สุขภาพของ “จุดซ่อนเร้น” ของอิสตรี ถือเป็นสิ่งสำคัญ…??

มูลนิธิบิลล์และเมลินดา เกตส์ (Bill and Melinda Gates Foundation) เลยให้ทุนสนับสนุนการทำวิจัยก้อนโตกับ “โดนัลด์ อิงเบอร์ (Donald Ingber)” หรือ “ดอน” วิศวกรชีวภาพจากสถาบันวีสส์ (Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering) มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด (Harvard University) เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีชิพจำลองอวัยวะ (organ on chip) เพื่อรักษาสุขภาพของจุดซ่อนเร้นของหญิงสาวทุกคน

ซึ่งชิพจำลองอวัยวะเวอร์ชั่นล่าสุดที่ทีมวิจัยของดอนได้พัฒนาขึ้นมา จนเป็นที่โจษจันถึงกันอย่างแพร่หลาย ก็คือ “ชิพจำลองช่องคลอด” หรือที่ทีมวิจัยเรียกในเปเปอร์ว่า “Vagina on a chip”

ไม่น่าแปลกใจที่ชิพสุดประหลาดนี้จะพัฒนาขึ้นมาจากแล็บของดอน เพราะเขาคือหนึ่งในบิ๊กช็อตผู้ร่วมบุกเบิกวงการชิพจำลองอวัยวะมานานแสนนาน สร้างสรรค์ผลงานมามากมายจนในเวลานี้ เทคโนโลยีชิพจำลองอวัยวะนี้ ถือเป็นหนึ่งเทคโนโลยีดาวรุ่งพุ่งแรงที่สุดในวงการฟาร์มายุคนี้

เทคโนโลยีนี้ได้บูรณาการสารพัดศาสตร์เข้าด้วยกัน ตั้งแต่ชีววิทยาระดับเซลล์ จุลชีววิทยา ชีวเคมี วัสดุศาสตร์ ไปจนถึงกลศาสตร์ของไหล เพื่อลอกเลียนแบบและจำลองระบบอวัยวะที่ซับซ้อนของมนุษย์ลงไปบนชิพขนาดเล็ก คนที่ทำงานนี้ได้ต้องมีแนวคิดแบบข้ามศาสตร์จริงๆ

ปัญหาคือการเลี้ยงเซลล์หรือออร์แกนอยด์ (organoid หรืออวัยวะเพาะเลี้ยงจิ๋ว ขนาดมักจะเล็กจิ๋วและไม่ซ้บซ้อน เทียบไม่ได้เลยกับอวัยวะจริง) ก็ยากที่ลอกเลียนแบบสภาวะที่แท้จริงของธรรมชาติได้

“เวลาที่คุณเลี้ยงเซลล์ลงในจานเพาะเลี้ยง พวกมันจะอยู่ในสภาวะแวดล้อมที่คงที่ และจะไม่มีปฏิสัมพันธ์ใดๆ กันในแบบที่พบในร่างกายเลย” เจราลดีน แฮมิลตัน (Geraldine Hamilton) ผู้ร่วมก่อตั้ง และอดีตผู้บริหาร “อีมูเลต (Emulate)” สตาร์ตอัพระดับแนวหน้าทางด้านชิพจำลองอวัยวะกล่าว

หลังจากที่นำทีมพัฒนาชิพจำลองอวัยวะอยู่หลายปีที่วีสส์ เจราลดีนเริ่มเล็งเห็นลู่ทางในเชิงธุรกิจ เธอตัดสินใจอำลาสถาบันวิจัยชื่อดังอย่างฮาร์วาร์ดเพื่อไปร่วมก่อตั้งอีมูเลตเพื่อผลักดันเทคโนโลยีชิพจำลองอวัยวะออกสู่ตลาด

เป็นที่รู้กันว่า การพัฒนายาตัวหนึ่งนั้นต้องใช้งบประมาณมหาศาล โดยเฉลี่ยมากถึงเกือบ 360 ล้านดอลลาร์สหรัฐ (หรือราวๆ เกือบๆ หนึ่งหมื่นสองพันห้าร้อยล้านบาท) เลยทีเดียว และงบประมาณมหาศาลนี้ มักจะไปบานปลายที่สุดในระยะการทดลองจริงกับมนุษย์ แต่น่าเสียดายที่สารยาส่วนใหญ่กว่า 90 เปอร์เซ็นต์ที่ถูกพัฒนาขึ้นมาโดยบิ๊กฟาร์มาต่างๆ ต่างก็มักจะมาตกม้าตายกันตอนเฟสทดลองกับมนุษย์นี่แหละ ซึ่งสิ้นเปลืองมากกกกก…

แต่ถ้าเราสามารถทดลองให้รู้ได้ว่ายาตัวไหน ขนานใด จะเวิร์กจริงๆ ตอนเข้าทดลองในมนุษย์ได้ ตั้งแต่ในขั้นพรีคลินิก ขอแค่ช่วยเพิ่มโอกาสเจอยาที่ใช้ได้จริงๆ แบบผ่านอนุมัติได้แค่สัก 10 เปอร์เซ็นต์นี่ก็นับเป็นการประหยัดต้นทุนไปได้อย่างมโหฬารแล้ว

ในเวลานี้ก็เลยมีการพัฒนาชิพจำลองอวัยวะเวอร์ชั่นต่างๆ ออกมาแล้วมากมาย ทั้งตับ ปอด ไต ลำไส้ใหญ่และอีกหลายชิ้นส่วน แต่งานส่วนใหญ่จะเป็นงานวิจัยมาจากมหาวิทยาลัยและองค์กรการศึกษาเสียมากกว่า ส่วนที่ถ่ายทอดเทคโนโลยีต่อไปในเชิงพาณิชย์นั้นถือว่ายังมีน้อยมากๆ

อีมูเลตก็เลยถูกก่อตั้งขึ้นมาเพื่อออกแบบ พัฒนาและหาทางผลักดันระบบชิพจำลองอวัยวะให้เข้าสู่ตลาด สร้างแรงกระเพื่อมในวงการยา และให้ประโยชน์ย้อนกลับไปให้ถึงมือผู้ป่วยจริงๆ ให้ได้

 

สําหรับเจราลดีน “ชิพจำลองอวัยวะ” น่าจะเป็นคำตอบที่ดีที่สุดที่น่าจะช่วยแก้ปัญหานี้ “เครื่องมือที่เรามีในมือในปัจจุบันนั้น ยังไม่สามารถระบุและทำให้เราเห็นภาพรวมทั้งหมดของปัญหาได้” เจราลดีนกล่าวต่อ “ลองคิดถึงชิพที่เหมือนบ้านพักร้อนสำหรับอวัยวะต่างๆ สิ เราสามารถควบคุมวิถีทางที่เซลล์จะสื่อสารกันได้ โดยใช้แรงทางกายภาพที่เกี่ยวข้อง”

ชิพจำลองปอดของอีมูเลตสามารถเก็บรายละเอียดการหายใจเข้าเเละออกได้อย่างแยบยล ถึงขนาดที่ว่ามีการไหลเวียนของเลือดและออกซิเจนในท่อขนาดจิ๋วในแผงวงจรของชิพได้เหมือนจริงอย่างน่าอัศจรรย์

และในกรณีของ “ชิพช่องคลอด” ทีมวีสส์ เผยว่านี่คือความท้าทายยิ่งใหญ่ในวงการวิศวกรรมชีวภาพ อวัยวะแห่งอิสตรีนี้คือหนึ่งในอวัยวะที่ศึกษายากที่สุดในห้องทดลอง เพราะเซลล์ของช่องคลอดนั้นจะมีความสัมพันธ์อย่างลึกซึ้งกับสังคมของจุลินทรีย์ที่ทั้งซับซ้อนและมีเอกลักษณ์เฉพาะที่อาศัยอยู่ในบริเวณช่องคลอดที่เรียกว่า “ไมโครไบโอม”

และเมื่อสภาวะในช่องคลอดเปลี่ยนไป ไมโครไบโอมแห่งจุดซ่อนเร้น (vaginal microbiome) นั้นก็จะเปลี่ยนไปด้วย ซึ่งอาจทำให้เกิดปัญหาความผิดปกติต่างๆ ในช่องคลอดได้ อาทิ ตกขาว กลิ่นคาวปลา หรือแม้แต่ภาวะช่องคลอดอักเสบจากแบคทีเรีย (Bacterial vaginosis) หรือ BV ซึ่งถ้าพบในหญิงมีครรภ์อาจจะส่งผลให้คลอดก่อนกำหนดได้ด้วย

การพัฒนาการรักษา BV นั้นไม่ใช่เรื่องง่ายเลย เพราะไมโครไบโอมของช่องคลอดนั้น ขึ้นชื่อลือชาในความซับซ้อนอย่างเหลือคณา ทว่า ใช่ว่าทุกคนจะยอมถอย

 

ทีมวิจัยนำโดยฌากส์ แรเวล (Jacques Ravel) จากมหาวิทยาลัยแมรี่แลนด์ (The University of Maryland) ได้พยายามหาข้อมูลทางพันธุกรรมของไมโครไบโอมทั้งหมดในคน จากการสว็อปช่องคลอดจากคนไข้จำนวนมากถึง 264 ตัวอย่าง และในที่สุด พวกเขาก็ทำสำเร็จ และได้เผยแพร่ฐานข้อมูลไมโครไบโอมแห่งจุดซ่อนเร้น ในปี 2020 ในอภิมหาโครงการ “The human vaginal non-redundant gene catalog” หรือที่เรียกสั้นๆ ว่า “เวอร์โก (VIRGO)”

งานนี้น่าตื่นเต้นมาก เพราะนอกจากจะได้ฐานข้อมูลที่โดดเด่นมากๆ แล้ว พวกเขาค้นพบยีนกว่าล้านยีนจากแบคทีเรียจากไมโครไบโอมที่มีส่วนเกี่ยวข้องกับสุขอนามัยของช่องคลอดกว่า 308 ชนิด และด้วยความซับซ้อนอย่างที่สุดของไมโครไบโอมของช่องคลอด การพัฒนาวิธีการป้องกันและรักษาเสียสมดุลจุลินทรีย์ หรือภาวะช่องคลอดอักเสบจากแบคทีเรีย นั้นจึงไม่ใช่เรื่องง่าย

แต่ไม้เด็ดของฌากส์ ก็คือเขาพบแบคทีเรียตัวหลัก Lactobacillus crispatus 3 สายพันธุ์ที่นอกจากจะเอื้อประโยชน์และช่วยรักษาสมดุลของความเป็นกรดด่างที่เหมาะสมในช่องคลอดและช่วยทำให้แบคทีเรียไม่ดี ไม่สามารถยึดหัวหาดและขยายเผ่าพันธุ์ข้างในช่องคลอดได้ ยิ่งไปกว่านั้นเขายังเจอแบคทีเรียตัวแสบที่ทำให้เกิด BV อาทิ แบคทีเรีย Gardnerella vaginalis แบคทีเรีย Prevotella bivia และแบคทีเรีย Atopobium vaginae อีกด้วย

ถ้ามองในมุมธุรกิจ แค่สามารถพัฒนาต้นแบบชิพจำลองช่องคลอด เพื่อพัฒนายาต้าน BV ได้ แค่นั้นก็บิลเลี่ยนแนร์แล้ว เพราะภาวะช่องคลอดอักเสบนั้นเกิดได้กับผู้หญิงในวัยเจริญพันธุ์เกือบ 30 เปอร์เซ็นต์ทั่วโลก และมีมูลค่าตลาดต่อปีเกือบห้าพันล้านดอลลาร์สหรัฐ หรือราวเกือบแสนเจ็ดหมื่นล้านบาทเลยทีเดียว

และที่สำคัญ ไมโครไบโอมของช่องคลอดมนุษย์นี้ ไม่เหมือนกันเลยกับไมโครไบโอมที่พบเจอในสัตว์ประเภทอื่น ซึ่งหมายความว่าความหวังที่จะเอาสัตว์มาเป็นแบบจำลองเพื่อทดสอบยาหรือการรักษา BV หรือโรคอื่นๆ ที่เกี่ยวกับช่องคลอดนั้นยังไงก็ไม่มีทางที่จะเหมือนจริง

 

“ชิพจำลองช่องคลอด” ของดอนนี้จึงได้ถูกออกแบบขึ้นมาเพื่อให้เหมือนจริงมากที่สุด โดยการเลี้ยงเนื้อเยื่อเป็นสามมิติในชิพด้านบนจะใส่เซลล์เยื่อบุช่องคลอด (vaginal epithelial cell) เข้าไป ตรงกลางจะกรุด้วยเยื่อเลือกผ่าน และที่ด้านล่างจะเติมเซลล์ไฟโบรบลาสต์จากมดลูก (uterine fibroblast) เข้าไป โครงสร้างแบบนี้เลียนแบบโครงสร้างของผนังช่องคลอดมาเรียกว่าแทบจะเป๊ะๆ

ชิพของเขาสามารถตอบสนองกับฮอร์โมนได้เป็นอย่างดีตามความคาดหมาย ผลการตอบสนองในระดับยีนก็ถือว่าใกล้เคียงกับผลจากอวัยวะจริงจากร่างกายมนุษย์ ซึ่งน่าตื่นเต้นมากๆ แต่เพื่อจำลองปฏิสัมพันธ์ระหว่างไมโครไบโอมกับเซลล์มนุษย์ให้ได้สมจริงที่สุด ดอนมีแผนพิเศษ เขาเริ่มติดต่อฌากส์เพื่อขอเชื้อของทีมฌากส์มาทดสอบระบบ

แจ๊กพ็อต ชิพที่ใส่แบคทีเรีย Lactobacillus crispatus ทั้ง 3 สายพันธุ์ที่ได้มาจากแมรี่แลนด์สามารถจับคู่อยู่ร่วมกับเซลล์ช่องคลอดในชิพได้เป็นอย่างดีภายใน 3 วัน แถมยังช่วยปรับพีเอชให้เป็นกรดอ่อนๆ ช่วยทำให้เซลล์เยื่อบุช่องคลอดนั้นสามารถยับยั้งการเจริญของเชื้อไม่พึงประสงค์ ในขณะที่ชิพที่ใส่แบคทีเรียสามแสบก่อ BV ลงไป เซลล์บนชิพตอบสนองโดยการสร้างไซโตไคน์และสารก่อการอักเสบอีกมากมายได้อีกด้วย การตอบสนองแบบนี้เหมือนกันอย่างไม่มีผิดเพี้ยนกับที่พบเจอในคนไข้ภาวะช่องคลอดอักเสบจริงๆ

“ผมประหลาดใจมากที่จุลินทรีย์ที่ต่างกันสามารถส่งผลที่ตรงข้ามกันได้ขนาดนั้นกับเซลล์ช่องคลอดของมนุษย์” อบิเดมี จุนเอด (Abidemi Junaid) หนึ่งในนักวิจัยจากทีมดอนกล่าว “ความสำเร็จของการทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าแบบจำลองแบบนี้สามารถเอามาใช้ทดสอบชุมชนแบคทีเรียที่แตกต่างกันไปด้วย ซึ่งอาจจะช่วยระบุชนิดของจุลินทรีย์โปรไบโอติกที่เหมาะสมกับการบำบัดรักษา BV และโรคอื่นๆ ได้อีกด้วย”

 

พูดได้อย่างเต็มปากเต็มคำว่า “ชิพจำลองช่องคลอด” ที่ทีมวิจัยของดอนได้พัฒนาขึ้นมา ในเวลานี้ ถือเป็นระบบที่ดีที่สุดที่ออกแบบมาเพื่อพัฒนายา BV แม้ว่าจะยังไม่สามารถจำลองแบบการเปลี่ยนแปลงที่ซับซ้อนมากๆ ได้ อย่างสภาวะช่องคลอดหลังมีเพศสัมพันธ์ หรือสภาวะช่องคลอดในระยะต่างๆ ในระหว่างรอบเดือน แต่แค่นี้ก็อลังการสุดๆ แล้ว

แม้ว่าชื่อนวัตกรรม ชิพจำลองช่องคลอด อาจจะฟังดูทะแม่งๆ แต่ต้องยอมรับว่างานวิจัยนี้ ถือเป็นหนึ่งในนวัตกรรมที่โดดเด่นและน่าสนใจมากในวงการยา

เพราะสุขภาพของ “จุดซ่อนเร้น” ของอิสตรีนั้น ถือเป็นสิ่งสำคัญ!

 

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

— MatichonWeekly มติชนสุดสัปดาห์ (@matichonweekly) July 27, 2022