เปิดตัวมาแบบเปรี้ยงปร้าง สะเทือนวงการ เป็นข่าวดังที่สำนักข่าววิทยาศาสตร์เจ้าใหญ่เกือบทุกหัวเอาไปเขียนถึง แม้จะยังเป็นแค่พรีปรินต์ที่ไม่ได้ผ่านการประเมินจากผู้ทรงคุณวุฒิใดๆ

วารสารวิทยาศาสตร์ชื่อดัง Science ถึงกับเอาไปพาดหัว “บ้าไปแล้ว!! เจอบางอย่างที่คล้ายไวรัสในไมโครไบโอมของมนุษย์ (‘It’s insane’ : New virus-like entities found in human gut microbes)”

ในขณะที่วารสารคู่แข่งอย่าง Nature ก็จัดเต็มไม่แพ้กัน “เพี้ยนหลุดโลก พบชิ้นอาร์เอ็นเอรุกรานจุลินทรีย์ในทางเดินอาหารของพวกเรา (Wildly weird’ RNA bits discovered infesting the microbes in our guts)”

พาดหัวฟังดูน่าตกใจ ราวกับเจอเชื้อก่อโรคตัวใหม่ที่จะทำให้เผ่าพันธุ์มนุษย์ถึงกาลอวสาน แต่ในความเป็นจริง ชิ้นอาร์เอ็นเอพวกนั้นอยู่กับจุลินทรีย์ในร่างกายเรามานานแล้ว

แต่ที่ทำให้เหล่านักวิทยาศาสตร์กรีดร้อง ก็เพราะว่าเพิ่งจะหามันเจอ

ต้นตอของข่าวนี้คือ งานวิจัย Viroid-like colonists of human microbiomes ที่ถูกแชร์ในฐานข้อมูลพรีปรินต์ biorxiv หมาดๆ เมื่อตอนปลายเดือนมกราคม 2024 โดยทีมวิจัยของแอนดรูว์ ไฟร์ (Andrew Z Fire) นักวิทยาศาสตร์รางวัลโนเบล ผู้ค้นพบกระบวนการแทรกแซงด้วยอาร์เอ็นเอ (RNA interference หรือ RNAi) จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด

งานนี้ เริ่มต้นมาจากความสงสัยที่ว่า จุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในร่างกายมนุษย์หรือที่เรียกว่าไมโครไบโอตานั้นทำกิจกรรมอะไรอยู่บ้าง ซึ่งถือเป็นงานที่โหดหินเอาการ ด้วยจำนวนจุลินทรีย์ที่มีอยู่อย่างมหาศาลในร่างกายมนุษย์

นี่คืองานวิจัยบิ๊กดาต้าแบบมหากาพย์ แต่นั่นก็ไม่ได้ทำให้แอนดรูว์และทีมย่อท้อ

หลักการทางชีววิทยานั้นชัดเจน ยีนหรือดีเอ็นเอ ต้องถูกถอดรหัสไปเป็นอาร์เอ็นเอ ก่อนที่จักรกลสร้างโปรตีนที่เรียกว่าไรโบโซมจะมาอ่านรหัสอาร์เอ็นเอ และประกอบร่างโปรตีนขึ้นมาจากรหัสที่อ่าน นั่นหมายความว่าก่อนที่จะมีโปรตีน ต้องมีอาร์เอ็นเอมาก่อน

และเมื่อกิจกรรมทุกอย่างของสิ่งมีชีวิตนั้นขับเคลื่อนด้วยโปรตีน วิธีการติดตามกิจกรรมของสิ่งมีชีวิตก็คือติดตามการสร้างอาร์เอ็นเอ

และนั่นคือสิ่งที่แอนดรูว์เลือก

 

พวกเขาเริ่มต้นสืบค้นรหัสอาร์เอ็นเอที่ถูกสร้างขึ้นมาทั้งหมดในไมโครไบโอมจากทางเดินอาหารมนุษย์จากฐานข้อมูลของโครงการทำสำมะโนประชากรสังคมจุลินทรีย์ในมนุษย์ของกระทรวงสาธารณสุข สหรัฐอเมริกา (NIH Integrative Human Microbiome Project, iHMP)

เรื่องราวเริ่มพีกตรงที่ ไอแวน เซลูเดฟ (Ivan Zheludev) หนึ่งในนักศึกษาปริญญาเอกในทีมของแอนดรูว์ ทำเกินสั่ง เขาไม่ได้แค่คิดหาวิธีวิเคราะห์อาร์เอ็นเอทั้งหมดจากไมโครไบโอตาเท่านั้น แต่ยังต่อยอดพัฒนาอัลกอริธึ่มในการขุดคุ้ยเหมืองข้อมูลไมโครไบโอมขนาดยักษ์ (Data mining) เพื่อค้นหาว่าในบรรดาอาร์เอ็นเอที่จุลินทรีย์ในร่างกายมนุษย์สร้างขึ้นนั้น มีอาร์เอ็นเอที่ปลายม้วนกลับมาเป็นต่อกันวงกลมบ้างหรือเปล่า

แม้จะเป็นไปได้ว่าแบคทีเรีย และยูคาริโอต จะมีอาร์เอ็นเอที่ปลายม้วนมาต่อกันเป็นวงกลมนี้ได้บ้าง (เช่นในกรณีของไรโบไซม์ และอินทรอน) แต่โดยปกติ ไรโบไซม์ หรืออินทรอนนี้ก็ไม่ได้เป็นอะไรที่คนสนใจกันมากนัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในมุมชีวสารสนเทศศาสตร์ของไมโครไบโอม

ทำไมไอแวนถึงได้สนใจอาร์เอ็นเอวงกลมนี้ ถึงขนาดทุ่มสรรพกำลังเพื่อพัฒนาอัลกอริธึ่มในการหาพวกมัน

ทั้งนี้ก็แพราะว่าอาร์เอ็นเอวงกลมแบบนี้ มักจะพบเป็นจีโนมของไวรอยด์ (viroid) หรือไวรัส ซึ่งหลายตัวก่อโรคร้าย อาทิ ไวรัสโรคเริม (Human Herpes Virus) หรือไวรัสพาพิลโลมาในมนุษย์ (Human Papilloma Virus, HPV) ที่ก่อโรคมะเร็งปากมดลูก

สิ่งที่ไอแวนสนใจค้นหา ไม่น่าจะเป็นอาร์เอ็นเอวงกลมจากแบคทีเรีย ยีสต์ หรือมนุษย์ แต่น่าจะเป็นไวรัสในไมโครไบโอมของมนุษย์มากกว่า

เพียงแต่ไวรัสที่ไอแวนค้นหานั้นอาจจะไม่ได้เป็นไวรัสที่ก่อโรคในมนุษย์

แต่น่าจะเป็นไวรัสที่มุ่งเป้าจู่โจมแบคทีเรียที่เรียกว่าเฟจ (phage) หรือ แบคเทริโอเฟจ (bacteriophage) มากกว่า

“ศัตรูของศัตรูคือมิตร ส่วนตัว ผมสนใจเฟจที่ทำลายแบคทีเรียก่อโรค เพราะมันเข้าทำลายแบคทีเรียร้ายได้อย่างจำเพาะเจาะจงและให้ผลชะงัด แต่ในมุมของนักชีววิทยาที่สนใจไมโครไบโอม เฟจอาจให้ผลยิ่งใหญ่กว่านั้น”

“และนั่น ทำให้ผมย้อนนึกกลับไปถึงบทสนทนาเมื่อหลายปีก่อนของผมกับ เอ็ด ไคจ์เพอร์ (Ed Kuijper) จากมหาวิทยาลัยเลเดน (Leiden University) หนึ่งในแกนนำในการพัฒนาการรักษาด้วยการปลูกถ่ายไมโครไบโอมจากอุจจาระ (Fecal Microbiota Transplantation) และนักวิจัยผู้อยู่เบื้องหลังการสร้างธนาคารบริจาคอุจจาระแห่งประเทศเนเธอร์แลนด์ (Netherlands Donor Feces Bank)”

เอ็ดบอกว่า “ผลกระทบของเฟจต่อสังคมจุลินทรีย์นั้นเป็นอะไรที่น่าจับตามอง เพราะการล้างบางแบคทีเรียบางกลุ่มออกไปโดยเฟจนั้นอาจจะทำให้สมดุลของสังคมจุลินทรีย์ในไมโครไบโอตาของร่างกายสั่นคลอน และอาจส่งผลอย่างมหาศาลต่อการรักษาสมดุลของไมโครไบโอตาในระดับมหภาค”

“แต่อย่างน้อย ก็ยังน่าจะกระทบน้อยกว่าฆ่าแบบไม่เลือกโดยใช้ยาปฏิชีวนะ (ที่ไม่ค่อยจะเวิร์กแล้วด้วย) แบบในปัจจุบันแหละ” ผมแย้ง แม้จะแอบไม่เห็นด้วยเบาๆ แต่ก็ยังต้องยอมรับว่าแนวคิดนี้ของเอ็ดน่าคิด เพราะถ้าเราเลือกที่จะกำจัดสิ่งมีชีวิตบางอย่าง (ที่ก่อโรค หรือสร้างความรำคาญ) ออกไปจากระบบนิเวศน์ (ในร่างกายของเรา) บางที ผลกระทบก็อาจจะเป็นเหมือนโดมิโน…

และอาจจะเกิดผลกระทบอะไรบางอย่างที่เราคิดไม่ถึงขึ้นมาก็ได้

 

แต่ปฏิบัติการเสิร์ชหาอาร์เอ็นเอวงกลมของไอแวน กลับให้ผลที่ทำให้ทุกคนประหลาดใจ ไอแวนพบอาร์เอ็นเอวงกลมแบบใหม่ที่น่าจะมีคุณสมบัติเป็นจีโนมได้กว่า 30,000 ชนิด แต่ละชนิดมีความยาวราวๆ 1,000 เบส ซึ่งเล็กมากถ้าเทียบกับไวรัส แต่ใหญ่มากถ้าเทียบกับไวรอยด์

แม้ว่าไวรัสและไวรอยด์จะสามารถขยายเผ่าพันธุ์เพิ่มจำนวนได้ แต่พวกมันจำเป็นต้องอาศัยทรัพยากรทุกอย่างจากโฮสต์ และไม่มีกระบวนการใดๆ ที่จะเผาผลาญหรือสร้างพลังงานด้วยตัวเอง

ทั้งไวรัสและไวรอยด์จึงขาดคุณสมบัติที่จะจัดให้เป็นสิ่งมีชีวิต เป็นได้แค่สารชีวเคมีที่มีการดำรงอยู่ที่แปลกประหลาดเพิ่มจำนวนได้เหมือนสิ่งมีชีวิต (life-like chemical)

แม้ธรรมชาติของไวรอยด์และไวรัสจะคล้ายกัน แต่ไวรอยด์จะมีความเรียบง่ายกว่าไวรัสมาก มีแค่สารพันธุกรรมเป็นอาร์เอ็นเอวงกลมสายสั้นๆ ราวๆ 250-500 เบสเท่านั้น

ในขณะที่ไวรัสนอกจากจะมีสารพันธุกรรมที่ใหญ่และซับซ้อนกว่า (2,000-1,000,000 เบส) แล้ว ยังมีการสร้างเปลือกที่เป็นโปรตีน หรือลิปิดมาหุ้มด้วย

ซึ่งถ้าเทียบขนาด ตัวใหม่ที่ไอแวนเจอนี่น่าจะอยู่ระหว่างไวรอยด์กับไวรัส… ถ้าเป็นไวรัส ก็จิ๋วจ้อยที่สุด แต่ถ้าเป็นไวรอยด์ก็ต้องบอกว่าไซซ์จัมโบ้…

และด้วยคุณสมบัติที่ก้ำกึ่ง ทำให้ไอแวนไม่รู้จะจัดให้น้องเข้าไปอยู่ในกลุ่มไหน จะจัดให้เป็นไวรอยด์ ตัวก็ใหญ่ไป แถมถ้าวิเคราะห์จีโนมดีๆ ดูเหมือนจะมียีนสร้างโปรตีนได้ ซึ่งปกติไวรอยด์ไม่สร้างโปรตีน และถ้าให้พวกมันเป็นไวรอยด์ก็น่ากังวล เพราะเท่าที่เคยมีมา ไวรอยด์ไม่เคยเจอในสิ่งมีชีวิตอื่น พบแค่ก่อโรคในพืชเท่านั้น

แต่อาร์เอ็นเอวงกลมตัวใหม่ที่ไอแวนพบนี้ แปลก เพราะเจอเป็นส่วนหนึ่งของสังคมจุลินทรีย์ในร่างกายมนุษย์!! นี่จึงเป็นอะไรที่ทำให้วงการวิทยาศาสตร์สะท้านสะเทือน

แต่ถ้าจะให้เป็นไวรัสก็ประหลาด เพราะแม้ว่าจะมียีนสร้างโปรตีนได้ แต่โปรตีนอะไรก็ไม่รู้ และต่อให้สร้างขึ้นมาก็ไม่น่าจะมาประกอบตัวเป็นเปลือกหุ้มสารพันธุกรรมได้…

เพื่อตัดปัญหา เพราะไม่รู้ว่าจะจัดเป็นพวกไหน ไอแวนและแอนดรูว์ก็เลยตั้งชื่อให้โปรตีนประหลาดที่พบในจีโนมของพวกมันว่า “โอบิลิน (Obelin)” และจัดอาร์เอ็นเอวงกลมที่มียีนสร้างโอบิลินให้เป็นกลุ่มใหม่เรียกว่า “โอบิลิสก์ (Obelisk)”

 

“มีโอบิลิสก์อยู่ราวๆ 10 เปอร์เซ็นต์ในไมโครไบโอมที่พวกเราศึกษา และในชุดข้อมูลหนึ่ง เราพบโอบิลิสก์มากกว่าครึ่งจากตัวอย่างจากผู้ป่วย” ไอแวนเผย

“นี่สนับสนุนไอเดียที่ว่าโอบิลิสก์นั้นน่าจะมีความสามารถในการตั้งรกรากอยู่ในไมโครไบโอมของมนุษย์ได้” และที่สำคัญ โอบิลิสก์นั้นไม่ได้พบแค่ในทางเดินอาหารเท่านั้น แต่เจอในปากและอวัยวะอื่นๆ ด้วย ซึ่งแต่ละอวัยวะก็จะมีชนิดของโอบิลิสก์ที่แตกต่างกันออกไป

แต่คำถามที่สำคัญที่สุดก็คือ โอบิลิสก์ติดอะไร แม้จะเจอในร่างกายเรา แต่ไอแวนยังไม่ปักใจเชื่อว่าโอบิลิสก์จะติดมนุษย์

ไอแวนเชื่อว่า โฮสต์ที่แท้จริงของ “โอบิลิสก์” นั้นน่าจะเป็นแบคทีเรีย

และเพื่อพิสูจน์สมมุติฐานนี้ ทีมไอแวนพยายามที่จะจำแนกแบคทีเรียที่เป็นโฮสต์ของโอบิลิสก์

และท้ายที่สุด พวกเขาก็ทำได้สำเร็จ พวกเขาพบว่าแบคทีเรีย Streptococcus sanguinis ที่พบได้ทั่วไปในช่องปากมนุษย์เป็นโฮสต์ของโอบิลิสก์ชนิดหนึ่งที่มีขนาด 1137 เบส

“แม้ว่าจะติดแค่แบคทีเรีย ก็ไม่ได้หมายความว่าโอบิลิสก์จะไม่มีผลกระทบอะไรกับร่างกายของเราเลยนะ” มาร์ก ซัลลิแวน (Mark Sullivan) นักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐโอไฮโอ (Ohio State University) กล่าว

เพราะแบคทีเรียที่ติดโอบิลิสก์อาจจะมีการปรับเปลี่ยนการแสดงออกของยีนที่อาจจะส่งผลเป็นโดมิโนสะท้อนสะเทือนจนมาถึงคนก็เป็นได้

แม้จะเป็นการค้นพบใหม่และทำให้วงการไมโครไบโอมปั่นป่วนพอสมควร แต่ยังไม่ต้องกังวลไป เพราะสิ่งหนึ่งที่ชัดเจนก็คือโอบิลิสก์น่าจะอยู่มานานแล้ว เราแค่เพิ่งเจอมันเท่านั้น และการค้นพบมันทำให้เราเข้าใจความซับซ้อนของสังคมจุลินทรีย์ในร่างกายเรามากขึ้น…

ชัดเจนว่ายังมีอะไรอีกมากในธรรมชาติที่รอให้เราไปค้นหา…

 

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

— MatichonWeekly มติชนสุดสัปดาห์ (@matichonweekly) July 27, 2022