ทะลุกรอบ | ป๋วย อุ่นใจ

 

วิศวกรรมแคปซูลหุ่นยนต์นำส่งยาแห่งอนาคต

 

“กําลังจะฉีดแล้วนะคะ นิดเดียวเหมือนมดกัดนะคะ” พยาบาลสาวกล่าวเสียงร่าเริง “เข็มที่ 4 แล้ว วันนี้เป็นวัคซีนของ…นะคะ”

เข็มโลหะเย็นเยียบ ค่อยๆ เสียบผ่านผิวหนังอุ่นๆ ของผม ผมเบือนหน้าหนีไปอีกข้าง ด้วยความสยดสยอง ความรู้สึกเจ็บๆ แสบๆ ค่อยๆ เกิดขึ้นที่แขนของผม มันไม่ได้เจ็บเหมือนมดกัด แล้วก็ไม่ได้เจ็บถึงขนาดที่จะทนไม่ได้ แต่แม้ว่าตาจะไม่มอง สมองพยายามคิดเรื่องอื่น

แต่ในความรู้สึกกลับรับรู้ได้ในทุกขณะจิต ตั้งแต่ตอนที่เข็มเริ่มสัมผัสบนผิวหนัง ค่อยๆ แทงทะลุเข้าไป ไปจนถึงตอนถอนออก “เสร็จแล้วค่ะ ไม่เจ็บเลยใช่มั้ยคะ” เธอบอกเสียงเจื้อยแจ้ว พร้อมกับค่อยๆ เงยหน้าขึ้นมามองหน้าผม

“อุ๊ย หน้าซีดเป็นไก่ต้มเลยค่ะ โอเคมั้ยคะเนี่ย” พยาบาลสาวถาม “เรื่องเล็กครับ สบายๆ” ผมตอบเสียงเรียบเฉย หน้าซีดหรือเปล่าไม่รู้ รู้แต่มือเย็นจนรู้สึกได้ ทุกอย่างมันเกิดขึ้นเองโดยอัตโนมัติ ผมไม่ได้กลัวเข็ม และไม่ใช่แอนตี้แวค

แต่ถ้ามีทางเลือกที่จะไม่ฉีดได้ ของมีคมพวกนี้ไม่มีทางได้สัมผัสเนื้อผมแน่นอน

และวันนี้ ผมก็เปิดไปเห็นข่าวที่น่าตื่นเต้น “โรโบแคป (Robocap) แคปซูลหุ่นยนต์นำส่งยา” นวัตกรรมใหม่ที่อาจจะทำให้ฝันของคนกลัวเข็มกลายเป็นจริง ที่เพิ่งตีพิมพ์เผยแพร่ออกมาในวารสาร Science Robotics เมื่อไม่กี่วันก่อน

แม้ว่าดูเผินๆ แคปซูลหุ่นยนต์นี้จะมีหน้าตาละม้ายคล้ายตัวอ่อนแมลง แต่ฟังก์ชั่นของมันทำให้ภาพหุ่นยนต์จิ๋วที่พอกลืนเข้าไป แล้วสามารถช่วยแก้ไขความบกพร่องในในร่างกายได้อย่างน่าอัศจรรย์ที่เห็นได้บ่อยในยุคเทคโนโลยีนาโนเฟื่องฟูเริ่มย้อนกลับเข้ามาในห้วงคิด

ทั้งตกใจระคนตื่นเต้น เทคโนโลยีแบบนี้อาจจะกลายเป็นจริงในไม่ช้า และถ้าสำเร็จจริง มันอาจจะเป็นอะไรที่พลิกโฉมวงการแพทย์ไปเลย

“ถ้าเราสามารถทำให้มันง่ายขึ้นสำหรับผู้ป่วยในการรับยา พวกเขาก็น่าที่จะยอมรับยาตามที่ควรจะเป็น และผู้ให้บริการทางการแพทย์จะสามารถปรับใช้วิธีการรักษาให้มั่นใจได้ว่าจะมีประสิทธิภาพ” จิโอวานนี ทราเวอร์โซ (Giovanni Traverso) วิศวกรชีวภาพ ผู้เชี่ยวชาญด้านการสร้างแคปซูลจากเอ็มไอที กล่าว

ที่จริง ไอเดียสร้างแคปซูลหุ่นยนต์นี้มีมาสักระยะแล้ว และแล็บที่พยายามทำงานนี้มาโดยตลอดแบบกัดไม่ปล่อยก็คือแล็บของ จิโอวานนีเอง และแล็บของอาจารย์ของเรา โรเบิร์ต แลงเกอร์ (Robert Langer) วิศวกรชีวการแพทย์ชื่อดัง ผู้บุกเบิกวงการวิศวกรรมเนื้อเยื่อ และหนึ่งในผู้ร่วมก่อตั้งบริษัทโมเดอร์นา

ในปี 2014 จิโอวานนี ซึ่งในเวลานั้นยังเป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกของโรเบิร์ต ได้ออกแบบแคปซูลเข็มฉีดยาจิ๋ว (microneedle) ที่เคลือบด้วยสารเคลือบผิวที่ละลายได้ในสภาวะต่างๆ กัน และเมื่อสารเคลือบละลายเข็มฉีดยาจิ๋วก็จะโผล่ปลายแหลมออกมาสามารถฉีดสารยา วัคซีนหรือแม้แต่ฮอร์โมนอย่างอินซูลินให้กับคนไข้ได้โดยไม่สร้างความเจ็บปวดที่อาจจะช่วยเพิ่มคุณภาพชีวิตให้กับผู้ป่วยเบาหวานมากกว่า 400 ล้านคนทั่วโลก

“นี่อาจจะเป็นหนทางที่จะช่วยให้ผู้ป่วยหลีกเลี่ยงการฉีดยาเข้าใต้ผิว หรือแม้แต่การให้สารยาทางเส้นเลือดได้” จิโอวานนีกล่าว แม้ว่าเข็มฉีดยาจิ๋วจะเป็นของมีคม จึงมีความเสี่ยงที่จะบาดสร้างความเสียหายในบริเวณที่มันเคลื่อนผ่าน ทว่า จากการทำการทดลองในทางเดินอาหารของหมู พบว่าเราอาจจะกังวลมากไป เข็มฉีดยาจิ๋วนั้นทำงานได้ดีและไม่ได้สร้างความเสียหายอะไรที่น่ากังวล

ในปี 2019 จิโอวานนีได้ออกแบบแคปซูลเสียใหม่ ฉลองการเลื่อนขั้นไปเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่เอ็มไอที คราวนี้เป็นแคปซูลเข็มเดียวที่ยืดเข้าออกได้ (retractable needle) ลักษณะหน้าตาดูละม้ายคล้ายไข่แมลง ขนาดประมาณผลบลูเบอร์รี่ลูกเล็กๆ

จิโอวานนีเผยว่าที่จริงแล้ว แรงบันดาลใจของหุ่นยนต์นี้ ไม่ได้มาจากไข่แมลง แต่มาจากรูปลักษณ์ที่เป็นเอกลักษณ์ของเต่าเสือดาว (leopard tortoise) ที่มีกระดองเป็นโดมใหญ่ และไม่ว่าจะอยู่ในท่าไหน ก็จะสามารถคว่ำกลับมาเดินใหม่ได้เองเหมือนเดิม จะล้ม จะลุก หรือโดนจับหงาย ยังไงก็คว่ำกลับมาได้ แนวๆ ตุ๊กตาล้มลุกนั่นแหละ

แคปซูลดีไซน์ใหม่ของจิโอวานนี ไม่ว่าจะกลืนหรือสวาปามเข้าไปในกระเพาะท่าไหน ก็จะทำตัวเหมือนเป็นตุ๊กตาล้มลุกในทางเดินอาหารที่จะหันด้านเข็มเข้าหาผนังทางเดินอาหารและฉีดยาเข้าไปให้ผู้ป่วยได้อย่างแม่นยำ

แคปซูลตุ๊กตาล้มลุกนี้สามารถปล่อยอินซูลินราวๆ 300 ไมโครกรัม เข้าไปในกระแสเลือดได้หมดในราวๆ 1 ชั่วโมง ซึ่งเหลือเฟือมากสำหรับการให้ฮอร์โมนสำหรับผู้ป่วยเบาหวานต่อวัน

“เราหวังเหลือเกินว่าสักวันหนึ่ง แคปซูลแบบใหม่นี้จะเป็นทางเลือกในการช่วยผู้ป่วยโรคเบาหวาน หรือใครก็ตามที่จำเป็นต้องใช้การรักษาที่ยังต้องให้ผ่านเข็มฉีดยาหรือเข็มน้ำเกลือ” โรเบิร์ตกล่าว

และเมื่อต้นปี 2022 งานวิจัยที่ทำให้หัวใจพองสำหรับคนที่เกลียดการฉีดวัคซีนก็ออกมา ทีมของจิโอวานนิได้ทดสอบแคปซูลตุ๊กตาล้มลุกของเขากับวัคซีนเอ็มอาร์เอ็นเอในกระเพาะอาหารของหมู

พวกเขาสร้างอนุภาคนาโนขึ้นมาโดยการผสมเอ็มอาร์เอ็นเอของยีนที่เขาสนใจกับสารโพลิเมอร์ที่เรียกว่าโพลิเบต้าอะมิโนเอสเตอร์ที่แตกแขนง เขาพบว่าอนุภาคนาโนนี้สามารถช่วยในการนำส่งเอ็มอาร์เอ็นเอเข้าสูงเซลล์ต่างๆ ในทางเดินอาหารได้เป็นอย่างดี อาจจะได้โดสมากถึง 150 ไมโครกรัมของเอ็มอาร์เอ็นเอ ซึ่งถ้าเทียบกับที่ใช้กันอยู่ทั่วไปในวัคซีนอาร์เอ็นเอต้านโควิดในปัจจุบันนั้น ถือว่าผ่านฉลุย

วัคซีนเอ็มอาร์เอ็นเอที่ใช้กันอยู่ในท้องตลาดในเวลานี้ มีปริมาณเอ็มอาร์เอ็นเออยู่เพียงแค่ 30-100 ไมโครกรัมเท่านั้น

ซึ่งน่าสนใจ เพราะโควิดติดทางเดินหายใจ และไวรัสอีกหลายชนิดก็ติดผ่านทางเดินอาหาร การสร้างภูมิคุ้มกันในเลือดโดยการฉีดวัคซีนนั้น แม้จะกระตุ้นให้เกิดภูมิคุ้มกันระบบ (systemic immunity) ในกระแสเลือดซึ่งก็พอจะช่วยป้องกันโรคได้แหละในระดับหนึ่ง แต่ถ้าหากอยากให้ภูมิคุ้มกันเกิดขึ้นตรงจุด ก็ต้องกระตุ้นให้ตรงที่ ถ้าอยากมีภูมิในทางเดินหายใจ และในทางเดินอาหารก็ต้องกระตุ้นภูมิผ่านทางระบบเหล่านั้น

“มีเซลล์ภูมิคุ้มกันมากมายในทางเดินอาหาร และการกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันในทางเดินอาหารนั้นก็เป็นอีกวิธีหนึ่งที่เป็นที่รู้กันดีว่าจะช่วยสร้างภูมิต้านทาน” อเล็ก อบรัมสัน (Alex Abramson) หนึ่งในทีมวิจัยของจิโอวานนีเผย “การกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิแบบแรงๆ โดยการนำส่งวัคซีนผ่านทางกระเพาะอาหารอย่างเดียวนั้นเป็นไปได้” เขายืนกราน

กระนั้น ปัญหาก็ยังมี เพราะตามผนังของเนื้อเยื่อในทางเดินอาหารมักจะมีเมือกเคลือบอยู่ และเมือกนี้เป็นอุปสรรคยิ่งใหญ่ของการนำส่งยา เพราะถ้าเป็นยาที่เป็นโปรตีนขนาดใหญ่หรือแม้แต่วัคซีนอาร์เอ็นเอ ไม่ว่ายาจะดีแค่ไหน ถ้าติดเมือก และไม่มีโอกาสสัมผัสและเข้าไปในเซลล์ได้ ก็จบเห่เหมือนกัน

จิโอวานนีจึงได้ติดต่อกับ ชริยา ศรีนิวาสัน (Shriya Srinivasan) วิศวกรชีวภาพอีกคนที่เอ็มไอที

ชริยาเพิ่งได้รับตำแหน่งหนึ่งใน 30 บุคคลที่อายุน้อยกว่า 30 ปีที่น่าจับตามองที่สุดในปี 2022 โดยนิตยสารฟอร์บส์ (Forbes) งานวิจัยของเธอนั้นโฟกัสไปในด้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อ และที่เธอชำนาญเป็นพิเศษ ก็คือเรื่องของการออกแบบวงจรเชื่อมต่อสมองกับคอมพิวเตอร์ (brain-computer interface) เพื่อเชื่อมโยงระบบประสาทของคนกับแขนกลให้สามารถทำงานสอดประสานกันได้แบบไม่มีสะดุด

จิโอวานนีไม่ได้อยากได้แขนกล แต่เขาอยากให้ชริยาช่วยเขาคิดเพื่อหาทางสร้างแคปซูลหุ่นยนต์กำจัดเมือก

“ถ้าขจัดเมือกออกไปได้ เราจะกระจายยาในบริเวณนั้นได้ดีขึ้นอย่างมหาศาล และจะมีส่วนช่วยอย่างมากในการเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซึมยา ไม่ว่าจะเป็นสารโมเลกุลเล็ก หรือมหโมเลกุล” จิโอวานนีกล่าว

“ฉันนั่งดูวีดีโอเครื่องขุดเจาะอุโมงค์ทำงานอยู่ แล้วก็เริ่มคิดว่าถ้าเราเจาะผ่านเมือกเข้าไป เราก็จะส่งยาตรงเข้าไปที่เซลล์บุผิวได้เลย” ชริยาเล่า “แนวคิดก็คือเมื่อคุณกลืนเอาแคปซูลเข้าไป เปลือกของแคปซูลก็จะละลายในทางเดินอาหารของคุณ และเปิดให้เห็นถึงลักษณะเฉพาะต่างๆ บนตัวหุ่นที่จะช่วยขุดเมือกทิ้งจนสะอาด”

ไอเดียดีไซน์ “แคปซูลหุ่นยนต์ขุดเมือก” ของชริยา ทั้งอลังการและหลุดโลกมากๆ แต่ไม่ใช่ว่าจะเป็นไปไม่ได้ เธอเรียกหุ่นยนต์ของเธอว่าโรโบแคป

 

โรโบแคปเป็นหุ่นยนต์ที่มีรูปร่างเหมือนแคปซูลปกติทั่วๆ ไป ขนาดราวๆ แคปซูลอาหารเสริมพวกมัลติวิตามิน ส่วนฟังก์ชั่นของมันก็ไม่ได้มีอะไรพิสดาร ก็คือค่อยๆ ปล่อยสารยา (ซึ่งในการทดลองของชริยาและจิโอวานนีได้ทดสอบกับยาปฏิชีวนะ แวนโคมัยซิน และฮอร์โมนอินซูลิน) ออกมาอย่างช้าๆ แบบควบคุมได้

แต่ที่ประหลาดในดีไซน์นี้ก็คือบนผิวของโรโบแคปมีเดือย มีเกลียว และมีพื้นผิวที่ถูกออกแบบมาเฉพาะเพื่อขุดเมือกแบบเฉพาะที่ตรงจุดที่มันตกนั่นแหละ

โดยปกติแล้วโรโบแคปจะถูกเคลือบด้วยเจลาติน ซึ่งจะละลายในสภาวะกรดของกระเพาะอาหาร และเมื่อเจลาตินละลายออกหมด ความเป็นกรดนี้จะกระตุ้นให้มอเตอร์ที่อยู่ด้านในแคปซูลทำงานโดยจะเริ่มหมุนไปรอบๆ โดยพวกเดือยและเกลียวจะช่วยขุดเอาเมือกออกมา ทำให้บริเวณนั้นไร้เมือกไปชั่วขณะ

จากการทดลองในสัตว์พวกเขาพบว่าแคปซูลหุ่นยนต์ขจัดเมือกนี้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของการนำส่งยาได้มากถึง 20-40 เท่าเลยทีเดียว โดยไม่กระตุ้นให้เกิดการระคายเคืองหรือการอักเสบเลยแม้แต่น้อย ส่วนชั้นเมือกที่หายไปก็ไม่ได้จะหายไปอย่างถาวร เพียงแค่ไม่กี่ชั่วโมง ก็จะกลับมาเคลือบผิวได้อย่างสมบูรณ์เหมือนเดิมอีกครั้ง

นี่คือความหวังใหม่ในการนำส่งยา (และวัคซีน) ที่ทางทีมจิโอวานนีคาดว่าจะช่วยให้คุณภาพชีวิตของผู้ป่วยดีขึ้นได้แบบพลิกหน้ามือเป็นหลังมือ เขายืนกรานว่าทีมวิจัยของเขาจะผลักดันเทคโนโลยีนี้ต่อไป และให้ความหวังว่า เราอาจจะได้เห็นโรโบแคปรักษาโรคกระเพาะ หรือโรโบแคปรักษาโรคเบาหวานออกมาขายในโรงพยาบาลในอีกไม่ช้าไม่นาน

ใครจะรู้ งานนี้อาจจะเป็นแรงบันดาลใจให้เกิดนักวิจัยรุ่นใหม่ แคปซูลหุ่นยนต์ตัวใหม่ๆ ที่จะช่วยพลิกโฉมวงการแพทย์แห่งอนาคตไปอย่างกู่ไม่กลับเลยก็เป็นได้

 

สะดวก ฉับไว คุ้มค่า สมัครสมาชิกนิตยสารมติชนสุดสัปดาห์ได้ที่นี่https://t.co/KYFMEpsHWj

— MatichonWeekly มติชนสุดสัปดาห์ (@matichonweekly) July 27, 2022