“จีโนม” ไขความลับมนุษย์-เชื้อโรคกลายพันธุ์

ช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เรามักจะได้ยินคำว่า การถอดรหัสพันธุกรรม จีโนมของเชื้อไวรัสบ่อยขึ้น ไม่ว่าจะเป็นเชื้อโควิด-19 ฝีดาษลิง จนเกิดข้อสงสัยว่า การถอดรหัสพันธุกรรมไวรัส ใช้ทำอะไรมีประโยชน์อย่างไรต่อสถานการณ์โรคระบาด

ศ.เกียรติคุณ ดร.วสันต์ จันทราทิตย์ หัวหน้าศูนย์จีโนมทางการแพทย์ คณะแพทยศาสตร์โรงพยาบาลรามาธิบดี มหาวิทยาลัยมหิดล ให้คำตอบเรื่องนี้กับไทยพีบีเอสออนไลน์ว่า การถอดรหัสพันธุกรรมของไวรัส มีประโยชน์ต่อการสืบสวน ป้องกันโรค และพัฒนาวิธีการตรวจ

การถอดรหัสพันธุกรรมเชื้อโรคต่าง ๆ โดยเฉพาะเชื้อโรคอุบัติใหม่ โรคอุบัติซ้ำ หรือแม้แต่การถอดรหัสพันธุกรรมของเซลล์มะเร็ง เพื่อเลือกใช้ยาที่สามารถทำลายเซลล์มะเร็งได้อย่างจำเพาะ

 

ขณะที่การศึกษาพันธุกรรมมนุษย์ หรือจีโนมมนุษย์ ถูกนำมาประยุกต์ใช้ด้านการแพทย์ ครอบคลุมทั้งการป้องกัน รักษา และดูแลโรคต่าง ๆ ตั้งแต่ก่อนเกิดจนตาย เช่น การหาสาเหตุของโรคที่ไม่รู้สาเหตุ ความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับ "จีโนม" จึงกลายเป็นส่วนหนึ่งในการตัดสินใจที่จะดูแลสุขภาพของแต่ละคนมากขึ้น

 

ไขความลับจากรหัสพันธุกรรมก่อนเกิดจนตาย

ศ.เกียรติคุณ ดร.วสันต์ อธิบายการทำงานของศูนย์จีโนมทางการแพทย์ว่า เน้นถอดรหัสพันธุกรรมมนุษย์เป็นหลัก ทำให้รู้ว่ามนุษย์ แต่ละคนมีรหัสพันธุกรรม 3,000 ล้านเบส สามารถนำไปวิเคราะห์ เพื่อแปลผลในการตรวจคัดกรองป้องกัน ออกแบบการดูแลรักษาโรค ช่วยลดเจ็บป่วย และส่งเสริมสุขภาพ ในทุกช่วงอายุ

แต่ละคนมีรหัสพันธุกรรมที่ไม่เหมือนกัน รหัสพันธุกรรมจะเป็นกุญแจบ่งชี้ สุขภาพ หากเป็นโรคแล้วจะทำการรักษา ด้วยวิธีการไหน อย่างไรให้เหมาะสม

ศ.เกียรติคุณ ดร.วสันต์ กล่าวว่า ศูนย์จีโนมทางการแพทย์ ถอดรหัสพันธุกรรม ตั้งแต่ก่อนเกิดจนถึงผู้สูงอายุ เช่น ตรวจคัดกรองการเป็นพาหะโรคทางพันธุกรรมของคู่สมรสก่อนมีบุตร เมื่อท้องจะตรวจความผิดปกติของดีเอ็นเอลูกจากเลือดแม่ ว่ามีความผิดปกติของกรรมพันธุ์ในยีนหรือไม่ เช่น โรคธาลัสซีเมีย ยีนกล้ามเนื้ออ่อนแรง หากรู้ก่อนจะป้องกันได้ โดยมีการนำเอาเทคโนโลยี Next Generation Genomics มาประยุกต์ใช้ในการตรวจคัดกรอง

กรณีเด็กเกิดมาแล้วมีอาการชัก จะถอดรหัสพันธุกรรมเด็ก เพื่อจะดูว่าอาการชักที่เกิดขึ้นมีการกลายพันธุ์ที่ตำแหน่งไหนของยีน เพราะการกลายพันธุ์ทำให้การสร้างโปรตีนลดลง ทำให้เด็กมีอาการชัก เมื่อรู้แล้วจะมีการเสริมสารอาหารที่ขาดให้ไปตั้งแต่เด็ก แต่พอโตขึ้นก็ไม่จำเป็นต้องได้สารอาหารแบบนี้แล้ว เพราะกินเสริมได้เอง

 

ถอดรหัสพันธุกรรมผู้ป่วยทั้งจีโนม เพื่อสืบค้นโรคที่ไม่ทราบสาเหตุว่าเกิดจากการกลายพันธุ์ที่ยีนตำแหน่งไหน จะใช้วิธี หรือยารักษาผู้ป่วยหรือป้องกันญาติสายตรงที่ไม่มีอาการไม่ให้ถ่ายทอดไปสู่รุ่นลูกหลานได้หรือไม่

นอกจากนี้ยังมีกระบวนการอื่น คือ การตรวจจุลชีพต่าง ๆ ในร่างกายซึ่งมีความสำคัญต่อสุขภาพของแต่ละคน เช่น ตรวจในลำไส้ เพื่อดูจำนวนและชนิด หากพบว่ามีแบคทีเรียตัวหนึ่งมาก จึงอาจจะต้องปรับสมดุลเรื่องการกินอาหารเสริมบางอย่าง ทำให้สุขภาพดี ขึ้นได้

นอกจากนี้ เมื่ออายุมากขึ้นจะทำอย่างไรให้สูงอายุอย่างมีคุณภาพ ไม่เป็นโรค หรือหากเป็นโรค ตรวจพันธุกรรมเจาะเลือดดูดีเอ็นเอ เช็กความเสี่ยง เพื่อหาแนวทางป้องกันวางแนวทางดูแลและรักษา

"ดิจิทัล DNA แบงก์" เก็บข้อมูลจีโนมผ่านมือถือ

ศ.เกียรติคุณ ดร.วสันต์ กล่าวว่า เทคโนโลยีตรวจวินิจฉัยโรคก้าวหน้ามาก ประกอบกับคนจำนวนมากใส่ใจสุขภาพ ทำให้หลายคนมองหาทางเลือกในการดูแลรักษาสุขภาพให้กับตัวเองอย่างดีที่สุด แม้แต่คนที่เคยมีคนในครอบครัวเป็นโรคต่าง ๆ เช่น มะเร็ง โรคหัวใจ ที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมก็สนใจ และเข้ามาตรวจถอดรหัสพันธุกรรมมากขึ้น

 

ศ.เกียรติคุณ ดร.วสันต์ อธิบายให้ชัดขึ้นว่า เมื่อมีความกังวลเรื่องสุขภาพ เนื่องจากคนในครอบครัวเป็นมะเร็ง จึงมาตรวจจีโนม ซึ่งวิธีการคือ การเจาะเลือด และนำไปประมวลผล ก็จะทำให้รู้ถึงความเสี่ยงจากรหัสพันธุกรรมที่ปรากฎออกมา

การถอดรหัสพันธุกรรมถอดเพียงครั้งเดียว เพราะในช่วงชีวิตจะไม่ค่อยเปลี่ยน แต่อาจต้องมาวิเคราะซ้ำ เพราะข้อมูลจะเปลี่ยนไปเรื่อย ๆ คือ รหัสพันธุกรรมไม่เปลี่ยน แต่ที่เปลี่ยนคือข้อมูลที่บอกว่ามีการกลายพันธุ์ตรงไหนบ้าง จึงต้องมาดูว่าจะต้องมีปรับการดูแลรักษาหรือไม่ ซึ่งอาจต้องดูกันทุกเดือน

สำหรับใครที่อยากจะมาตรวจเช็กจีโนมของตนเอง ต้องมีการปรึกษาพูดคุยกับผู้เชี่ยวชาญก่อน ว่ามีความสุ่มเสี่ยง ถึงในระดับที่จะถอดพันธุกรรมหรือไม่

 

ภาครัฐและเอกชนทำ ดิจิทัล DNA แบงก์ ซึ่งเป็นการเก็บรหัสพันธุกรรมของแต่ละบุคคล เหมือนเป็นธนาคารฝากไว้ อนาคตอาจดึงข้อมูลไปใช้ได้ประกอบการรักษา วางแผนดูแลสุขภาพ คาดว่าจะได้รับความนิยมมากขึ้น

ปัจจุบันมีการเก็บข้อมูลส่วนนี้ไว้ในระบบคลาวด์ สามารถดูข้อมูลได้ผ่านมือถือ แค่ผ่านการล็อกอิน เรียกได้ว่า ไม่ว่าจะอยู่ที่ไหนหรือจะไปรักษาที่ไหน ก็สามารถให้แพทย์ที่รักษาดูเพื่อประกอบการวินิจฉัยการดูแลได้ทันที โดยความลับของข้อมูลนี้จะถูกเก็บไว้นาน 5 ปี ระหว่างศูนย์จีโนมกับเจ้าของจีโนมเท่านั้น

1 ปี 10,000 ตัวอย่างถอดรหัสจีโนม

ศ.เกียรติคุณ ดร.วสันต์ กล่าวว่า ในอดีตบุคลากรที่ทำงานในส่วนนี้ต้องใช้ทักษะสูงมาก แต่ตอนนี้สามารถทำได้ง่ายขึ้น ใช้เทคโนโลยีช่วย เริ่มตั้งแต่การนำตัวอย่างเลือด มายิงบาโค้ดใส่เครื่อง อัปโหลดขึ้นไปบนระบบคลาวด์ซิสเต็ม จากนั้นจะเป็นการวิเคราะห์และแปลผล นำข้อมูลมาประกอบการวินิจฉัยและดูแลรักษาของแพทย์

จากเดิมที่ต้องลงมือปฏิบัติทั้งหมด 500 ขั้นตอน ตอนนี้ลดเหลือเพียงไม่กี่ขั้นตอนเท่านั้น โดยใช้เทคโนโลยีด้านแขนกลและระบบเอไอเข้ามาช่วย บุคคลากรเจ้าหน้าที่จะไปทำหน้าที่ QC คือ ควบคุมคุณภาพของข้อมูลอีกขั้นว่าถูกต้องหรือไม่

 

ศูนย์จีโนมมีบุคลากร ในการถอดรหัส 20 คน มีการส่งตัวอย่างเข้ามาให้ตรวจประมาณปีละ 10,000 อย่าง ไม่ว่าจะเป็นเลือด สารคัดหลั่ง และข้อมูลนี้มีแพทย์ 200-300 คน ซึ่งดูคนไข้อีกเป็นหมื่นคนได้นำไปใช้งาน

ศ.เกียรติคุณ ดร.วสันต์ ยกตัวอย่าง เด็กที่มีอาการชัก หรือเป็นโรคที่หายากบางอย่างจำเป็นต้องมีการถอดรหัสให้เร็วที่สุด ต้องทำให้เสร็จใน 48 ชั่วโมง นำไปสู่การวินิจฉัยโรค เมื่อพบสาเหตุจะได้ทำการรักษาให้ตรงจุด และเร็วที่สุด 

แพทย์ผู้รักษาก็ต้องการรู้ว่าเขากำลังสู้อยู่กับอะไร มีการกลายพันธุ์ตำแหน่งไหน โปรตีนผิดปกติไปยังไง เป็นการติดเชื้อไวรัส หรือ แบคทีเรีย หรือ เชื้อรา ยาต้านที่ใช้ในการรักษาไม่เหมือนกันเลย หรือแม้แต่โควิด-19 โอมิครอน สายพันธุ์ BA.4 BA.5 หรืออื่น ๆ แอนติบอดีสังเคราะห์ ก็มีหลากหลายชนิดฉะนั้นต้องเลือกให้ถูก

ไวรัสจากสัตว์ติดสู่คน ถอดรหัสพันธุกรรม

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก ได้อาศัยเทคโนโลยีการถอดรหัสพันธุกรรมทั้งจีโนม มาช่วยพิสูจน์ให้เห็นอย่างชัดเจนว่า มีไวรัสจากสัตว์แพร่ติดต่อมาสู่คนอย่างต่อเนื่อง สาเหตุสำคัญคาดว่าเกิดจากการที่มนุษย์รุกเข้าไปในพื้นที่ป่า สัมผัสใกล้ชิดกับสัตว์ป่า และสภาวะโลกร้อน

ยกตัวอย่างเช่น ไวรัสโควิด-19 แพร่มาสู่คนเป็นครั้งแรกเกิดในตลาดฮู่ฮั่น ประเทศจีน ตลาดที่มีการค้าขายสัตว์ป่าทั้งที่มีชีวิต และฆ่าชำแหละขายเป็นอาหาร ในปี 2562 โดยไม่เคยพบไวรัสชนิดนี้มาก่อนในมนุษย์ส่งผลให้ใน 3 ปีต่อมา มีผู้ติดเชื้อทั่วโลกแล้วกว่า 500 ล้านคน เสียชีวิตอีก 6.5 ล้านคน

โควิด-19 มีการกลายพันธุ์อย่างรวดเร็ว และต่อเนื่องมาจนถึงปัจจุบันกว่า 100 ตำแหน่งบนจีโนม (โอมิครอน สายพันธุ์ย่อย BA.2.75) เมื่อเทียบกับไวรัสดั้งเดิมจากตลาดอู่ฮั่น เมื่อ 3 ปีก่อน

 

วิวัฒนาการเชื้อไวรัส – การกลายพันธุ์

ศ.เกียรติคุณ ดร.วสันต์ กล่าวว่า เชื้อไวรัสจะพัฒนาการช้าบ้างเร็วบ้าง เช่น ฝีดาษลิง เมื่อก่อนมีการกลายพันธุ์ช้า คือ 200,000 กว่าตำแหน่ง จะกลายพันธุ์หนึ่งตำแหน่งทุก ๆ ปี

ขณะนี้กลายเป็น 1 ตำแหน่งทุก ๆ เดือน โดยเฉพาะตอนที่เขากระโจนมาสู่มนุษย์ในปี 2565 มีการกลายพันธุ์ไปจากเดิมประมาณ 50 ตำ แหน่ง ในขณะที่ ไวรัสซาร์ส-โควี-2 มีการกลายพันธุ์ไปแล้ว 100 กว่าตำแหน่ง

การระบาด หากอยู่ในสัตว์เดิมจะไม่ค่อยมีการกลายพันธุ์ แต่หากมีการกระโจนเข้ามาสู่สปีชีส์ใหม่ จะมีการพัฒนาตัวเองทำให้มีการกลายพันธุ์มากขึ้น

แต่หากถามน่ากังวลแค่ไหนหากมีการกลายพันธุ์เดือนละ 1 ตำแหน่ง ศ.เกียรติคุณ ดร.วสันต์ วิเคราะห์ว่า กรณีโควิด-19 การกลายพันธุ์ทำให้ภูมิคุ้มกันหรือวัคซีนที่ฉีด ซึ่งเคยได้ผลกลับใช้ไม่ได้ผล ก็ต้องมีวัคซีนรุ่นใหม่ออกมา แต่ไม่ได้หมายความว่าการกลายพันธุ์ไปมาก ๆ เช่น BA.2.75 กลายพันธุ์ไป 100 กว่าตำแหน่ง ก็ไม่ได้ทำให้การระบาด รวดเร็วหรือรุนแรงมาก

 

ส่วนกรณีการกลายพันธุ์ของไวรัสฝีดาษลิง พบว่ามีการกลายพันธุ์เพราะเกิดจากเอนไซม์ของมนุษย์ กระตุ้นให้กลายพันธุ์ เพื่อจะทำลายไวรัส ฝีดาษลิงที่ปรากฎอยู่ตอนนี้ คือผู้ที่เหลือรอดจากการทำลาย

 

โรคใหม่ที่ต้องจับตา

จากการประเมินด้วยเทคโนโลยีปัจจุบันบ่งชี้ว่า มีไวรัสไม่น้อยกว่า 320,000 ชนิด ที่แพร่ติดต่ออยู่ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม แต่ไวรัสที่พบติดต่อและก่อโรคในมนุษย์มีเพียง 219 ชนิด หรือเพียง ร้อยละ 0.06 เท่านั้น

นั้นหมายถึงยังมีไวรัสอีกมากจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่พร้อมจะแพร่ติดต่อข้ามมาสู่คนหากมีโอกาส เช่น ไวรัสที่เพิ่งก่อโรคอุบัติใหม่ในมนุษย์ "ไวรัสลางยาเฮนิปาห์" หรือ "ไวรัสเลย์วี" ที่คาดว่าแพร่มาจากสัตว์ฟันแทะ เลี้ยงลูกด้วยนม ขนาดเล็ก โดยพบผู้ติดเชื้อไวรัสสายพันธุ์นี้ในประเทศจีนแล้วกว่า 35 คน

ซึ่งทีมนักวิจัยได้ใช้เทคนิค Metagenomic sequencing (mNGS) ในการตรวจกรองจนพบว่า ไวรัสเลย์วี มีรหัสพันธุกรรมคล้ายกับไวรัส Mojiang henipavirus ที่ถูกถอดรหัสพันธุกรรมท้้งจีโนมและแชร์ไว้บนฐานข้อมูลจีโนมโลก Genbank 

จากข้อมูลรหัสพันธุกรรมทั้งจีโนมของไวรัสโควิด- 19 ฝีดาษลิง และไวรัสเลย์วี ช่วยให้ศูนย์จีโนมฯ สามารถนำมาพัฒนาการตรวจรหัสพันธุกรรม 40 ตำแหน่ง ด้วยเทคโนโลยี "MassArray Genotyping" ใช้แยกสายพันธุ์ไวรัสก่อโรคอุบัติใหม่ ให้เสร็จใน 48 ชั่วโมง ด้วยต้นทุนใกล้เคียงกับ PCR แต่ต่ำกว่าการถอดรหัสพันธุกรรมทั้งจีโนม