“นักวิทยาศาสตร์ต้นพบยาปฏิชีวนะประเภทใหม่ ‘ลาริโอซิดิน’
ที่สามารถจัดการแบคทีเรียด้วยการจับกับบริเวณใหม่ ๆ ที่ยาแบบเก่าทำไม่ได้
ซึ่งช่วยต่อสู้กับเชื้อโรคดื้อยาได้อย่างมีประสิทธิภาพขึ้น”
เป็นเวลาเกือบ 30 ปีแล้วที่ยาปฏิชีวนะประเภทใหม่ออกสู่ท้องตลาด หลังจากนั้นโลกก็ไม่เคยมียาฆ่าเชื้อใด ๆ เพิ่มเติมอีกเลย ทำให้สงครามระหว่างยาปฏิชีวนะของมนุษย์และแบคทีเรียดูมีแนวโน้มเลวร้ายลงเรื่อย ๆ เนื่องจากเชื้อโรคเหล่านั้นมีอาการดื้อยามากขึ้นในอัตราที่ยาปฏิชีวนะไม่มีทางตามทัน
ตามข้อมูลขององค์การอนามัยโลก แบคทีเรียดื้อยาหรือชื่อที่ทางการกว่านี้คือ ‘การดื้อยาต้านจุลชีพ’ (antimicrobial resistance; AMR) ได้กลายเป็นภัยคุกคามใหม่ที่สำคัญของสุขภาพมนุษย์ทั่วโลก แค่ในปี 2019 ปีเดียว AMR ก็ได้คร่าชีวิตผู้คนไปมากกว่า 4.5 ล้านราย
“ยาที่เรามีมานานนั้นมีประสิทธิภาพน้อยลงเรื่อย ๆ เนื่องจากแบคทีเรียมีการดื้อยามากขึ้นเรื่อย ๆ และผู้คนราว 4.5 ล้านคนก็เสียชีวิตทุกปีเรื่องจากการติดเชื้อดื้อยา ซึ่งมีแนวโน้มจะแย่ลงเรื่อย ๆ” เจอร์รี่ ไรท์ (Gerry Wright) ศาสตราจารย์จากภาควิชาชีวเคมีและวิทยาศาสตร์ชีวภาพการแพทยของมหาวิทยาลัยแมคมาสเตอร์ กล่าว
การคิดต้นหายาปฏิชีวนะใหม่ ๆ กลายเป็นเรื่องเร่งด่วนมากกว่าที่เคย ตามรายงานใหม่ที่เผยแพร่ไว้บนวารสาร Nature เผยให้เห็นว่านักวิทยาศาสตร์สามารถระบุเปปไทด์ Lasso ชนิดใหม่ที่ชื่อ ลาริโอซิดิน (lariocidin) ซึ่งสามารถทำหน้าที่เป็นยาปฏิชีวนะแบบกว้าง พร้อมกำหนดเป้าหมายไปที่ไรโบโซมของแบคทีเรียที่ตำแหน่งเฉพาะ
“นี่คือโมเลกุลใหม่ที่มีกลไกการออกฤทธิ์ใหม่ นับเป็นก้าวกระโดดครั้งใหญ่สำหรับเรา” ศาสตราจารย์ไรท์ กล่าว
เข้าใจกระบวนการทำงานของยาปฏิชีวินะก่อนสักนิด
ยาปฏิชีวนะทั่วไปต่างใช้เปบไทด์ (Peptide; กรดอะมิโนที่เรียงต่อกัน) เป็นส่วนประกอบซึ่งผลิตจากจุลินทรีย์ (อย่าง Streptomyces หรือ Penicillium) ซึ่งสิ่งมีชีวิตเล็ก ๆ เหล่านี้จะถูกนำไปเพาะเลี้ยงในถังหมักที่มีสารอาหารต่าง ๆ จากนั้นพวกมันจะสร้าง ‘ยาปฏิชีวนะ’ เพื่อจัดการคู่แข่ง
ในขั้นตอนดังกล่าว ยาปฏิชีวนะ จะถูกแยกออกมา ทำให้บริสุทธิ์ และบางครั้งก็จะถูกปรับแต่งรูปร่าง 3 มิติของเปบไทด์เลห่านี้เพื่อช่วยให้ตอบโต้กับโปรตีนเป้าหมายได้ง่ายขึ้น ขณะเดียวกันก็ช่วยปกป้องเปบไทด์เหล่านี้ให้อยู่รอดได้นานขึ้นในกระเพาะอาหาร
เปบไทด์ Lasso นั้นเป็นหนึ่งในโมเลกุลที่ทำงานทางชีวภาพโดยมีรูปร่างโครงสร้างที่ชัดเจน ทำให้มันใช้งานง่าย ออกฤทธิ๋กับแบคทีเรียเป้าหมายได้หลายชนิด อย่างไรก็ตามมันยังไม่เคยถูกใช้กับเป้าหมายที่เป็นไรโบโซมของแบคทีเรีย (Ribosome; ออร์แกเนลล์ขนาดเล็ก ทำหน้าที่สังเคราะห์โปรตีนในเซลล์)
แต่เปบไทด์ชนิดใหม่ที่ชื่อ ลาริโอซิดิน สามารถจัดการกับไรโบโซมของแบคทีเรียได้อย่างมีประสิทธิภาพ มันไม่เพียงแต่ยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีนเท่านั้น แต่ยังทำให้การแปลรหัสพันธุกรรมในเซลล์แบคทีเรียเกิดความผิดพลาดไปด้วย (miscoding)
“ลาริโอซิดิน มีฤทธิ์ในวงกว้าง เนื่องจากมีประสิทธิภาพต่อแบคทีเรียทั้งแกรมบวกและแกรมลบ รวมถึงแบคทีเรีนที่องค์การอนามัยโลกระบุว่าเป็นลำดับความสำคัญในการค้นหายาต้านจุลชีพชนิดใหม่ที่มีลักษณะดื้อยาหลายขนาน” ราฟาเอล กันตัน (Rafael Cantón) หัวหน้าแผนกจุลชีววิทยาที่โรงพยาบาล Ramón y Cajal ในกรุงมาดริด ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมกับงานวิจัยนี้ กล่าว
ทีมวิจัยสังเกตกว่า ลาริโอซิดิน ตรงตามเกณฑ์สำคัญ 3 ประการสำหรับยาปฏิชีวนะรุ่นถัดไป ได้แก่ โครงสร้างใหม่ ตำแหน่งการจับใหม่ และกลไกการออกฤทธิ์ที่แตกต่างกัน
ได้มาได้ยังไง?
ทีมวิจัยได้สร้างกลุ่มสายพันธุ์แบคทีเรียในสิ่งแวดล้อมขึ้นมาผ่านการเพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการนาน 1 ปี โดยการทำให้มันเติบโตช้าที่สุดเท่าที่จะทำได้ เพื่อให้สามารถมองเห็นสายพันธุ์ที่โตช้า ซึ่งอาจมองข้ามไปหาอยู่ในธรรมชาติ และแล้วพวกเขาก็พบแบคทีเรียชนิดหนึ่งที่น่าสนใจชื่อ เพนิบาซิลลัส (Paenibacillus)
สิ่งที่น่าประหลาดใจก็คือมันเป็นแบคทีเรียที่พบในดินจากตัวอย่างสวนหลังบ้านของทีมวิจัยเอง เจ้าเพนิบาซิลลัสนี้ กำลังผลิตสารชนิดใหม่ที่มีฤทธิ์รุนแรงต่อแบคทีเรียชนิดอื่น จากการทดลอง พวกเขาพบว่าเปบไทด์ลาริโอซิดินสามารถฆ่าแบคทีเรียได้หลากหลายรวมถึงสายพันธุ์ที่ดื้อยา โดยการยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีนของไรโบโซม
นอกจากนี้ทีมวิจัยยังพบอีกด้วยว่าลาริโอซิดินยังจับกับตำแหน่งเฉพาะในซับยูนิตไรโบโซมขนาดเล็กของแบคทีเรีย ซึ่งแตกต่างจากยาปฏิชีวนะก่อนหน้าที่กำหนดเป้าหมายเป็นวงกว้างมากกว่า ตำแหน่งการจับที่ไม่เหมือนใครนี้ ทำให้ลาริโอซิดินสามารถหลีกเลี่ยงกลไกการป้องกันตัวของแบคทีเรียที่สร้างขึ้นเพื่อสู้กับยาปฏิชีวนะชนิดอื่นได้
ยิ่งไปกว่านั้น ประจุบวกที่แข็งแกร่งของลาริโอซิดินทำให้มันสามารถเข้าสู่เซลล์แบคทีเรียได้โดยตรงผ่านเยื่อหุ่มเซลล์ โดยไม่จำเป็นต้องใช้ตัวขนส่ง จึงทำให้มันสามารถเข้าสู่แบคทีเรียได้หลากหลายสายพันธุ์ ลดโอกาสที่เชื้อจะดื้อยามากขึ้นผ่านกลไกที่เกี่ยวข้องกับตัวขนส่ง
การตรวจสอบในหนูทดลองนั้น ทีมวิจัยได้ทำให้หนูติดเชื้อ Acinetobacter baumannii จากนั้นก็ใช้เปบไทด์ลาริโอซิดินในการรักษา ซึ่งมันสามารถลดปริมาณแบคทีเรียในอวัยวะต่าง ๆ ได้อย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนั้นก็ยังพบว่ามีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดอาการต่อต้านต่ำ ซึ่งมีแนวโน้มว่าจะไม่เป็นพิษต่อเซลล์มนุษย์
คุณสมบัติทั้งหมดนี้ทำให้ลาริโอซิดินเป็นตัวเลือกที่มีศักยภาพที่ดีสำหรับการพัฒนาเป็นยาปฏิชีวนะในระดับใหญ่ขึ้น และทีมวิจัยหวังว่าจะค้นพบวิธีที่สามารถผลิตมันได้ในปริมาณที่มากพอ ซึ่งน่าจะต้องใช้เวลาอีกสักพักกว่ามันจะออกสู่ตลาดได้
“การค้นพบครั้งแรกนั้นช่างน่าทึ่งมากสำหรับเรา แต่ตอนนี้งานหนักที่แท้จริงได้เริ่มต้นขึ้นแล้ว” ไรท์ กล่าว “ตอนนี้เรากำลังแยกโมเลกุลนี้ออกจากกัน แล้วนำมันกลับมาประกอบกันใหม่เพื่อให้เป็นยาที่มีคุณสมบัติดีขึ้น”
สืบค้นและเรียบเรียงข้อมูล
วิทิต บรมพิชัยชาติกุล
ที่มา
อ่านเพิ่มเติม : เชื้อรา ‘เมทาไรเซียม’ ความหวังใหม่ในการควบคุมมาลาเรีย
