Biology Beyond Nature | ภาคภูมิ ทรัพย์สุนทร

จากนิวเคลียร์ถึงนิวคลีโอไทด์

(ซีรีส์ประวัติศาสตร์อุตสาหกรรมไบโอเทคตอนที่ 28)

Walter Goad เป็นนักนิวเคลียร์ฟิสิกส์ผู้ร่วมพัฒนาระเบิดไฮโดรเจนที่ Los Alamos National Laboratory (LANL) ศูนย์วิจัยหลักของโครงการระเบิดนิวเคลียร์ตั้งแต่สมัย The Manhattan Project

ศูนย์วิจัยมีทั้งระบบคอมพิวเตอร์ชั้นสูงและโครงสร้างพื้นฐานด้านการจัดการข้อมูลต่างๆ สำหรับงานนิวเคลียร์ฟิสิกส์และพัฒนาอาวุธ

Goad สั่งสมประสบการณ์ด้านนี้ตั้งเริ่มทำงานที่ LANL ในยุค 1950s พอถึง 1960s เขาก็หันเหไปสนใจงาน และทำงานในกลุ่มวิจัยด้านชีวทฤษฎีและชีวฟิสิกส์

ทศวรรษที่ 1970s กลุ่มวิจัยของ Goad โฟกัสเรื่องการศึกษาลำดับเบสของดีเอ็นเอและลำดับอะมิโนของโปรตีน

เขาได้ก่อตั้ง Los Alamos Sequence Database และต่อมาในปี 1982 ก็ขอทุนวิจัยจาก NIH เพื่อขยายเป็นฐานข้อมูลถาวรภายใต้ชื่อ GenBank

“นักวิจัยหลายร้อยคนในสหรัฐและยุโรปอ่านลำดับเบสดีเอ็นเอกันรวมๆ แล้วปีละกว่า 500,000 เบส เป้าหมายของเราคือเอามันเข้าสู่ฐานข้อมูลภายในสามเดือนหลังการค้นพบ” Goad ประกาศต่อสื่อมวลชน

ทีมทำงานของ Goad มีแค่ห้าคนเท่านั้น ช่วยกันอ่านงานวิจัย (ที่ตีพิมพ์แต่ในกระดาษสมัยนั้น) พิมพ์ลำดับเบส A, T, C, G ทีละบรรทัดทีละตัวลงไปในฐานข้อมูล

ถึงปี 1984 บน GenBank มีข้อมูลอยู่ 2.3 ล้านเบสจากข้อมูลทั้งหมด 3.2 ล้านเบสที่เคยถูกตีพิมพ์มาตั้งแต่ยุค 1960s

นอกจากฐานข้อมูลแล้ว ทีมจาก LANL ยังได้ริเริ่มการแชร์ข้อมูลผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่เรียกว่า ARPANET (พัฒนาโดยกระทรวงกลาโหมสหรัฐ)

ซึ่งต่อมากลายเป็นต้นแบบของอินเตอร์เน็ตในปัจจุบัน

LANL บริหารจัดการ GenBank อยู่ถึงปลาย 1980s ก่อนจะส่งต่อให้กับหน่วยงานใหม่ที่ชื่อ National Center of Biotechnology Information (NCBI)

ส่วน GenBank ก็กลายเป็นหนึ่งในฐานข้อมูลที่นักชีววิทยาใช้กันมากที่สุดถึงปัจจุบัน มีข้อมูลอยู่ตอนนี้กว่า 15 ล้านล้านเบส

Charles DeLisi นักฟิสิกส์อีกท่านจาก LANL เริ่มต้นงานในกลุ่มวิจัยด้านแบบจำลองคณิตศาสตร์ของระบบภูมิคุ้มกันก่อนจะย้ายไปรับตำแหน่งนักวิจัยอาวุโสที่ NIH

ในช่วงเวลาเดียวกับที่ Goad ก่อตั้ง GenBank ทีมของ DeLisi เริ่มสร้างฐานข้อมูลและระบบปัญญาประดิษฐ์สำหรับทำนายโครงสร้างของดีเอ็นเอและโปรตีนจากลำดับเบส

นับเป็นหนึ่งในตัวอย่างแรกสุดของการประยุกต์ใช้ฐานข้อมูลเพื่อการสร้างแบบจำลองในงานชีวโมเลกุล

ปี 1985 DeLisi ย้ายกลับมาที่ LANL ในตำแหน่งหัวหน้าโครงการวิจัยด้านสุขภาพและสิ่งแวดล้อมของ DOE โจทย์เรื่องผลกระทบของกัมมันตรังสีต่อพันธุกรรมมนุษย์ที่ LANL สนใจศึกษามายาวนานตั้งแต่ The Manhattan Project ส่งต่อมาถึง AEC และ DOE จึงตกทอดมาอยู่ในความดูของเขาโดยปริยาย

DeLisi อ่านรายงานเกี่ยวกับความก้าวหน้าด้านเทคโนโลยีการศึกษาจีโนม รวมทั้งสรุปการประชุมเรื่องการอ่านจีโนมมนุษย์จาก “The Santa Cruz Workshop 1985” ที่เพิ่งเกิดขึ้นเมื่อไม่กี่เดือนก่อน

เขารับรู้ได้ว่าทั้งเทคโนโลยีทั้งเทรนด์ความสนใจของเหล่านักวิจัยชั้นนำถึงพร้อมประจวบเหมาะแล้ว

แต่โครงการใหญ่ขนาดนี้ยังต้องการใครสักคนที่มีพละกำลังทางการเมืองพอที่จะขับเคลื่อนมันเป็นวาระแห่งชาติได้

DeLisi ให้ทีมจาก LANL นำโดย Mark Bitensky จัดการประชุมใหญ่ขึ้นเพื่อประเมินต้นทุน ความคุ้มค่า และความเป็นไปได้ในการอ่านจีโนมมนุษย์ “The Santa Fe Workshop 1986” ได้รวบรวมเหล่านักวิจัย นักวิเคราะห์นโยบาย ตัวแทนภาคอุตสาหกรรม ฯลฯ มาหารือกันที่เมือง Santa Fe รัฐนิวเม็กซิโกบ้านของ LANL ถกประเด็นร้อนเกี่ยวกับ The Human Genome Project

ที่ประชุมได้ข้อสรุปว่าการได้ข้อมูลจีโนมมนุษย์มาจะเป็นประโยชน์มหาศาล แต่ต้นทุนดำเนินการอาจจะสูงถึงสามพันล้านดอลลาร์สหรัฐ (ประมาณ $1/เบส)

ข้อมูลส่วนใหญ่ที่ได้อาจจะเป็นข้อมูลขยะ (เพราะพื้นที่จีโนมส่วนมากไม่ได้มียีน) และคงจะเป็นงานที่น่าเบื่อจำเจมากๆ กว่าจะทำเสร็จ

DeLisi ร่างโครงการจากข้อสรุปและความเห็นผู้เข้าร่วมในการประชุมนี้ The Human Genome Project จะแบ่งเป็นสามเฟสหลัก

1) อัพเกรดเทคโนโลยี ทั้งการอ่านลำดับเบส การโคลนดีเอ็นเอ และระบบคอมพิวเตอร์

2) ทำ physical mapping คร่าวๆ ของชิ้นดีเอ็นเอในจีโนม

3) อ่านและประกอบข้อมูลลำดับเบสที่ได้จากดีเอ็นเอแต่ละชิ้น

The Human Genome Project ต้องผ่านอีกหลายด่านกว่าจะเป็นวาระแห่งชาติ (และนานาชาติ) เริ่มจากต้องได้รับการสนับสนุนจากผู้บริหารของ DOE ในฐานะกระทรวง จากนั้นก็ขึ้นไปสำนักงบประมาณ (Office of Management and Budget, OMB) ของทำเนียบขาว พอได้อยู่ในรายงานงบประมาณของรัฐบาล (สมัยประธานาธิบดี Ronald Reagan ในขณะนั้น) แล้ว ก็ต้องผ่านทั้งสภาล่างและสภาสูงกว่าจะมีเงินออกมาใช้ได้จริง

DeLisi และทีมงานของเขาจาก LANL และ DOE ต้องสวมหมวกทั้งนักวิจัย นักบริหาร นักเจรจา และนักการเมือง

โชคยังดีที่ OMB สนใจสนับสนุนโครงการนี้เป็นพิเศษ (ทั้งที่ปกติแล้วเป็นหน่วยงานที่ไว้หั่นงบฯ โดยเฉพาะ)

ส่วนในสภาก็ยังมีวุฒิสมาชิกจากมลรัฐนิวเม็กซิโกที่ DeLisi ไปตีซี้ด้วยแต่แรก สำหรับนักการเลือกตั้ง (วุฒิสมาชิกสหรัฐมาจากการเลือกตั้งไม่ได้แต่งตั้งแบบบางประเทศ) การได้เมกะโปรเจ็กต์ใหญ่ๆ มาลงเป็นเรื่องดีต่อเศรษฐกิจท้องถิ่น มลรัฐที่ค่อนไปทางบ้านนอกอย่างนิวเม็กซิโกมีศูนย์วิจัยอาวุธนิวเคลียร์มูลค่าหลักพันล้านถึงสองแห่ง คือ LANL และ Sandia National Laboratory (SNL)

“จะเกิดอะไรขึ้นถ้าสงครามจบ?” วุฒิสมาชิก Pete Domenici เคยตั้งคำถาม สองศูนย์วิจัยแห่งชาติที่นิวเม็กซิโกน่าจะหาอะไรอย่างอื่น (ที่ไม่เกี่ยวกับสงคราม) ทำเผื่อไว้

Domenici กลายเป็นอีกหนึ่งกำลังสำคัญที่ช่วยรวมเสียงในสภามาดันโครงการจีโนม

งบประมาณก้อนแรกของโครงการจีโนมมนุษย์มูลค่า 13 ล้านดอลลาร์สหรัฐผ่านทั้งสองสภาออกมาอย่างเป็นทางการในปี 1988

ปฏิบัติการของ DeLisi และ DOE ได้รับทั้งคำชมและเสียงก่นด่า

ในทางหนึ่งมันคือก้าวแรกสู่สุดยอดภารกิจของมวลมนุษยชาติในการไขความลับชีวิตมนุษย์

แต่อีกมุมหนึ่งมันคือการที่ DOE เดินเกมชิงตัดหน้าไปตบงบประมาณมาก่อนระหว่างที่ฝั่งนักชีวโมเลกุลและหน่วยงานวิจัยอื่นอย่าง NIH ยังคุยกันไม่จบดีเลยว่าจะดำเนินการโครงการนี้หรือไม่อย่างไร

ประวัติศาสตร์เทคโนโลยี ธุรกิจ และการเมืองของโครงการจีโนมและวงการไบโอเทคจะไปทางไหนต่อ ติดตามตอนหน้า

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

— MatichonWeekly มติชนสุดสัปดาห์ (@matichonweekly) July 27, 2022