึ่งลักษณะโมเลกุลไม่สมมาตร หรือเรียกตามศัพท์ทางวิทยาศาสตร์ว่า ไครัลโมเลกุลนั้น จะมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง คือจะมีส่วนของตนเอง และส่วนที่เป็นเงาในกระจกซึ่งมีรูปลักษณ์เหมือนกันแต่ไม่สามารถนำมาทับซ้อนกันได้สนิท เหมือนกับมือซ้ายและขวาของมนุษย์ที่ไม่สามารถซ้อนกันได้เช่นกัน ร่างกายของมนุษย์เองก็มีลักษณะแบบไม่สมมาตรซึ่งมีโมเลกุลซ้ายและขวาไม่เท่ากัน ดังนั้นสารประกอบที่ใช้กับโมเลกุลของร่างกาย 2 ส่วนไม่เหมือนกัน สารประกอบข้างซ้ายอาจเป็นพิษแต่ข้างขวากลับให้ประโยชน์

“ผมเลือกศึกษาและสังเคราะห์กรดอะมิโนซึ่งมีคุณสมบัติแบบไม่สมาตรที่ชัดเจน โดยต้องการสังเคราะห์เอาส่วนที่เป็นสารโปรตีนพิเศษซึ่งร่างกายไม่สามารถย่อยสลายได้ เพื่อนำมาช่วยยืดอายุของยารักษาโรคให้ออกฤทธิในร่างกายยาวนานขึ้น ส่งผลดีต่อการรักษาโรคบางชนิด เนื่องจากยารักษาโรคในปัจจุบันมีส่วนประกอบของโปรตีนมาก เมื่อเข้าสู่ร่างกายแล้วจะย่อยสลายอย่างรวดเร็วทั้ง ๆ ที่ยายังไม่ออกฤทธิเท่าที่ควร” อาจารย์ธีรยุทธกล่าว

งานวิจัยทั้ง 3 ส่วนข้างต้นนับว่าเป็นผลงานคุณภาพที่ได้รับความเชื่อถือจากนักวิชาการทั้งหลาย ดังจะเห็นจากการอ้างอิงถึงงานวิจัยของอาจารย์ธีรยุทธในการศึกษาวิจัยในแขนงอื่นๆอีกนับไม่ถ้วน

ความสำเร็จของอาจารย์ธีรยุทธในวันนี้ นอกเหนือจากความตั้งใจและมุ่งมั่นจะเป็นนักวิทยาศาสตร์อย่างใจฝันแล้ว การที่อาจารย์ได้รับการคัดเลือกให้เป็นนักเรียนทุนโครงการพัฒนาและส่งเสริมผู้มีความสามารถพิเศษทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (พสวท.) ของสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ซึ่งมุ่งหวังผลิตผู้มีสามารถพิเศษทางวิทยาศาสตร์เพื่อศึกษาและวิจัยเพื่อเป็นประโยชน์ต่อการพัฒนาประเทศ ทำให้อาจารย์ได้มีโอกาสศึกษาต่อด้านวิทยาศาสตร์ในสาขาที่สนใจอย่างเต็มที่ตั้งแต่ระดับปริญญาตรีถึงปริญญาเอก ซึ่งถือได้ว่าโครงการดังกล่าวเป็นสะพานเพื่อสานฝันให้นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์มีโอกาสเล่าเรียนที่สนใจมากขึ้นพร้อมทั้งสนับสนุนในการทำวิจัยด้วย

อาจารย์ธีรยุทธกล่าวอย่างภูมิใจว่า “ผมเข้าร่วมโครงการ พสวท.ในรุ่นที่ 4 ซึ่งเป็นส่วนผลักดันให้ความฝันในวันเด็กของผมเป็นจริง ผมเชื่อว่าโครงการนี้ช่วยสนับสนุนให้นักเรียนและนักศึกษาหันมาเรียนวิทยาศาสตร์บริสุทธิ์มากขึ้น เมื่อ 5-6 ปีที่ผ่านมาก็เริ่มเห็นดอกผลจากโครงการ พสวท. มากขึ้น เมื่อนัก

วิทยาศาสตร์รุ่นใหม่ที่มีชื่อเสียงในเมืองไทยส่วนมากเป็นนักเรียนทุนจากโครงการนี้”

จึงนับว่า ผศ. ดร ธีรยุทธ วิไลวัลย์ เป็นหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่ซึ่งมีผลงานเป็นน่าสนใจและเป็นประโยชน์ต่อวงการวิทยาศาสตร์เป็นอย่างมาก อีกทั้งยังเป็นต้นแบบที่ดีให้กับนักวิทยาศาสตร์รุ่นหลังให้ก้าวสู่ถนนแห่งวิทยาศาสตร์ต่อไป เนื่องจากอาจารย์ธีรยุทธเป็นบุคคลผู้มีเลือดของนักวิจัยอย่างเต็มตัว โดยยึดถือคติในการทำวิจัยว่า ความรู้ใหม่ๆที่ค้นพบในการทำวิจัยแต่ละวันถือเป็นรางวัลที่ดีที่สุดของชีวิต ทำงานด้วยใจรักจึงเป็นสุขแม้จะมีอุปสรรคแต่เมื่อสำเร็จนั่นคือความภาคภูมิใจสูงสุด


เพิ่มเติมเกี่ยวกับ ดร.ธีรยุทธ
http://www.ipst.ac.th/dpst/homenew/dpst1/award/teerayut.html

tags :

บทความอื่นๆ