‘เมกะโปรเจ็กต์พันล้าน’ ไขปริศนากลไกสุดอลังการในค้างคาว

ดร. ป๋วย อุ่นใจ

ทะลุกรอบ | ป๋วย อุ่นใจ

 

‘เมกะโปรเจ็กต์พันล้าน’

ไขปริศนากลไกสุดอลังการในค้างคาว

 

Bat1k คือ โครงการเมกะโปรเจ็กต์ระดับโลกที่ระดมทีมนักวิจัยค้างคาวนับร้อยมารวมกันเพื่อวิจัยความหลากหลายทางพันธุกรรมของค้างคาว

พวกเขาวางแผนทุ่มทุนสร้างเพื่อหาลำดับพันธุกรรมของค้างคาวทุกสายพันธุ์บนโลกใบนี้… ทั้งหมด 1,462 สปีชีส์!!!

แน่นอนงานนี้ต้องใช้งบประมาณมหาศาล แต่ดังที่เล่าไปแล้วในตอนก่อนว่า ในตอนนี้ งานวิจัยค้างคาวกำลังถึงจุดพีก มีนักวิจัยมากมายทั้งจากไอร์แลนด์ สิงคโปร์ เยอรมัน และสหรัฐอเมริกาได้สนใจเข้ามาร่วมรวมตัวกันเป็นภาคีเครือข่าย (consortium) เพื่อวิจัยค้างคาวกันอย่างล้นหลามและในตอนนี้พวกเขาก็เริ่มที่จะระแคะระคายถึงกลไกกันแก่และกันป่วยของค้างคาวบ้างแล้ว

แต่แค่นั้นยังเป็นแค่น้ำจิ้ม เพราะพลังพิเศษของค้างคาวคือสิ่งที่หลายคนใฝ่ฝัน

พลังพิเศษของค้างคาวมีเยอะ นอกจากจะทนทานต่อไวรัส ไม่เจ็บไม่ป่วย แม้จะสะสมไวรัสเอาไว้เต็มตัวแล้ว ยังสามารถบินก็ได้ แก่ก็ช้า อีกมั้งยังมีโซนาร์เอาไว้ช่วยนำทางอีก ซึ่งเป็นอะไรที่น่าอัศจรรย์มาก

แบทแมนยังมีไม่ครบทุกข้อเลย

แต่ถ้ามองกันจริงๆ “ค้างคาวไม่ได้แตกต่างอะไรไปจากมนุษย์มากขนาดนั้น” หลินฟา หวัง (Linfa Wang) หัวหน้าทีมวิจัยโรคติดเชื้ออุบัติใหม่จากโรงเรียนแพทย์ดู๊ก-มหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์ (Duke-NUS Medical School) กล่าว

หลินฟาเผยว่าที่จริง ถ้าดูจากการวิเคราะห์จีโนมของค้างคาวเท่าที่มีข้อมูลในตอนนี้ ชัดเจนว่าพันธุกรรมของค้างคาวนั้นมีความใกล้เคียงกับของมนุษย์มากกว่าหนูเมาส์ (mouse) และหนูแรต (rat) ที่เราเอามาใช้เป็นโมเดลเพื่อทดลองยา ทดสอบโรคต่างๆ กันในปัจจุบันเสียอีก

คนกับค้างคาวใกล้ชิดกันกว่าที่คิด!

แต่ค้างคาวมีคุณสมบัติหนึ่งที่น่าสนใจ ก็คือร่างกายของพวกมันถดถอยช้ามากจากความชรา เมื่อเทียบกับสิ่งมีชีวิตที่มีอัตราการเผาผลาญเมตาโบลิซึ่มใกล้เคียงกัน หรือพวกที่มีน้ำหนักตัวอยู่ในเกณฑ์ใกล้เคียงกัน

ถ้าจะกะประมาณกันแบบกำปั้นทุบดิน โดยเฉลี่ยแล้ว ในเปเปอร์ต่างๆ มักจะประมาณการเอาไว้ว่าโดยเฉลี่ยแล้ว ค้างคาวจะมีอายุขัยยาวนานกว่าสัตว์ที่มีน้ำหนักและขนาดตัวใกล้เคียงกันมากถึง 3-4 เท่า!

นั่นหมายความว่าในทางทฤษฎี ถ้าให้อายุขัยเฉลี่ยของคนนั้นอยู่ที่ 75 ปี ค้างคาวตัวเท่าคนอาจจะมีอายุยืนยาวได้ถึง 225-300 ปี

แต่ถ้าเอาค้างคาวที่อายุยืนที่สุดที่เคยมีบันทึกไว้ในกินเนสส์บุ๊กมาเทียบ ตัวเลขจะยิ่งเอ็กซ์ตรีมขึ้นไปอีก

ค้างคาวที่อายุยืนที่สุดในโลกนั้น ถูกค้นพบที่ถ้ำในไซบีเรียในปลายปี 2005 เป็นค้างคาวหูหนู (Myotis brandtii) ตัวกระจิริดที่หนักเพียงแค่ 7 กรัมที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์ต้องทึ่งเพราะห่วงขาที่ติดอยู่บนตัวน้องระบุปีไว้ชัดเจนว่าปี 1964 นั่นหมายความว่าน้องมีอายุยืนยาวใช้ชีวิตมาแล้วอย่างน้อยถึง 41 ปี ซึ่งมากกว่ากันเป็นสิบเท่า ถ้าเอาไปเทียบกับอายุขัยเฉลี่ยของสัตว์ที่มีน้ำหนักใกล้เคียงกันอย่าง “หนู” ที่ปกติแล้วจะมีอายุขัยอยู่ได้แค่ราวๆ 2-3 ปี

และนั่นคือแรงบันดาลใจที่ทำให้ เอมมา ทีลลิ่ง (Emma Teeling) นักสัตววิทยาจากมหาวิทยาลัยคอลเลจดับลิน (University College Dublin) หันมาสนใจศึกษากลไกแห่งความชราของค้างคาว

สุนัขเริ่มแก่ตอนอายุ 7 ปี คนก็น่าจะราวๆ สักสี่สิบ หนอนตัวกลมแค่สองสัปดาห์ แล้วค้างคาวเริ่มแก่ตอนไหน?

ทำไมร่างกายของเด็กๆ ถึงสามารถซ่อมแซมอาการบาดเจ็บได้อย่างรวดเร็ว ผิวพรรณก็เต่งตึงปึ๋งปั๋ง แต่พออายุถึงวัยแก่ ทุกอย่างก็เริ่มเสื่อมอย่างรวดเร็ว แค่ยิ้ม ใบหน้าก็เริ่มยับ แค่ขยับ กระดูกก็เริ่มกรอบแกรบ เป็นอะไรนิดหน่อยก็หายช้า

แต่ที่น่าแปลกใจก็คือถ้าว่ากันตามทฤษฎีการส่งถ่ายข้อมูลทางชีวภาพหรือ Central Dogma ข้อมูลทุกอย่างที่เกี่ยวข้องกับการสร้างทุกส่วนของร่างกายนั้นอยู่เก็บอยู่ในจีโนมทั้งหมด

แต่แล้วทำไมเราสร้างหรือซ่อมแซมอวัยวะที่เสื่อมสลายไปของเราไม่ได้ในวัยชรา

ก็ถ้าข้อมูลทุกอย่างนั้นยังเก็บอยู่ครบในจีโนม ทุกอย่างก็ควรซ่อมแซมได้

หรือว่า “ร่างกายของเราหลงลืมอะไรบางอย่างไป? อย่างเช่น กุญแจแห่งความเยาวัย”

แล้วถ้าเราหากุญแจนั้นเจอ ทุกการเสื่อมสลายสามารถซ่อมแซมให้กลับมาดีใหม่ได้ไม่ต่างโบราณสถานที่ถูกบูรณะและดูแลเป็นอย่างดี ร่างกายของเราก็ควรจะอยู่ยั้งยืนยงได้ยืนยาวแม้อาจจะมีการเสื่อมถอยอยู่บ้างตามการใช้งานและกาลเวลา

ว่าแต่กุญแจแห่งวัยเยาว์นั้นไปตกหล่นอยู่ที่ตรงไหนในระหว่างทางแห่งการใช้ชีวิต?

และเพื่อค้นหากุญแจที่หายไป เดวิด ซินแคลร์ (David Sinclair) นักวิจัยชีววิทยาชะลอวัยชื่อดังจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด (Harvard University) เสนอไอเดียน่าสนใจ “ทฤษฎีสารสนเทศแห่งความชรา (Information Theory of Aging หรือ ITOA)”

สารพันธุกรรมหรือจีโนมนั้นเป็นเหมือนพิมพ์เขียวที่เก็บข้อมูลเอาข้อมูลลำดับพันธุกรรมทุกอย่างสำหรับสร้างทุกสิ่งและซ่อมแซมทุกส่วนในร่างกายของเราเอาไว้ ถ้าไม่กลายพันธุ์แบบแปลกๆ จนยีนบางยีนหายไป ตรงไหนเสียหาย ตรงไหนสึกหรอ ร่างกายก็ควรที่จะสร้างโปรตีนและเอนไซม์ขึ้นมาซ่อมหรือสร้างส่วนที่ผุพังไปขึ้นมาใหม่ได้หมด

ทว่า ในความเป็นจริง กระบวนการต่างๆ ในระหว่างการพัฒนาของสเต็มเซลล์ไปเป็นเซลล์ของอวัยวะต่างๆ ของร่างกายนั้นมีความซับซ้อน หลายขั้นหลายตอน ดีเทลจุกจิกมาก เพื่อให้การใช้งานข้อมูลจีโนมนั้นสอดประสานกับกระบวนการพัฒนาการที่ซับซ้อนอย่างแทบไม่มีที่ติ เซลล์จึงต้องมีการควบคุมการใช้งานแต่ละยีน แต่ละข้อมูลในสารพันธุกรรมโดยการเติมหมู่ทางเคมีลงไปในดีเอ็นเอหรือโปรตีนฮีสโตนที่ช่วยในการแพ็คดีเอ็นเอภายในเซลล์ ที่เรียกว่าสารสนเทศเหนือพันธุกรรม หรือสารสนเทศอีพิเจเนติกส์ (epigenetic information)

ซึ่งเมื่อถึงระยะที่เหมาะสมในการพัฒนาการของเซลล์แต่ละขั้น หมู่เคมีที่ควบคุมอีพิเจเนติกส์ที่ติดอยู่บนสารพันธุกรรมก็จะถูกกำจัด หรือถูกปรับเปลี่ยนไปเพื่อให้ยีนในบริเวณนั้นสามารถถูกอ่านและสร้างเป็นโปรตีนหรือเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องในแต่ละขั้นออกมาเพื่อเปลี่ยนแปลงชะตาและระยะของสเต็มเซลล์ไตามปเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ได้อย่างเหมาะสม ถูกต้องตามที่ควรจะเป็น

ถ้าจะเปรียบก็คงเหมือนการเข้ารหัส และการถอดรหัส ยีนตรงไหนที่ยังไม่ใช้งานก็จะมีหมู่เคมีหรืออีพิเจเนติกส์ไปเข้ารหัสปิดสวิตช์เอาไว้ แต่เมื่อถึงเวลาอันสมควรจะใช้งาน หมู่เคมีหรืออีพิเจเนติกส์ที่เคยปิดยีนเอาไว้ก็จะถูกดึงออก ทำให้เซลล์สามารถอ่านยีนผลิตโปรตีนได้ตามสมควร เปรียบก็เหมือนเป็นการถอดรหัส

ITOA เชื่อว่ากุญแจสำคัญที่จะตัดสินว่าสเต็มเซลล์นั้นจะสามารถเปลี่ยนตัวเองมาซ่อมแซมส่วนต่างๆ ที่สึกหรอได้หรือไม่ได้

เมื่อเราแก่ตัวลง การเข้ารหัสอีพิเจเนติกส์ของเราเปลี่ยนไป ทำให้เราไม่สามารถอ่านและเปิดสวิตช์ยีนให้สร้างโปรตีนที่เกี่ยวข้อง กับการเปลี่ยนแปลง การสร้างและการซ่อมแซมได้เหมือนตอนที่เรายังเด็ก

เดวิดเชื่อว่า ถ้าหากเราสามารถรีเซ็ตการเข้ารหัสอีพิเจเนติกส์ได้ เซลล์ของเราก็น่าจะจะเริ่มนึกวิธีการซ่อมแซมส่วนต่างๆ ที่สึกหรอในร่างกายของเราได้ใหม่ และนั่นจะทำให้เราแก่ช้าลง

และเพื่อพิสูจน์ ITOA เดวิด และบริษัทรีจูวิเนทไบโอ (Rejuvinate Bio) ทีมวิจัยอีกทีมจากซานดิเอโกได้ออกแบบการทดลองเพื่อกระตุ้นการรีเซ็ตอีพิเจเนติกส์ในหนูทดลอง และผลที่ได้ก็ทำให้ทุกคนอึ้ง เพราะเซลล์ของหนูทดลองที่เฒ่าชแรแก่ชราไปแล้วสามารถย้อนกลับมาอ่อนวัยได้อีกครั้ง

 

งานวิจัยนี้สุดสะท้านสะเทือนจนสำนักข่าว CNN เอาไปพาดหัวว่า “ปรากฏการณ์ ‘เบนจามิน บัตตอน’ นักวิทย์สามารถย้อนวัยได้แล้วในหนู และเป้าหมายคือจะทำแบบเดียวกันในมนุษย์ (The ‘Benjamin Button’ effect: Scientists can reverse aging in mice. The goal is to do the same for humans)”

แน่นอนว่า ITOA นั้นน่าสนใจ คำถามคือปรากฏการณ์เดียวกันนี้ พบอะไรได้บ้างมั้ยในสัตว์ที่อายุยืนยาวอย่างพิสดารอย่างนกมีหูหนูมีปีก?

“ในยามที่ค้างคาวอายุมากขึ้น ความสามารถในการซ่อมแซมความเสียหายในสายดีเอ็นเอของพวกมันก็จะเพิ่มมากขึ้นตามไปด้วย” สิ่งที่เอมมาค้นพบในงานวิจัยของเธอทำให้เธอยินดีจนแทบนั่งไม่ติด แม้ว่าผลของเธอจะยังฟันธงอะไรไม่ได้ว่าที่ว่าซ่อมแซมส่วนที่สึกหรอได้ดีขึ้นนั้น เป็นการซ่อมแค่ความเสียหายในสายดีเอ็นเอหรือว่ารีเซ็ตอีพิเจเนติกส์ใหม่ทั้งหมด แต่แค่นี้ก็น่าตื่นเต้นแล้ว

เป็นไปได้ว่านี่อาจจะเป็นหนึ่งในกลไกที่อยู่เบื้องหลังอายุขัยที่ยืนยาวอย่าวประหลาดของค้างคาว และถ้าเราศึกษาลึกลงไปจนเข้าใจอย่างถ่องแท้ เราอาจจะพบกับกุญแจดอกสำคัญที่จะช่วยเปิดประตูสู่บ่อน้ำพุแห่งความเยาวัยให้กับมวลมนุษย์

แต่ที่น่าสนใจที่สุดคือ ค้างคาวนั้นไม่ใช่แค่อายุยืน แต่ยังแก่แบบมีคุณภาพด้วย ในแง่ของเมตาบอลิซึ่ม พวกมันดูดีมาก แม้จะชรา แต่ร่างกายของพวกมันก็ยังสามารถบินได้ ทนต่อการติดเชื้อไวรัสร้ายได้มากมาย อีกทั้งยังไม่เป็นค่อยพบเป็นมะเร็งและโรคไม่ติดต่ออื่นๆ อีกด้วย

และหนึ่งในกลไกที่น่าสนใจที่เพิ่งถูกเปิดตัวออกมาใน คือ กลไกการจัดการน้ำตาลในร่างกายของค้างคาวผลไม้ แม้จะกินแต่ผลไม้ที่หวานจนแทบต้องตัดขาอยู่ทุกเมื่อเชื่อวัน แต่พวกมันกลับไม่เป็นมีวี่แววว่าจะเป็นเบาหวาน!

 

ในปี 2022 เพื่อให้เข้าใจกลไกของการจัดการระดับน้ำตาลในค้างคาว เวย์ กอร์ดอน (Wei Gordon) นักศึกษาปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานฟรานซิสโก (university of California San Francisco) ลงทุนเดินทางไปถึงประเทศเบลีซ (Belize) เพื่อเข้าร่วมงาน “แบทอาธอน (Bat-a-thon)” ร่วมกับภาคีนักวิจัยค้างคาวทั่วโลก

เวย์ตัดสินใจเลือกใช้เทคนิคทางด้านพันธุศาสตร์ และสารสนเทศชีวภาพ เพื่อศึกษาโอมิกส์ในเชิงเปรียบเทียบ (comparative genomics and functional genomics) เพื่อศึกษาความแตกต่างในวิถีเมตาโบลิซึ่มระหว่างค้างคาวกินแมลงที่ส่วนใหญ่จะมีองค์ประกอบเป็นพวกโปรตีนและไขมัน ปริมาณน้ำตาลไม่สูงมาก กับค้างคาวกินผลไม้ที่แต่ละมื้อ แต่ละวันจัดหนักจัดเต็มในเรื่องความหวานแบบน้ำตาลพุ่งทะลุชาร์ต

และเธอก็ค้นพบความแตกต่างจริงๆ ในเรื่องของกลไกการควบคุมการแสดงออกของยีนในวิถีเมแทบอลิซึ่ม และความแตกต่างทางสรีรวิทยาระดับเซลล์ทั้งในไตและในตับอ่อน

“ชัดเจนว่าไตและตับอ่อนของค้างคาวกินผลไม้มีการปรับตัวเพื่อให้สามารถรองรับอาหารน้ำตาลสูงได้เป็นอย่างดี” เวย์เล่าอย่างออกรสบนเวที Grad Slam ในซานฟรานซิสโก

“ทั้งแบบแผนการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการรักษาสมดุลย์ของเหลวและอิเล็กโทรไลต์ในไตก็เปลี่ยนไป การหลั่งฮอร์โมนของเซลล์ต่อมไร้ท่อ (endocrine)ในตับอ่อนก็เพิ่มสูงมากขึ้น ในขณะที่การทำงานของเซลล์ต่อมมีท่อ (exocrine) ในตับอ่อนนั้นกลับลดลง”

 

หลังจากเปิดตัวออกมาในวารสาร Nature Genetics งานวิจัยของเวย์ก็ได้รับความสนใจมากมาย เพราะหลายคนมองว่ากลไกที่เพิ่งค้นพบใหม่ในค้างคาวพวกนี้ทำให้เราเริ่มเล็งเห็นเป้าหมายใหม่ในการจัดการเบาหวานและโรคเมตาโบลิซึ่มอื่นๆ ก็เป็นได้

นี่ขนาดงานของเวย์ เทียบค้างคาวแค่สองสายพันธุ์ กินผลไม้ กับกินแมลง ยังได้ข้อมูลที่สามารถวิเคราะห์อะไรได้มากมายขนาดนี้ จินตนาการว่าถ้า Bat1K สำเร็จ หนึ่งพันสี่ร้อยกว่าสายพันธุ์ เราอาจจะได้เห็นกระบวนการอะไรแปลกๆ ที่จะสามารถเอามาปรับใช้กับมนุษย์ได้มากมายขนาดไหน

ไม่แน่บางกลไกอาจจะทำให้คนมีพลังพิเศษได้แบบอัศวินแห่งรัตติกาลก็เป็นได้

แม้ว่าข้อมูลทางพันธุกรรมจะบอกอะไรได้หลายอย่างเกี่ยวกับกลไกต่างๆ ทางสรีรวิทยาในค้างคาว แต่สำหรับนักวิจัยสเต็มเซลล์ โทมัส สวากา (Thomas Zwaka) จากโรงเรียนแพทย์ไอคาห์นที่เมสท์ไซไน (Icahn School of Medicine at Mount Sinai) ยังมีเรื่องราวอีกมากมายที่เรายังไม่รู้เกี่ยวกับคุณสมบัติวิเศษของค้างคาว

และข้อมูลทางพันธุกรรมก็อาจจะบอกอะไรหลายๆ อย่าง ทั้งในเรื่องการบิน การสะท้อนเสียงโซนาร์ หรือแม้แต่การพัฒนาของสเต็มเซลล์และการทำงานของแต่ละอวัยวะซึ่งอาจจะเป็นประโยชน์ในทางการแพทย์

 

เขาและหลินฟาร่วมกันก่อตั้งสตาร์ตอัป “พาราตัส ไซแอนส์ (Paratus Sciences Corporations)” ขึ้นมาด้วยจุดประสงค์เพื่อออกแบบกลยุทธ์ในการรักษาโรคร้าย ด้วยการเลียนแบบกลไกแห่งพลังวิเศษของค้างคาว

และโรคต่างๆ ที่ทึมพาราตัสสนใจ มีตั้งแต่โรคติดเชื้อไวรัส ความผิดปกติของเมตาโบลิซึ่ม โรคเบาหวาน โรคมะเร็ง โรคหัวใจ ไปจนถึงโรคชรา

ไม่นับเรื่องอื่น เอาแค่ “บินได้นี่ก็เป็นความท้าทายในเรื่องเมตาโบลิซึ่มอย่างที่สุดแล้ว” ฟิล เฟอร์โร (Phil Ferro) ประธานกรรมการบริหารของพาราตัสกล่าว

เลียนแบบค้างคาว “ตรงๆ เลย นี่เป็นไอเดียที่พิลึกกึกกือที่สุดที่ผมเคยเจอมา” เยอร์เกน เอคการ์ดท์ (Juergen Eckhardt) แพทย์และหนึ่งในหัวหน้าทีมนักลงทุนจาก ลีปส์บายเบเยอร์ (Leaps by Bayer) กล่าว “ในฐานะนักลงทุนวีซี (VC ย่อมาจาก Venture Capitalist) ผมได้เห็นดีลดีๆ นับร้อยนับพันต่อปี แต่ดีลนี้ ชีววิทยาของค้างคาว แค่รู้ว่าจะทำอะไร ภาพมันก็โดดเด่นขึ้นมาเลย”

พาราตัสระดมทุนได้อย่างมหาศาลจากนักลงทุนและเวนเจอร์ตัวท็อป ทั้งโพลาริส (Polaris Partners) อาร์ช (ARCH Venture Partners) คลาวิสต์ไบโอ (ClavystBio) เงินทุนอีโคอาร์วัน (EcoR1 Capital) อเล็กซานเดรีย เวนเจอร์ (Alexandria Venture) และ ลีปส์บายเบเยอร์

และในเวลานี้พาราตัสก็ทุ่มเงินมหาศาล ราวๆ หนึ่งร้อยล้านเหรียญสหรัฐ หรือราวๆ เกือบสามพันห้าร้อยล้านบาท เพื่อเซ็ตอัพห้องแล็บเพื่อเลี้ยงสเต็มเซลล์และออร์แกนอยด์จากค้างคาวเพื่อศึกษากลไกการป้องกันโรค การจัดการไวรัส ไปจนถึงกลไกของอวัยวะต่างๆ ในค้างคาว

เงินทุนสามพันห้าร้อยล้านบาท กับการศึกษาสเต็มเซลล์ค้างคาว นี่เป็นเงินก้อนใหญ่สำหรับงานวิจัยชีววิทยาที่พื้นฐานแทบจะที่สุด น่าสนใจ เพราะแม้แต่เอกชน ก็ยังไม่ได้จะสนระดับความพร้อมทางเทคโนโลยี (Technology readiness level หรือ TRL) มากขนาดนั้น

เพราะถ้ามีเป้าหมายชัดเจน งานวิจัยพื้นฐานก็อาจจะกลายเป็นงานแบบ high risk high return ที่ให้ผลมากกว่าที่คนจะจินตนาการได้

และบางที งานวิจัยพื้นฐาน TRL ต่ำพวกนี้แหละที่อาจจะเปลี่ยนชีวิตคน!