นักวิจัยไบโอเทค สวทช. และมหาวิทยาลัยมหิดล ค้นพบแนวทางการผลิตวัคซีนใน กุ้งทะเล จากองค์ความรู้เรื่อง cvcDNA ที่กุ้งสร้างเลียนแบบสารพันธุกรรมของไวรัส

ประเทศไทยผลิตกุ้งเลี้ยงประมาณ 400,000 ตันต่อปี คิดเป็นมูลค่าประมาณ 1 แสนล้านบาท ซึ่ง กุ้งทะเล ถือเป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมที่มีมูลค่าการส่งออกสูงที่สุดของประเทศ โดยมีส่วนแบ่งในตลาดโลกสูงถึงร้อลยะ 8.15

อย่างไรก็ตาม อุตสาหกรรมการเลี้ยงกุ้งได้รับผลกระทบอย่างต่อเนื่องจากจากการระบาดของโรคต่างๆ สร้างความสูญเสียมากถึงร้อยละ 60 ของผลผลิตในประเทศ โดยการติดเชื้อไวรัสถือเป็นสาเหตุหลักที่ก่อให้เกิดการสูญเสียอย่างรุนแรงทางเศรษฐกิจ

นักวิจัยจากทีมวิจัยสุขภาพสัตว์น้ำ สังกัดกลุ่มวิจัยเทคโนโลยีชีวภาพสัตว์น้ำแบบบูรณาการ สังกัดไบโอเทค สวทช. นำโดย ดร. กัลยาณ์ ศรีธัญญลักษณา-แดงติ๊บ หัวหน้าทีมวิจัยสุขภาพสัตว์น้ำ และ ดร. ศุภรัตน์ แตงชัยภูมิ หัวหน้าโครงการวิจัย และทีมวิจัยจากหน่วยวิจัยเพื่อความเป็นเลิศเทคโนโลยีชีวภาพกุ้ง คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ภายใต้การให้คำปรึกษาของ ศ.ดร. ทิมโมที เฟลเกล ที่ปรึกษาอาวุโสของ สวทช. ได้ค้นพบองค์ความรู้ใหม่ที่เกี่ยวข้องกับกลไกของระบบการป้องกันตัวของกุ้งจากการติดเชื้อไวรัสซึ่งเป็นผลจากการศึกษามากกว่าหนึ่งทศวรรษ

ดร.กัลยาณ์ กล่าวว่า “เมื่อกุ้งติดเชื้อไวรัส กุ้งจะสร้างโมเลกุลชนิดหนึ่งขึ้นมา เรียกว่า circular viral copies DNA หรือ cvcDNA ที่เลียนแบบสารพันธุกรรมของไวรัส กุ้งจะสร้างรูปแบบของ cvcDNAs ที่หลากหลายและพบว่าถ้าเราแยกเอา cvcDNAs ต่อเชื้อไวรัสนี้ออกมาจากกุ้งติดเชื้อและฉีดเข้าไปในกุ้งปกติที่ไม่ติดเชื้อ เมื่อกุ้งตัวนั้นมีการติดเชื้อไวรัส โมเลกุล cVcDNAs เหล่านี้จะทำหน้าที่เหมือนวัคซีนที่สามารถป้องกันไม่ให้ไวรัสเพิ่มจำนวนในกุ้งได้ โดยองค์ความรู้ดังกล่าวได้มีการรายงานในแมลงแล้วเช่นกัน”

ผลงานวิจัยนี้ก่อให้เกิดแนวคิดใหม่ในการสร้างวัคซีนสำหรับกุ้งคือการผลิตโมเลกุล cvcDNAs ต่อเชื้อไวรัสของกุ้งขึ้นในหลอดทดลองและผลิตในปริมาณมากขี้น เพื่อนำมาใช้ผสมอาหารกุ้งและนำไปให้กุ้งกินเพื่อป้องกันการติดเชื้อไวรัสของกุ้งในบ่อเลี้ยง

นอกจากนี้ ในระหว่างการศึกษา ทีมวิจัยยังได้ค้นพบองค์ความรู้ต่อมาซึ่งเป็นองค์ความรู้ใหม่ที่ยังไม่เคยมีผลการศึกษามาก่อนคือกุ้งสามารถสร้างโมเลกุล cvcDNAs ต่อเชื้อไวรัสได้จากข้อมูลสารพันธุกรรมของไวรัสที่แทรกอยู่ในจีโนมของกุ้งที่เรียกว่า endogenous viral elements (EVEs) มาใช้เป็นต้นแบบได้ด้วย

ทั้งนี้ ดร.ศุภรัตน์ ได้ให้ข้อมูลเพิ่มเติมว่า “ปัจจุบันที่มีผลงานการวิเคราะห์จีโนมที่สมบูรณ์ของกุ้งทะเลทั้งกุ้งกุลาดำ (Penaeus monodon) และกุ้งขาว (Penaeus vannamei) โดยนักวิจัยในต่างประเทศและในประเทศไทย พบว่ามีข้อมูลสารพันธุกรรมของไวรัสหลายชนิด หรือ EVEs แทรกอยู่ในจีโนมของกุ้งทะเลเป็นจำนวนมาก และเป็นที่สงสัยว่าทำไมกุ้งทำเช่นนั้น หรือ EVEs เหล่านี้มีความสำคัญอย่างไร เมื่อค้นพบว่า EVEs เหล่านี้สามารถนำมาใช้เป็นต้นแบบในการสร้าง cvcDNAs ได้ ทำให้เกิดสมมติฐานว่าการแทรก EVEs ในกุ้งอาจเป็นกลไกการจดจำไวรัสของกุ้ง”

ดร. ศุภรัตน์ยังกล่าวต่อว่า “ผลงานวิจัยของทีมวิจัยที่มีมาก่อนหน้านี้พบองค์ความรู้เพิ่มเติมที่สำคัญว่า EVEs เหล่านี้สามารถถ่ายทอดจากพ่อแม่สู่ลูกได้ตามลักษณะการถ่ายทอดทางพันธุกรรมตามกฏของเมนเดล (Mandelian Inheritance) ทำให้ทีมวิจัยตั้งสมมติฐานในการทำงานวิจัยเพิ่มเติมถึงความเป็นไปได้ในการพัฒนาสายพันธุ์กุ้งที่มี EVEs ที่สามารถสร้าง cvcDNA ต่อเชื้อไวรัสที่มีความรุนแรง เช่น ไวรัสตัวแดงดวงขาว ทำให้สายพันธุ์ที่ได้มีความทนต่อเชื้อไวรัสและเชื้อไวรัสไม่สามารถเพิ่มจำนวนในสายพันธุ์นี้ได้”

อย่างไรก็ตาม ทีมวิจัยตระหนักว่าความยากของงานวิจัยนี้คือการวิเคราะห์หา EVEs ต่อเชื้อไวรัสตัวแดงดวงขาวที่มีอยู่หลายชนิดและหลายรูปแบบในจีโนมของกุ้ง ว่า EVEs ชนิดใดเป็น EVEs ที่เป็นต้นแบบที่เหมาะสม (protective EVEs) ที่ควรต้องมีในสายพันธุ์ทนไวรัสที่จะสร้างขึ้น ซึ่งจากองค์ความรู้ที่เกี่ยวข้องกับ cvcDNA ที่ได้ ทำให้ทราบว่า EVE ที่เหมาะสมหรือ protective EVEs น่าจะเป็น EVE ที่เป็นต้นแบบในการสร้าง cvcDNA ต่อไวรัสชนิดนั้นๆได้

“เมื่อทราบว่า EVEs ชนิดใดเป็น protective EVEs ก็สามารถตรวจหาพ่อแม่พันธุ์ที่มี EVEs ดังกล่าว ให้สร้างลูกพันธุ์ที่ได้รับการถ่ายทอด protective EVEs นั้นๆที่สามารถทนต่อการติดเชื้อไวรัสได้ นอกจากนี้ยังมีความเป็นไปได้ในการฉีด protective EVEs เข้าไปในรังไข่ของแม่กุ้งและตรวจหาลูกพันธุ์ที่ได้รับการถ่ายทอด  protective EVEs เหล่านั้น” ดร.กัลยาณ์ กล่าวทิ้งท้าย

การค้นพบองค์ความรู้ดังกล่าวเป็นประโยชน์อย่างมากในการพัฒนาสายพันธุ์กุ้งทะเลทนการติดเชื้อไวรัสโดยใช้กลไกตามธรรมชาติที่เกิดขึ้นเองในกุ้ง ผลงานวิจัยดังกล่าวยังสามารถประยุกต์ใช้ในการสร้างสายพันธุ์ที่ทนต่อการติดเชื้อไวรัสในหนอนไหมและผึ้งที่อยู่ในกลุ่ม arthropod เหมือนกุ้งและเป็นสัตว์เศรษฐกิจที่สำคัญด้วย

ทีมวิจัยขอขอบพระคุณทุนวิจัยที่ได้รับจากบริษัท Guangdong HAID Group Co., Ltd. (China) และศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ ทีมวิจัยขอขอบพระคุณ Dr. DongHuo Jiang ที่ให้โอกาสในการพัฒนาองค์ความรู้ใหม่นี้ พร้อมทั้งให้คำแนะนำและเป็นที่ปรึกษาตลอดโครงการวิจัย

ขอขอบคุณข้อมูลจาก สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.)

เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : การค้นพบราแมลงชนิดใหม่ของโลก (new species) 47 สายพันธุ์