นักวิทยาศาสตร์หญิง ผู้อยู่เบื้องหลังวัคซีนชนิด mRNA ของ Pfizer และ Moderna

ความหวังของมวลมนุษยชาติที่จะเอาชนะโคโรน่าไวรัสที่ก่อโรคโควิด-19 คงหนีไม่พ้นการฉีดวัคซีนให้แก่ประชากรเพื่อให้เกิด ภูมิคุ้มกันหมู่ (herd immunity) ทั่วประเทศ และทั่วโลก ปัจจุบันวัคซีนสำหรับโควิด-19 มีหลากหลายชนิดและยี่ห้อ แต่ชนิดหนึ่งที่น่าจับตามองอย่างยิ่ง คือ วัคซีนชนิดเอ็มอาร์เอ็นเอ หรือ mRNA vaccine เนื่องจากเป็นเทคโนโลยีใหม่ล่าสุดในวงการวัคซีนที่ถูกนำมาใช้ในสถานการณ์ฉุกเฉินขณะที่โลกกำลังเผชิญวิกฤตอยู่เช่นนี้

การวิจัยและการติดตามผลหลังจากการใช้วัคซีนชนิด mRNAในประชากรกลุ่มใหญ่พบว่าเป็นวัคซีนที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในขณะนี้ (ข้อมูลอัปเดต เดือนเมษายน พ.ศ.2564) ถึงแม้ว่าการขนส่งวัคซีนชนิดนี้ค่อนข้างยุ่งยาก ต้องอาศัยอุณหภูมิติดลบต่ำมาก ๆ ซึ่งอาจจะเป็นอุปสรรคอยู่บ้าง แต่ก็สามารถทำได้หากมีการวางแผนและการจัดการที่มีประสิทธิภาพ ด้านผลข้างเคียงของวัคซีนชนิดใหม่นี้ ยังคงต้องมีการศึกษาเก็บข้อมูลวิจัยในคนอย่างต่อเนื่องในระยะยาวต่อไป แต่อย่างน้อยตอนนี้เราก็มีข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ที่น่าเชื่อถือและยืนยันได้ในวงกว้างว่า วัคซีนชนิด mRNAสามารถนำมาใช้ในคนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เมื่อ mRNA เป็นเพียงฝันกลางวันของนักวิจัยไร้ชื่อ

จุดเริ่มต้นของวัคซีนโควิดชนิดmRNA เริ่มจากความเชื่อและความฝันของนักวิทยาศาสตร์หญิงไร้ชื่อเสียงคนหนึ่ง ซึ่งแน่นอนว่าไม่มีใครคาดคิดว่างานวิจัยที่ดูเหมือนจะเป็นเพียงความฝันลม ๆ แล้ง ๆ เมื่อ 20 กว่าปีที่แล้ว จะกลายมาเป็นเครื่องมือที่ใช้ต่อกรกับเจ้าไวรัสตัวร้ายนี้อย่างมีประสิทธิภาพ พร้อมจุดประกายความหวังให้แก่ผู้คนหลายร้อยล้านในหลายประเทศทั่วโลก และนักวิทยาศาสตร์ท่านนี้ก็คือ ดร.เคทลิน คาริโก (Dr. Katalin Kariko) ลูกสาวของคนขายเนื้อในตลาดผู้เติบโตมาในเมืองเล็ก ๆ ในประเทศฮังการี

เป็นเวลาหลายทศวรรษที่ ดร.เคทลิน ได้ร่วมทำวิจัยอย่างใกล้ชิดกับ ดร.ดรู ไวส์แมน (Dr. Drew Weissman) ที่คณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลเวเนียสหรัฐอเมริกา (School of Medicine, University of Pennsylvania, USA) หรือเรียกสั้น ๆ ว่า ยูเพนน์ (UPenn) จนทำให้เธอเกิดองค์ความรู้ที่นำมาสู่การพัฒนาวัคซีนชนิดmRNA ของ บริษัทไฟเซอร์ (Pfizer-BioNTech) และ โมเดอร์นา (Moderna) ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลก

แต่กว่าจะประสบความสำเร็จอย่างที่เห็นเธอได้ผ่านชีวิตอันแสนลำบาก จากความไม่แน่นอนในอาชีพการงานของนักวิทยาศาสตร์และนักวิจัยในสมัยก่อน โดยเฉพาะสำหรับเธอซึ่งเป็นผู้หญิงและเป็นผู้อพยพมาจากประเทศอื่นเพื่อมาทำงานในสหรัฐอเมริกา ส่งผลให้เธอถูกกีดกันในหลาย ๆ ด้าน

ย้อนไปอีกนิด ชีวิตของ ดร.เคทลินใฝ่ฝันอยากเป็นนักวิทยาศาสตร์มาตั้งแต่สมัยเรียน โดยเธอเชื่อมาตลอดว่า mRNAซึ่งเป็นสารพันธุกรรมอีกชนิดหนึ่ง นอกเหนือจากดีเอ็นเอ (DNA)จะสามารถนำมาใช้ในการสร้างยาและวัคซีนในมนุษย์ได้ แต่ในขณะนั้นไม่มีใครเชื่อเธอเลยสักนิด ทว่าเธอก็มุ่งมั่นในการทำวิจัยเรื่องนี้อย่างต่อเนื่อง ถึงแม้ว่าจะได้เงินเดือนน้อย ไม่ก้าวหน้าในอาชีพ ไม่มีเงินทุนวิจัย หรือแม้จะต้องเปลี่ยนหัวหน้าแล็บอยู่บ่อย ๆ เธอก็ไม่สนใจ เธอขอเพียงแค่ได้ทำงานวิจัยที่เธอรัก เพราะสำหรับ ดร.เคทลิน เธอคิดว่า ทุกวันเธอไม่ได้ไปทำงาน แต่เธอไปเล่นสนุกในห้องแล็บต่างหาก ดร.เคทลิน ทำงานหนักมากจนสามีของเธอเคยคำนวณเล่น ๆ ว่า หากคิดตามจำนวนชั่วโมงแล้ว เหมือนเธอได้ค่าตอบแทนเพียงชั่วโมงละ 1 ดอลลาร์เท่านั้น

หลังจากที่ ดร.เคทลิน เรียนจบปริญญาเอกที่ประเทศฮังการี เธอก็ตัดสินใจย้ายมาอยู่ที่เมืองฟิลาเดลเฟียรัฐเพนซิลเวเนีย สหรัฐอเมริกา พร้อมกับสามีและลูกสาววัย 2 ขวบในปี ค.ศ. 1985เธอได้งานเป็นนักวิจัยที่มหาวิทยาลัยเทมเพิล (Temple University) ณ ขณะนั้น ยังไม่ค่อยมีใครเข้าใจเกี่ยวกับmRNAมากนัก อย่าว่าแต่จะศึกษาการทำงานของ mRNA ในห้องแล็บเลย การจะสังเคราะห์ mRNA ขึ้นมาในแล็บก็ยังคงเป็นเรื่องที่ยากมาก

ต่อมาในปี ค.ศ. 1989 เธอได้มีโอกาสย้ายมาทำงานเป็นนักวิจัยอยู่กับ ดร.เอลเลียต บาร์นาธาน (Dr. Elliot Barnathan) ซึ่งเป็นอาจารย์นักวิจัยอยู่ที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลเวเนีย โดยกลุ่มวิจัยต้องการจะทดลองนำmRNA ใส่เข้าไปในเซลล์เพื่อให้สร้างโปรตีนชนิดหนึ่งขึ้นมา การทดลองหลาย ๆ ครั้งล้มเหลว ไม่เป็นไปตามที่คิด และถูกคนอื่นหัวเราะเยาะอยู่หลายครั้ง แต่พวกเขาก็ไม่ย่อท้อ หลังจากที่ทุ่มเทคิดแก้ปัญหาอย่างหนัก วันหนึ่งเขาทั้งสองก็สามารถทำให้เซลล์สร้างโปรตีนชนิดใหม่จาก mRNA ที่พวกเขาออกแบบได้เป็นครั้งแรกของโลก

ดร.เอลเลียต เคยให้สัมภาษณ์ว่าณ เวลานั้น “รู้สึกเหมือนเป็นพระเจ้า” แต่โชคชะตาก็ยังไม่เข้าข้าง ดร. เคทลิน เมื่อ ดร.เอลเลียต ลาออกจากมหาวิทยาลัยไปรับงานใหม่ในบริษัทเอกชนแห่งหนึ่ง ทำให้เธอต้องพยายามหาแล็บใหม่เพื่อให้ได้ทำงานวิจัยชิ้นนี้ต่อ ขณะนั้น ดร.เดวิด แลงเกอร์ (Dr. David Langer) ได้ขอให้หัวหน้าภาควิชาศัลยกรรมที่ UPenn ช่วยรับเธอไว้ทำวิจัยต่อ เนื่องจาก ดร.เดวิด รู้จักเธอตั้งแต่สมัยที่เขายังเป็นนักศึกษาแพทย์ โดย ดร.เดวิด เคยให้สัมภาษณ์กับสื่อว่า

“ดร.เคทลิน มีความพิเศษกว่าคนอื่น เธอไม่เคยกลัวความล้มเหลว หรือความผิดพลาดในการทดลอง แต่ ดร.เคทลินพร้อมที่จะลองใหม่จนสำเร็จ และเธอมีความสามารถในการตอบคำถามในงานวิจัยที่คนทั่วไปคิดไม่ถึง”

แต่หลังจากที่ ดร.เคทลิน ทำงานวิจัยกับ ดร.เดวิด ได้ไม่นาน เคราะห์ซ้ำกรรมซ้อนอีกครั้ง เมื่อ ดร.เดวิด และหัวหน้าภาควิชาลาออกจากมหาวิทยาลัยเช่นกัน ทำให้เธอต้องระหกระเหินหาที่ทำงานใหม่ กระทั่งได้พบกับ ดร.ดรู ไวส์แมน (Dr. Drew Weissman) ที่ห้องถ่ายเอกสารโดยบังเอิญ เธอทักทายและพูดคุยกับ ดร.ดรู ว่าเธอเป็นนักวิทยาศาสตร์mRNA สามารถทำอะไรก็ได้เกี่ยวกับmRNAซึ่ง ดร.ดรู ก็ถามกลับว่า ถ้าเขาอยากสร้างวัคซีนต้านเชื้อไวรัสเอดส์ (HIV) ล่ะ แน่นอนว่า ดร.เคทลิน ตอบโดยไม่ลังเลเลยว่า “ได้! ฉันทำได้แน่นอน” และนั่นก็ทำให้เธอได้มาทำงานกับ ดร.ดรู ในเวลาต่อมา

ครั้งแรกในโลกกับการใช้ mRNA ในการผลิตวัคซีน

หลังจากที่พยายามอยู่หลายครั้ง ดร.เคทลิน ก็สามารถใช้mRNA สั่งให้เซลล์สร้างโปรตีนอะไรก็ได้ในเซลล์ที่เลี้ยงในห้องแล็บแต่ปัญหาคือเธอไม่สามารถทำให้สำเร็จได้ในหนูทดลอง

“ไม่มีใครรู้ว่าทำไมมันถึงไม่ประสบความสำเร็จ แต่ที่แน่ ๆ หนูทดลองเกิดอาการป่วย ขนผิดปกติ ไม่กินอาหาร และไม่ค่อยเคลื่อนไหวตามปกติ แสดงว่าmRNA ที่พวกเขาฉีดเข้าไปในหนู ส่งผลอะไรบางอย่าง”

ดร.ดรู เคยให้สัมภาษณ์ถึงความล้มเหลวนี้ ซึ่งเขามาทราบสาเหตุในภายหลังว่า เกิดจากการที่ภูมิคุ้มกันของร่างกายตอบสนองต่อmRNA ว่าเป็นสิ่งแปลกปลอม ทำให้เกิดอาการป่วยตามมา ซึ่งมาถึงตรงนี้หลายคนคงมีคำถามตามมาว่า ในเซลล์ร่างกายสิ่งมีชีวิต ปกติก็มีmRNA ทำไมระบบภูมิคุ้มกันจึงไม่เห็นตอบสนองแบบนั้นเลย mRNAที่นักวิจัยสร้างขึ้นมาต่างจากในธรรมชาติอย่างไร

จากการทำการทดลองเพิ่มเติมอีกมากมายเพื่อหาคำตอบ ทำให้ ดร.ดรู และ ดร.เคทลินพบว่า เมื่อปรับแต่งโครงสร้างของmRNA ด้วยโมเลกุลที่เรียกว่า ซูโดยูริดีน(pseudouridine) ซึ่งเป็นองค์ประกอบของ RNA ที่พบในธรรมชาติ จะส่งผลทำให้ระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายไม่ตอบสนองอย่างรุนแรง ด้วยความรู้ความเข้าใจนี้เอง ที่ทำให้เขาทดลองสังเคราะห์ mRNA ที่มีโครงสร้างเลียนแบบสารพันธุกรรมของไวรัสจากนั้นจึงนำมาใช้ในการสร้างโปรตีนของไวรัสภายในเซลล์ร่างกายได้อย่างมีประสิทธิภาพ (ได้ปริมาณมากกว่าในธรรมชาติเกือบ 10 เท่า) โดยที่ไม่กระตุ้นภูมิคุ้มกันที่ทำให้เกิดอาการป่วย

การค้นพบนี้ทำให้เกิดความรู้พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ที่มีประโยชน์อย่างมหาศาล เช่น สามารถฉีดmRNA เข้าไปในร่างกาย เพื่อให้ร่างกายเราสร้างโปรตีนที่มีคุณสมบัติทางยาขึ้นมา อย่าง อินซูลิน หรือฮอร์โมนอื่น ๆ เพื่อรักษาโรคเบาหวาน (ยังอยู่ในขั้นตอนการทำวิจัย) รวมทั้งประโยชน์อันยิ่งใหญ่ที่กำลังเกิดขึ้นก็คือ เราสามารถใช้ mRNA เป็นวัคซีนกระตุ้นให้เซลล์สร้างแอนติบอดีสำหรับโควิด-19 ได้อย่างปลอดภัย นับเป็นครั้งแรกของโลกที่ได้มีการนำเทคโนโลยีชีวภาพนี้มาใช้ในวงการวัคซีน โดยมีบริษัท Pfizer-BioNTech และ บริษัท Moderna เป็นผู้เล็งเห็นศักยภาพของเทคโนโลยีนี้ก่อนใคร พร้อมได้ร่วมลงทุนให้แก่งานวิจัยนี้มาอย่างต่อเนื่อง (อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำงานของวัคซีนโควิด-19 ได้ที่ https://bit.ly/3enQ2Vv)

ต่อจากนี้ เราคงจะได้เห็นหรือได้ยินเกี่ยวกับวัคซีนชนิดmRNA กันมากขึ้น เนื่องจาก วัคซีนต้านเชื้อไวรัสหลายชนิดที่ใช้ mRNA กำลังอยู่ในขั้นทดลองทางคลินิก (clinical trials) เช่น วัคซีนต้านไวรัสไข้หวัดใหญ่ (Influenza) และไวรัสซิก้า (Zika)

การนำเทคโนโลยีmRNAมาใช้ในการผลิตวัคซีน นับได้ว่าเป็นความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ครั้งยิ่งใหญ่ในประวัติศาสตร์เลยก็ว่าได้ แต่ความสำเร็จครั้งนี้จะเป็นไปไม่ได้เลย หากเราไม่ได้มีองค์ความรู้และความเข้าใจเกี่ยวกับเจ้าตัวไวรัสนี้อย่างลึกซึ้งถึงระดับโมเลกุล ซึ่งเป็นพื้นฐานในการถอดรหัสพันธุกรรมของไวรัส ทำให้เราสามารถออกแบบตัววัคซีน mRNAและนำมาทดสอบได้อย่างเป็นระบบและมีประสิทธิภาพ ในเวลาอันรวดเร็วเป็นประวัติการณ์

สิ่งหนึ่งที่น่าประทับใจ ที่เราได้เห็นอย่างชัดเจนท่ามกลางวิกฤตโรคระบาดครั้งนี้ คือ การร่วมแรงร่วมใจกันของผู้คนทั่วโลก โดยเฉพาะนักวิทยาศาสตร์ในประเทศต่าง ๆ ที่ช่วยกันศึกษาวิจัยไวรัสตัวนี้และเปิดเผยข้อมูลอย่างโปร่งใสและรวดเร็ว การร่วมมือกันของภาครัฐและบริษัทเอกชน อย่างที่เห็นในสหรัฐอเมริกาซึ่งบริษัทที่ผลิตวัคซีนทั้งสองร่วมกับรัฐบาลและกระทรวงสาธารณสุขของอเมริกา ทำให้สามารถตอบโต้และแก้ปัญหาฝ่าวิกฤตนี้ไปได้อย่างทันท่วงที

ดร.เคทลิน และ ดร.ดรู เป็นคนแรก ๆ ที่ได้ฉีดวัคซีนที่ตนเองได้เป็นผู้บุกเบิกและร่วมพัฒนาขึ้นนี้ในวันที่ 18 ธันวาคม ค.ศ. 2020 ที่โรงพยาบาลของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลเวเนีย ซึ่ง ดร.ดรู ได้กล่าวไว้ในการสัมภาษณ์ตอนหนึ่งกับสื่อมวลชนว่า

“ความฝันของผมตลอดมา คือการสร้างสรรค์บางสิ่งบางอย่างขึ้นมาในแล็บเพื่อที่จะช่วยผู้อื่น และตอนนี้ผมก็ได้ทำความฝันนั้นให้เป็นจริงได้แล้ว”