Biology Beyond Nature | ภาคภูมิ ทรัพย์สุนทร

 

วาฬบนฟ้ากับ PCR ในแล็บ (1)

(ซีรีส์ประวัติศาสตร์อุตสาหกรรมไบโอเทคตอนที่ 19)

 

นับจากยุคโควิดระบาด “PCR (polymerase chain reaction )” กลายเป็นคำคุ้นหูคนทั่วไปในฐานะเทคนิคสุดแม่นยำในการตรวจคนติดเชื้อ

แต่ขอบเขตการประยุกต์ใช้ PCR กว้างขวางกว่านั้นมาก

ผมมักเปรียบเทียบว่า PCR เปรียบเหมือน “เครื่องถ่ายเอกสาร” สำหรับช่วยเราก๊อบปี้เพิ่มจำนวนดีเอ็นเอที่เราสนใจ

แต่ความพิเศษของ PCR เหนือเครื่องถ่ายเอกสารธรรมดามีอย่างน้อยสองอย่าง

อย่างแรกคือก๊อบปี้ดีเอ็นเอออกมาเป็นทวีคูณจาก 1 โมเลกุลเป็น 2, 4, 8, 16, 32, ฯลฯ โมเลกุล ดังนั้น การก๊อบปี้เพียงไม่กี่สิบรอบในเวลาไม่กี่ชั่วโมงก็เพิ่มจำนวนดีเอ็นเอเป้าหมายออกมาได้เป็นพันล้านเท่า

อย่างที่สองคือทำงานได้อย่างจำเพาะเจาะจงมากๆ ต่อให้เราตั้งต้นจากดีเอ็นเอสายยาวเหยียดหลายพันล้านเบสปนกันอยู่หลายพันล้านสาย เราก็สามารถจะเลือกก๊อบปี้เฉพาะส่วนที่เราสนใจแค่ไม่กี่ร้อยกี่พันเบสออกมาโดยแทบไม่ไปแตะส่วนอื่นเลย

ลักษณะเด่นสองข้อนี้ช่วยเราทำงานกับดีเอ็นเอตามธรรมชาติที่มีปริมาณน้อยและความบริสุทธิ์ต่ำมากๆ ได้

เราสามารถใช้ PCR เลือกก๊อบปี้ดีเอ็นเอเฉพาะส่วนที่สนใจออกมามหาศาลในเวลาอันสั้น

ดีเอ็นเอส่วนนี้อาจจะมียีนที่เราอยากเอาไว้ใช้ในงานตัดต่อพันธุกรรม หรือเอาไปใช้กับงานวิเคราะห์วินิจฉัยต่างๆ ความจำเพาะของลำดับเบสดีเอ็นเอเอามาใช้ระบุตัวบุคคลในงานนิติเวช ตรวจสอบความผิดปกติทางพันธุกรรมและการมีอยู่ของเชื้อก่อโรคในทางการแพทย์ จำแนกชนิดพืช สัตว์ หรือจุลินทรีย์ในงานเกษตรและสิ่งแวดล้อม ฯลฯ

งานใดๆ ในโลกที่เกี่ยวข้องกับดีเอ็นเอ (หรืออาร์เอ็นเอที่เราสามารถแปลงกลับเป็นดีเอ็นเอ) ล้วนแต่ใช้ประโยชน์จาก PCR ได้ทั้งนั้น

เทคนิค PCR ถูกคิดค้นขึ้นช่วงต้นทศวรรษ 1980s ไม่นานหลังจากเครื่อง protein sequencer และ DNA synthesizer ที่เราอ่านกันไปเมื่อตอนก่อน ความเป็นมาของเทคนิคนี้ในมุมของการจัดการนวัตกรรมและบทเรียนธุรกิจน่าสนใจไม่แพ้รายละเอียดของตัวเทคโนโลยีเอง

PCR น่าจะเป็นเทคนิคทางชีวโมเลกุลหลักเทคนิคแรกที่เริ่มต้นในบริษัทเอกชน มีแผนจัดการทรัพย์สินทางปัญญา และการหารายได้ตั้งแต่วันแรกที่คิดค้น

ต่างจากเทคนิคอื่นๆ ก่อนหน้านี้ (อย่าง recombinant DNA, protein sequencing, DNA synthesis ฯลฯ) ที่มักเริ่มต้นจากในมหาวิทยาลัยหรือสถาบันวิจัยของรัฐก่อนแล้วค่อยมีคนมาคิดเรื่องทรัพย์สินทางปัญญาและการหารายได้กันภายหลัง

PCR ยังน่าจะเป็นเทคนิคเดียวที่สามารถคว้ารางวัลโนเบล (ปี 1993) ให้กับนักวิจัยและงานวิจัยจากบริษัทเอกชนอีกด้วย

 

บทความตอนนี้จะเล่าถึงการก่อกำเนิด ความสำเร็จและล่มสลายของ Cetus Corporation “สตาร์ตอัพไบโอเทคเจ้าแรก” ของโลก และเรื่องราวของ Kary Mullis นักประดิษฐ์สุดเพี้ยนจาก Cetus ผู้ให้กำเนิดเทคนิค PCR

เรื่องราวของ Cetus Corporation เริ่มต้นมาจากอีกหนึ่งศิษย์เก่าจาก Caltech ชื่อ Donald A. Glaser นักฟิสิกส์เจ้าของรางวัลโนเบลในปี 1960 จากผลงานประดิษฐ์ “Bubble Chamber” อุปกรณ์ไฮเทคสำหรับศึกษาอนุภาคระดับเล็กกว่าอะตอม

Glaser จบปริญญาเอกจาก Caltech ปลายทศวรรษที่ 1940s (เป็นรุ่นพี่ Leroy Hood เกือบ 20 ปี) จากนั้นก็ได้ไปเป็นอาจารย์ที่ University of Michigan และ University of California, Berkeley

เขาได้รางวัลโนเบลในวัยเพียง 34 ปี ขึ้นถึงจุดสูงสุดในสายงานฟิสิกส์อนุภาคที่เขาเคยสนใจ และพร้อมจะออกเดินทางแสวงหาโจทย์ใหม่ๆ ที่น่าตื่นเต้นกว่า

Glaser ลองลงเรียนวิชาชีววิทยาพื้นฐานที่ MIT และทำแล็บจุลชีววิทยาที่ University of Copenhagen ประเทศเดนมาร์ก

ที่นี่เขาได้ค้นพบเรื่องน่าประหลาดใจว่าเหล่านักจุลชีววิทยาใช้เวลาและแรงงานมากมายไปกับงานซ้ำซากในห้องแล็บอย่างเตรียมอาหาร เขี่ยเชื้อ สังเกตลักษณะและคัดแยกโคโลนี ฯลฯ

Glaser เกิดปิ๊งไอเดียว่าเขาน่าประดิษฐ์เครื่องมืออะไรสักอย่างไว้ทำงานพวกนี้แบบอัตโนมัติ

ชุดเครื่องมือของ Glaser มีตั้งแต่เครื่องจัดเรียงจานเพาะเชื้อ ไปจนถึงเครื่องเติมสารเคมี เครื่องถ่ายภาพโคโลนี เครื่องหยอดแบคทีเรียแบบเซลล์เดี่ยว เครื่องเลือกโคโลนี ฯลฯ รวมกันแล้วระบบเครื่องมือนี้จะทำให้นักจุลชีววิทยาสามารถศึกษา/เหนี่ยวนำให้กลาย/คัดเลือกเชื้อจุลินทรีย์ที่น่าสนใจไม่ว่าจะในเชิงการแพทย์หรืออุตสาหกรรมได้เยอะขึ้นไวขึ้นกว่าเดิมมหาศาล

คาดกันว่าระบบเครื่องมือนี้จะลดการใช้แรงงานคนลงได้อย่างน้อยสองในสาม และลดต้นทุนงานจุลชีววิทยาพวกนี้ลงกว่าครึ่ง

นักธุรกิจหลายคนสนใจ “เครื่องคัดเลือกเชื้ออัตโนมัติ” ของ Glaser มากและชักชวนกันมาตั้งบริษัทสตาร์ตอัพภายใต้ชื่อ Cetus Corporation

คำว่า “Cetus” ในที่นี้มาจากชื่อกลุ่มดาววาฬ (Cetus) ให้ความหมายหนึ่งว่าบริษัทนี้จะยิ่งใหญ่พลิกวงการเหมือนวาฬที่อยู่บนฟ้า

อีกเรื่องเล่าบอกว่าชื่อนี้ได้แรงบันดาลใจจากนิยายไซไฟชื่อดังในช่วงนั้นเกี่ยวกับการระบาดของเชื้อต่างดาวชื่อ The Andromeda Strain

และ Cetus คือวาฬปีศาจที่กิน Andromeda เข้าไปในตำนานกรีกโบราณ

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

— MatichonWeekly มติชนสุดสัปดาห์ (@matichonweekly) July 27, 2022