Biology Beyond Nature | ภาคภูมิ ทรัพย์สุนทร

ศึกชิงจีโนม 2/3

(ประวัติศาสตร์อุตสาหกรรมไบโอเทคตอนที่ 41)

เรื่องราวของแพะรับบาปโรคไข้หวัดใหญ่ นักวิทย์โนเบลผู้หมดไฟ และผู้ร้ายจำเป็นแห่งศึกชิงจีโนม

ปลายศตวรรษที่ 19 ระหว่างช่วงการระบาดของไข้หวัดใหญ่ แบคทีเรียทรงท่อนมนสั้นถูกนักวิจัยคัดแยกได้จากเสมหะของผู้ป่วย แบคทีเรียนี้ต่อมาได้ชื่อว่า Haemophilus influenzae เนื่องจากมันโตได้ดีในอาหารเพาะเลี้ยงที่มีเลือดเป็นส่วนประกอบ (Haemo = เลือด; philus = ชอบ) และน่าจะเป็นต้นตอของโรคไข้หวัดใหญ่ (influenza)

กว่าสามสิบปีให้หลังความจริงเพิ่งถูกเปิดเผยว่าเชื้อไวรัสต่างหากที่เป็นสาเหตุของโรคไข้หวัดใหญ่

ส่วน H. influenzae ส่วนมากเป็นเชื้อฉวยโอกาส ปกติอยู่บนร่างกายเราโดยไม่ก่อโรคแต่ถ้ามีปัจจัยแทรกซ้อนอย่างการติดเชื้อไวรัส ภูมิคุ้มกันอ่อน ทางเดินอากาศอักเสบเรื้อรัง ฯลฯ H. influenzae ก็อาจจะบุกรุกจนเกิดอาการปอดบวม ติดเชื้อในกระแสเลือด สมองอักเสบ ถึงขั้นพิการและตายได้

ปลายทศวรรษที่ 1960s ทีมวิจัยของ Hamilton Smith แห่งมหาวิทยาลัย Johns Hopkins ศึกษาการกลายพันธุ์ของ H. influenzae ด้วยคุณสมบัติของเชื้อนี้ที่สามารถรับชิ้นส่วนดีเอ็นเอจากสิ่งแวดล้อมเข้ามาเป็นของตัวเองได้ง่าย ทำให้มันมีโอกาสรับยีนใหม่ๆ เข้ามาให้ลักษณะเปลี่ยนไปจนภูมิคุ้มกันเราตามไม่ทัน

ทีมวิจัยสังเกตว่าดีเอ็นเอจากบางแหล่งกำเนิดไม่สามารถเข้าสู่ H. influenzae ได้ นั่นแปลว่าตัวเชื้อแบคทีเรียเองมีกลไกป้องกันตัวที่จำเพาะต่อดีเอ็นเอแปลกปลอม

ก่อนหน้านั้นไม่กี่ปี ทีมวิจัยอื่นเคยรายงานปรากฏการณ์คล้ายๆ กันในแบคทีเรีย Escherichia coli นำมาสู่สมมติฐานว่า E.coli น่าจะมีระบบเอนไซม์บางอย่างที่สามารถตัดทำลายชิ้นดีเอ็นเอแปลกปลอมที่เข้าสู่เซลล์ได้อย่างจำเพาะ หรือที่เรียกว่า restriction enzyme

อย่างไรก็ตาม ทีมวิจัยก่อนหน้านี้ก็ยังไม่สามารถระบุได้ว่าตำแหน่งจำเพาะนี้คือลำดับเบสอะไรกันแน่

(ภายหลังมีการค้นพบว่าเอนไซม์กลุ่มนี้ของ E.coli สามารถตรวจจับดีเอ็นเอแปลกปลอมได้จริง แต่ตัดดีเอ็นเอแบบสุ่มที่หลายๆ ตำแหน่งกระจายออกไป)

ทีมวิจัยของ Smith สกัดแยก restriction enzyme ชนิดใหม่จาก H. influenzae ได้สำเร็จ (ภายหลังได้ชื่อว่า HindII) สามารถระบุตำแหน่งเบสจำเพาะที่เอนไซม์ตัวนี้ตัดได้ และค้นพบว่าเอนไซม์ตัวนี้สามารถทำงานในสภาวะที่เรียบง่ายกว่าเอนไซม์จาก E.coli มาก ดังนั้นจึงมีการคาดคะเนว่าเอนไซม์ในกลุ่มนี้น่าจะเป็นประโยชน์มากในการเอาไปตัดดีเอ็นเอแบบเจาะจงเพื่อวิเคราะห์ลำดับเบส หรือแม้แต่ใช้กับงานพันธุวิศวกรรม

หลังจาก Smith ตีพิมพ์งานวิจัยในปี 1970 ก็มีการค้นพบ restriction enzyme อีกหลายตัวจากแบคทีเรียอีกหลายชนิดที่สามารถเอาไปใช้เป็นกรรไกรตัดดีเอ็นเออย่างแม่นยำ

1971 Daniel Nathans จาก Johns Hopkins ใช้ restriction enzyme ตัดวิเคราะห์จีโนมไวรัส

1972 Paul Berg จาก Stanford ใช้ restriction enzyme ตัดต่อจีโนมไวรัส

1973 Stanley Cohen จาก Stanford และ Herbert Boyer จาก University of California San Francisco (UCSF) ใช้ restriction enzyme ตัดต่อพลาสมิด

Restriction enzyme กลายเป็นเครื่องมือที่เปิดศักราชใหม่ให้กับวงการชีววิทยาโมเลกุลและอุตสาหกรรมไบโอเทค Hamilton Smith ได้รางวัลโนเบลในปี 1978 จากผลงานชิ้นนี้ร่วมกับ Werner Arber ผู้รายงานการค้นพบ restriction enzyme ครั้งแรกใน E.coli และ Daniel Nathans ผู้ริเริ่มการประยุกต์ใช้

สําหรับ Smith รางวัลโนเบลกลายเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญของชีวิตเขาทั้งในแง่บวกและลบ

เกียรติยศ ชื่อเสียง เงินทอง ทุนวิจัยไหลมาเทมาไม่อั้นเร็วเกินกว่าที่เขาจะปรับตัว จากเดิมที่เคยได้โฟกัสทำงานในแล็บไปเงียบๆ ก็ต้องหมดเวลาไปกับการแถลงข่าว ออกสื่อ เดินสายบรรยาย และไปนั่งเป็นผู้ทรงกรรมการต่างๆ

สิบกว่าปีหลังได้โนเบล Smith แทบไม่ได้ทำงานวิจัยเป็นเรื่องเป็นราวหรือได้ค้นพบอะไรยิ่งใหญ่อีก เงินที่ได้มาเริ่มร่อยหรอ ทุนวิจัยโดนปฏิเสธติดๆ กัน ส่วนเรื่องงานสอนและงานบริหารนั้นไม่ค่อยได้ใส่ใจตั้งแต่แรกอยู่แล้ว

ต้นทศวรรษที่ 1990s ขณะที่วงการไบโอเทคและจีโนมทั่วโลกกำลังไฟลุกเดินหน้าเต็มกำลังด้วยเทคโนโลยีที่เขาเคยร่วมวางรากฐาน Smith กลายสภาพเป็นอดีตโนเบลหมดไฟที่ปล่อยเกียร์ว่างไปเรื่อยๆ รอเกษียณ

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

— MatichonWeekly มติชนสุดสัปดาห์ (@matichonweekly) July 27, 2022