ทะลุกรอบ

ป๋วย อุ่นใจ

 

วิศวกรรมระดับจีโนม

สู่เทคโนโลยีการออกแบบเซลล์แห่งอนาคต (5)

: โครงการเขียนจีโนมมนุษย์

 

10 พฤษภาคม 2016 เป็นวันท้องฟ้าเปิด อากาศแจ่มใส มีเมฆบางๆ ลอยตัวอยู่ประปราย นักวิทยาศาสตร์ นักกฎหมายและผู้ประกอบการราวๆ 150 ชีวิต เดินทางมาชุมนุมกันที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด (Harvard University) เพื่อเข้าร่วมประชุมลับเกี่ยวกับการเขียนพันธุกรรมของมนุษย์ขึ้นมาใหม่ แล้วเอาใส่เข้าไปในเซลล์ไลน์

การประชุมครั้งนี้ดูมีลับลมคมใน ทั้งไม่มีบันทึกการประชุม แถมยังห้ามสื่อเข้าทำข่าว ฤๅมันจะมีอะไรแปลกๆ ในการคุยกันครั้งนี้?

ดรูว์ เอนดี้ (Drew Endy) ผู้เชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมชีวภาพจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด ค้างคาใจกับการลักลอบเข้าไปคุยกันแบบลับๆ ในเรื่องที่ใหญ่ระดับสังเคราะห์จีโนมมนุษย์

เขากับลอรี โซลอธ (Laurie Zoloth) ศาสตราจารย์ด้านเวชจริยธรรมและมานุษยวิทยาที่มหาวิทยาลัยนอร์ธเวสต์เทิร์น (Northwestern University) ได้ร่วมกันเขียนบทความ “เราควรสังเคราะห์จีโนมขึ้นมาจริงหรือ?” เพื่อตั้งกระทู้ถามประชาคมวิจัย

“ถ้าคุณต้องปกปิดการพบปะพูดคุยกันเกี่ยวกับงานวิจัยที่เสนอว่าจะทำ (สังเคราะห์จีโนมมนุษย์) คุณกำลังทำอะไรผิดซักอย่างแน่ๆ” ดรูว์กระแทกผ่านทวิตเตอร์

ในตอนนั้น การแก้ไขจีโนมมนุษย์ถือเป็นประเด็นถกเถียงที่ร้อนแรง ไม่ต้องพูดถึงการสังเคราะห์ใหม่ทั้งจีโนม ที่จะต้องกลายเป็นประเด็นดราม่าหนาหูแน่นอน

จอร์จ เชิร์ช หนึ่งในผู้อยู่เบื้องหลังการประชุมลับครั้งนั้น บอกกับนักข่าวจากวอร์ชิงตันโพสต์ในเวลาต่อมาว่า จริงๆ วันนั้น พวกเขาไม่ได้วางแผนจะกีดกันหรือปิดบังอะไรใดๆ จริงๆ มันควรเป็นการประชุมแบบเปิดเผย

“การประชุมแบบกึ่งลับของพวกนักวิจัยกับนักธุรกิจเพื่อร่างแผนในการสร้างจีโนมมนุษย์นั้น เป็นอะไรที่เสื่อมที่สุดแล้วในด้านความรับผิดชอบต่อสังคมวิทยาศาสตร์” มาร์ซี ดาร์นอฟสกี (Marcy Darnovsky) ผู้อำนวยการของศูนย์พันธุกรรมและสังคมในเบิร์กลีย์กล่าว

“มันไม่มีอะไรเป็นความลับหรือต้องปกปิดเลย” จอร์จยืนกราน เขาเผยต่ออีกว่า ตอนแรกที่วางแผนกันนั้น คือ จะมีการสตรีมถ่ายทอดสดให้ดูไลฟ์กันผ่านอินเตอร์เน็ตด้วยซ้ำ แต่พอดี บางตอนของงานประชุมมันไปพ่วงเนื้อหาอยู่กับเปเปอร์ที่ยังไม่ได้เผยแพร่ในวารสารวิชาการ การเอามาเปิดเผยสู่สายตาสาธารณชน จึงอาจจะเป็นสิ่งไม่งาม

รออีกสักนิด ขอให้เปเปอร์ออกแล้ว ทางทีมงานจะเอาคลิปของงานประชุมมาแปะให้ดูกันให้ตาแฉะกันไปข้างหนึ่งเลย

“มนุษย์สังเคราะห์แบบล้วนๆ นั้นยังไม่ใกล้เคียงความเป็นจริงหรอก” มาร์ซีเอ่ยอย่างรู้แกว “แต่ถ้าพูดถึงมนุษย์ปรับแต่งพันธุกรรมละก็ไม่แน่” ในมุมของนักชีวจริยธรรมที่จับประเด็นแนวๆ นี้มาจนปรุ มาร์ซีค่อนข้างที่จะไม่เห็นด้วยกับการไปรวมตัวอุ๊บอิ๊บคุยกัน “เพราะถ้าก้าวต่อไปของทีมผู้จัดงานประชุมที่ฮาร์วาร์ดนั้น คือการเปิดตัวอย่างโฉ่งฉ่างของโครงการยักษ์ระดับเทียบเคียงการส่งจรวดไปดวงจันทร์แล้วละก็ นั่นจะเป็นเรื่องที่ตรงกันข้ามอย่างสิ้นเชิงต่อฉันทามติของสังคมในวงกว้าง”

ถ้าว่ากันในมุมของนโยบาย เรื่องการปรับแต่งพันธุกรรมมนุษย์นั้นยังเป็นเรื่องที่ต้องถกกันอีกยาว บรรทัดฐานทางสังคมที่มีอยู่และรู้กัน คือ ละไว้ก่อน รอให้ทุกอย่างพร้อมค่อยเดินไปข้างหน้า เพราะทุกเครื่องมือที่ใช้ในการแก้ไขนั้น ก็ยังอาจจะที่จะทำงานผิดเพี้ยนได้ แม้จะมีการค้นพบ CRISPR/Cas9 แล้วก็ตาม ความเสี่ยงก็ยังสูงเกินไป

นั่นหมายความว่า ถ้ามองในมุมของความก้าวหน้าทางด้านวิทยาศาสตร์ในเวลานั้น การเขียนและสังเคราะห์จีโนมมนุษย์ขึ้นมาใหม่ถือว่าเป็นเรื่องที่ทะเยอทะยานจนอยู่ในระดับอหังการ์

 

ในราวสองเดือนต่อมา เปเปอร์ที่จอร์จเคยกล่าวถึง ก็เผยแพร่ออกมาจริงๆ ในวารสาร Science ฉบับวันที่ 8 กรกฎาคม 2016 และหัวทีมที่เขียนเปเปอร์นี้ขึ้นมาก็ไม่ใช่ใครที่ไหน แต่เป็นเจฟ โบเกอร์ (Jef Boeke) จากศูนย์การแพทย์มหาวิทยาลัยนิวยอร์ก (New York University Medical Center) ผู้โด่งดังจากเมกะโปรเจ็กต์ Sc2.0 อภิมหาโครงการระดับนานาชาติเพื่อสร้างจีโนมยีสต์สังเคราะห์เวอร์ชั่น 2.0 ขึ้นมาจากคอร์ส Build-a-Genome (B-A-G)

ในเปเปอร์ เจฟเริ่มเรื่องโดยการเรียก “โครงการจีโนมมนุษย์” นั้นสำเร็จลุล่วงไปในปี 2004 ว่า HGP read เพื่อบอกถึงจุดมุ่งหมายของโครงการในการอ่านลำดับพันธุกรรมทั้งหมดในจีโนมมนุษย์

เขาเปรยต่ออีกว่า HGP read เป็นโครงการทางชีววิทยาที่เล่นกันถึงระดับจีโนมเป็นโครงการแรก ซึ่งในตอนที่พัฒนากันขึ้นมาใหม่ๆ ก็มีคนแย้ง คนต้านอยู่บ้าง แต่เมื่อโครงการถึงจุด end game ทุกอย่างก็ดูสวยงาม

ตอนนี้ HGP read ได้บันทึกว่าเป็นหนึ่งในความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของมวลมนุษยชาติ และข้อมูลที่ได้จากโครงการนี้ ก็ได้ปฏิวัติวงการวิทยาศาสตร์และการแพทย์ไปแล้ว ไปอย่างกู่ไม่กลับ

 

ในคราวนี้ เจฟและทีมนักวิทยาศาสตร์นับร้อยที่เข้าร่วมประชุมลับในวันนั้นได้เห็นพ้องต้องกันว่าอยากที่จะผลักดันให้มีโครงการใหม่ระดับเมกะโปรเจ็กต์ทางชีววิทยาขึ้นมาอีกโครงการหนึ่ง แน่นอน มีอ่าน ต้องมีเขียน เจฟเสนอไอเดียสุดอลังการเพื่อเขียนจีโนมมนุษย์ขึ้นมาใหม่ เขาเรียกโครงการนี้ว่า HGP write เพื่อให้ล้อไปกับ HGP read

แม้ว่าการ “อ่าน” และการปรับแต่งดีเอ็นเอนั้นจะพัฒนาไปไวแบบก้าวกระโดด แต่การ “เขียน” หรือการสังเคราะห์ดีเอ็นเอด้วยวิธีทางเคมีนั้นกลับยังมีข้อจำกัดอยู่อย่างมาก ส่วนใหญ่จะสร้างได้แค่สายสั้นๆ และหากอยากสร้างสายยาวต้องหาวิธีเอามาประกอบกันเองอีกทีในภายหลัง และด้วยเหตุนี้ การศึกษาบทบาทของดีเอ็นเอโดยใช้การสังเคราะห์จีโนมขึ้นมาใหม่นั้นจึงยังคงเป็นเรื่องที่ท้าทาย และที่สำคัญ “ใช้ต้นทุนมหาศาล”

เจฟมองว่านี่คือเทคโนโลยีที่จะมาขยายโอกาสต่อยอดเทคโนโลยีตัดแปะหรือแก้ไขยีนโดยเทคนิคพันธุวิศวกรรม ถ้าจะให้เกิดได้จริง ต้องลดต้นทุนให้ได้ HGP write จึงไม่ได้มีเป้าหมายแค่จะเขียนจีโนมมนุษย์ขึ้นมาใหม่แต่จะพัฒนาเทคโนโลยีที่จะช่วยลดต้นทุนในการสังเคราะห์ดีเอ็นเอสายยาวระดับร้อยล้านถึงแสนล้านคู่เบสให้ได้ถึงพันเท่าในสิบปี

ซึ่งหากสำเร็จ ทีมนักวิจัยก็จะสร้างระบบในการศึกษารหัสพันธุกรรมแบบครบวงจร “สังเคราะห์” “ทดสอบ” “แก้ไข” ได้ตามใจ ซึ่งจะขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงแบบก้าวกระโดดของเทคโนโลยีอณูชีววิทยา เทคโนโลยีชีวภาพและการแพทย์

ซึ่งถ้าเทคโนโลยีการสังเคราะห์ดีเอ็นเอถูกลงได้ขนาดที่เจฟต้องการจริง อีกทั้งยังสามารถสร้างจีโนมของแบคทีเรีย จุลินทรีย์หรือพวกไวรัสที่มีขนาดไม่ใหญ่นักเพื่อเอาไปใช้ประโยชน์ในเชิงอุตสาหกรรม และเมื่อเป็นการสังเคราะห์ใหม่ทั้งจีโนม สิ่งมีชีวิตพวกนี้อาจจะถูกออกแบบมาเพื่อให้โดนแปลงรหัสไปจะได้ไม่สามารถอยู่รอดและแพร่กระจายไปในระบบนิเวศน์ในธรรมชาติได้อีกด้วย

นี่จะเป็นจารึกหน้าใหม่ของวงการชีววิทยาสังเคราะห์

 

ทางทีมวิจัยเผยต่ออีกว่าพวกเขาไม่ได้มีแผนหรือแรงจูงใจที่จะสร้างมนุษย์สังเคราะห์ในอุดมคติขึ้นมาเลยแม้แต่น้อย แต่มีแผนที่จะใช้เทคโนโลยีการเขียนดีเอ็นเอนี้สร้างนวัตกรรมเพื่อยกระดับคุณภาพชีวิตของมนุษย์

อาทิ สร้าง “ultra-safe cell” หรือเซลล์ไลน์ที่ถูกแปลงรหัสไปจนมีความปลอดภัยถึงขั้นสุด ไวรัสในธรรมชาติไม่สามารถติดเชื้อได้ ทนต่อรังสี อุณหภูมิเยือกแข็ง การถดถอย หรือแม้แต่มะเร็ง เพื่อเอามาใช้ในการบำบัดรักษาผู้ป่วยในคลินิก

นอกจากนี้ การเขียนจีโนมของเซลล์ขึ้นมาใหม่นั้นยังอาจนำมาใช้สร้างเซลล์ที่ถูกออกแบบมาเพื่อให้สามารถเติบโตและใช้สารอาหารจากวัตถุดิบราคาถูก เพื่อสร้างวัคซีน ยา หรือสารออกฤทธิ์อื่นๆ ที่มีมูลค่าสูงทางการแพทย์ได้อีกด้วย ถ้าลงทุนถูก แค่นี้ก็คืนทุนไม่รู้เท่าไรแล้ว

และถ้ายังไม่น่าสนใจพอ จอร์จยังเผยต่ออีกว่า ต่อให้ยังไปไม่ถึงการสร้างเซลล์ไลน์มนุษย์ แค่สร้างเซลล์จุลินทรีย์ที่แปลงรหัสไปจนต้านการติดเชื้อไวรัสในธรรมชาติได้ ก็เป็นคุณูปการอย่างสูงแล้วในวงการเทคโนโลยีชีวภาพ เพราะการปนเปื้อนเชื้อไวรัสในอุตสาหกรรมนั้นก็สร้างความเสียหายทางเศรษฐกิจได้อย่างมากมายมหาศาลเช่นกัน

เจฟและจอร์จ ประมาณการงบฯ ตั้งต้นของโครงการ HGP-write ไว้ที่ร้อยล้านดอลลาร์สหรัฐ ซึ่งน่าจะถูกกว่า HGP-read ที่ใช้งบประมาณบานปลายไปถึงสามพันล้านดอลาร์สหรัฐ

และคาดหวังว่าจะเป็นโครงการความร่วมมือระดับโลก เจฟเผยว่าในระยะ pilot นี้มีโครงการ ultra-safe cell เป็นโครงการชุมชน ที่อยากให้นักวิจัยจากทั่วโลกเข้ามาร่วมด้วยช่วยกันทำ

และในเวลานี้ เจฟได้เริ่มวางระเบียบและแนวทางในการออกแบบและสร้างจีโนมมนุษย์สังเคราะห์ไว้แล้วอย่างเป็นระบบ รวมถึงได้ออกแบบวิธีการสร้างความหลากหลายในจีโนมเอาไว้แล้วโดยใช้เทคนิค SCRaMble เช่นเดียวกันกับที่เขาทำกับยีสต์เวอร์ชั่น 2.0 เพื่อให้นักวิจัยทุกคนที่เข้ามาร่วมในภาคี (Consortium) เขียนจีโนมมนุษย์ใหม่นั้น สามารถออกแบบชิ้นส่วนจีโนมมนุษย์ในส่วนที่ตนเองได้รับมอบหมายไปได้อย่างเป็นมาตรฐานเดียวกันทั้งโลก

เท่าที่ติดตามความก้าวหน้าของ HGP write อยู่ คิดว่าคงอีกพักใหญ่กว่าเราจะได้เห็นผลงานชิ้นโบแดงของภาคี แต่อะไรก็เกิดขึ้นได้ในวงการวิทยาศาสตร์ ใครจะรู้ หากมีนักวิจัยสักคนมีแนวคิดทะลุกรอบคิดเทคโนโลยีที่จะลดราคาการสังเคราะห์ดีเอ็นเอลงได้พันเท่าอย่างที่เจฟและภาคีนำเสนอในวันพรุ่งนี้ได้

จุดเปลี่ยนที่จะเป็นการปฏิวัติวงการเทคโนโลยีชีวภาพอาจจะมาถึงไวกว่าที่คิด!