วัคซีนชนิด mRNA หรือชื่อเต็มว่า “Messenger RNA Vaccine” เป็นเทคโนโลยีวัคซีนแบบใหม่ที่ใช้ mRNA หรือสารพันธุกรรมตัวกลางในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตไปกระตุ้นให้ร่างกายสร้างภูมิคุ้มกันด้วยตัวเอง แทนที่จะต้องใช้เชื้อโรคที่ตายแล้วหรือเชื้ออ่อนฤทธิ์เหมือนวัคซีนแบบเดิม เทคโนโลยี mRNA Vaccine ถือเป็นการประยุกต์ใช้ความเข้าใจเรื่องกลไกการแสดงออกของยีน (Gene Expression) และแนวคิดแก่นกลางของชีววิทยาระดับโมเลกุล (Central Dogma)

DNA และ RNA เป็นกลไกพื้นฐานในพันธุกรรมมนุษย์

ร่างกายของเราประกอบไปด้วยสารพันธุกรรมหลายชนิด หนึ่งในชนิดที่ทุกคนคุ้นชื่อมากที่สุดคือ DNA ซึ่งเป็นแหล่งเก็บข้อมูลพันธุกรรมหลักของมนุษย์ อย่างไรก็ตาม DNA ไม่ได้ทำงานโดยตรง แต่จะใช้สารพันธุกรรมอีกชนิดหนึ่งที่ชื่อว่า RNA เป็นตัวกลางในการส่งคำสั่งให้เซลล์ผลิตโปรตีนต่าง ๆ ที่จำเป็นต่อชีวิต โปรตีนเหล่านี้เปรียบได้กับชิ้นส่วนและเครื่องมือนับไม่ถ้วนที่ช่วยให้ร่างกายของเราทำงานได้

DNA จึงเปรียบเสมือนห้องสมุดขนาดใหญ่ที่เก็บสูตรสร้างโปรตีนทุกชนิดไว้ในรหัสพันธุกรรมที่ใช้สร้างโปรตีน (Coding Sequence หรือ CDS) แต่ทุกครั้งที่ร่างกายต้องการสร้างโปรตีนบางอย่าง เซลล์จะไม่ไปเปิดอ่านหนังสือจากห้องสมุดโดยตรง เพราะจะช้าและเสี่ยงต่อความผิดพลาด เซลล์จึงทำสำเนาสูตรนั้นออกมาเป็นเอกสารชั่วคราวเรียกว่า Messenger RNA หรือ mRNA ซึ่งทำหน้าที่เหมือนใบสั่งงาน ส่งต่อให้ไรโบโซม (Ribosome) ทำหน้าที่เป็นโรงงานผลิตโปรตีน อ่านสูตรการสร้างโปรตีนจาก mRNA แล้วประกอบกรดอะมิโนตามลำดับเพื่อสร้างโปรตีนขึ้นมา

หลักการนี้คือสิ่งที่เรียกว่า “Central Dogma” คือการที่ข้อมูลพันธุกรรมไหลจาก DNA ไป RNA ไป โปรตีน ทิศทางการไหลของข้อมูลนี้ไม่สามารถย้อนกลับจากโปรตีนกลับไปเป็น RNA ได้ในสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่

การแปลง DNA เป็นโปรตีนที่สามารถใช้งานได้ในร่างกายอาศัยกลไกการสร้าง Messenger RNA หรือ mRNA

ความเข้าใจในกลไกนี้เองเป็นจุดเริ่มต้นของการสร้างวัคซีนชนิด mRNA นักวิทยาศาสตร์ตั้งคำถามว่า “ถ้าเราสามารถส่ง mRNA ที่มีสูตรของโปรตีนของเชื้อโรคเข้าไปในร่างกายโดยตรงได้ ร่างกายเราจะสามารถสร้างภูมิคุ้มกันเองได้หรือไม่?”

คำตอบคือ “ได้” และนั่นคือหัวใจของเทคโนโลยีวัคซีนชนิด mRNA

แทนที่เราจะฉีดเชื้อไวรัสที่ตายแล้วหรือโปรตีนของไวรัสโดยตรง วัคซีนชนิด mRNA จะส่ง คำสั่ง (mRNA) เข้าไปให้เซลล์ของเราอ่าน และสร้างโปรตีนบางส่วนของไวรัส (เช่น โปรตีนหนามของไวรัส SARS-CoV-2) ขึ้นมาเองในระยะสั้น เซลล์ที่ได้รับ mRNA จะผลิตโปรตีนเป้าหมายออกมาแล้วแสดงให้ระบบภูมิคุ้มกันเห็น ทำให้ร่างกายเรียนรู้ที่จะจดจำและสร้างภูมิคุ้มกันต่อเชื้อไวรัสนั้น

mRNA ในวัคซีนไม่ได้อยู่ในร่างกายอย่างถาวร เพราะมีอายุสั้นและจะถูกย่อยสลายโดยกลไกตามธรรมชาติ (mRNA Degradation) เช่นเดียวกับ mRNA ทั่วไปในเซลล์ ซึ่งทำให้เทคโนโลยีนี้ปลอดภัย เนื่องจากไม่เข้าไปเปลี่ยนแปลง DNA หรือสารพันธุกรรมหลักของร่างกาย

ในทางปฏิบัติ วัคซีน mRNA จะถูกบรรจุอยู่ในอนุภาคไขมันระดับนาโน (Lipid Nanoparticle) เพื่อป้องกันไม่ให้เอนไซม์ย่อย RNA (RNase) ทำลาย mRNA ก่อนถึงเซลล์เป้าหมาย เพราะในธรรมชาติมีเอนไซม์ชนิดนี้อยู่ทั่วไปในน้ำลาย เหงื่อ และเลือด ทำให้ RNA มีเสถียรภาพต่ำและสลายได้ง่าย การห่อหุ้มด้วยไขมันจึงเปรียบเสมือนซองจดหมายที่ช่วยให้คำสั่ง mRNA ถูกส่งถึงมือเซลล์อย่างปลอดภัย เมื่อเซลล์ได้รับแล้วก็จะเปิดอ่านคำสั่งนั้น ผลิตโปรตีนจำลองของไวรัสขึ้นมา แล้วระบบภูมิคุ้มกันของเราจะเริ่มเรียนรู้ จดจำ และเตรียมตอบสนองทันทีหากมีไวรัสจริงเข้าสู่ร่างกาย

Messenger RNA สามารถถูกดัดแปลงให้สร้างชิ้นส่วนของไวรัสได้ โดยเฉพาะในบริเวณ CDS ซึ่งมีหน้าที่เข้ารหัสโปรตีน

เทคโนโลยีวัคซีนชนิด mRNA จึงเป็นการต่อยอดจากความเข้าใจเรื่องการทำงานของเซลล์ในระดับพันธุกรรม ไปสู่การใช้เซลล์ของเราเองให้สร้างภูมิคุ้มกันได้อย่างแม่นยำและรวดเร็ว เป็นการเปลี่ยนแนวคิดจาก “การให้ร่างกายรับสิ่งแปลกปลอม” มาเป็น “การให้ร่างกายสร้างสิ่งนั้นขึ้นเองชั่วคราว” เพื่อให้ระบบภูมิคุ้มกันพร้อมต่อสู้กับเชื้อโรคอย่างมีประสิทธิภาพ

นอกจากนี้ กลไกการสร้างโปรตีนจาก mRNA ที่วัคซีนชนิด mRNA ใช้ แท้จริงแล้วเป็น กลไกเดียวกับที่ไวรัสบางชนิดใช้เพื่อเพิ่มจำนวนตัวเองในร่างกายเราด้วยซ้ำ

วัคซีน mRNA อาศัยกลไกตามธรรมชาติของเซลล์ในการสร้างชิ้นส่วนจำลองของไวรัสขึ้นมาเพื่อกระตุ้นภูมิคุ้มกัน

ไวรัสประเภท RNA เช่น ไวรัสโคโรนา (Coronavirus) ไวรัสไข้หวัดใหญ่ (Influenza virus) หรือไวรัสไข้เลือดออก (Dengue virus) ไม่มี DNA เป็นของตัวเอง มันพกเพียง RNA เข้ามาในเซลล์ของเรา และใช้เครื่องมือของเซลล์เราในการอ่านคำสั่ง เพื่อสร้างโปรตีนของไวรัสชุดใหม่ และประกอบเป็นไวรัสรุ่นถัดไป นั่นหมายความว่า ไวรัสเหล่านี้อาศัยกลไกเดียวกับที่ร่างกายเราใช้ในการสร้างโปรตีน เพียงแต่เปลี่ยนสูตรให้กลายเป็นสูตรของมันเอง

ดังนั้น วัคซีนชนิด mRNA จึงเป็นเหมือนการนำเครื่องมือของร่างกายเราเองที่ไวรัสขโมยใช้ นำมาสู้กับไวรัสเอง แทนที่เราจะปล่อยให้ไวรัสส่งคำสั่งของมันเข้ามา เรากลับส่งคำสั่งจำลองบางส่วนของมันเข้าไปก่อน เพื่อให้ร่างกายเรียนรู้และตระเตรียมระบบภูมิคุ้มกันไว้ล่วงหน้า เมื่อไวรัสจริงเข้าสู่ร่างกาย ระบบภูมิคุ้มกันจะรู้จักโปรตีนเป้าหมายทันที และกำจัดเชื้อได้รวดเร็วกว่าที่ไวรัสจะเริ่มขยายตัวนั่นเอง

อ้างอิง:
Pardi, N., & Krammer, F. (2024). mRNA vaccines for infectious diseases—advances, challenges and opportunities. Nature Reviews Drug Discovery, 23(11), 838-861.
Pardi, N., Hogan, M. J., Porter, F. W., & Weissman, D. (2018). mRNA vaccines—a new era in vaccinology. Nature reviews Drug discovery, 17(4), 261-279.

เรียบเรียงโดย
โชติทิวัตถ์ จิตต์ประสงค์
ภาควิชาศัลยศาสตร์ออร์โธปิดิกส์และการบาดเจ็บ
คณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัย The Chinese University of Hong Kong

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

เข้าใจวัคซีน mRNA เมื่อเราใช้กลไกพื้นฐานของชีวิตสู้กับไวรัส