การเดินทางอันยาวนานของวัคซีน mRNA จากแนวคิดไร้ค่าสู่ความหวังของโลก

• การระบาดของไวรัสโควิด-19 ยังไม่มีทีท่าว่าจะยุติลงแม้จะผ่านมาเกือบ 2 ปีแล้ว โดยความหวังเดียวที่จะป้องกันมันได้คือ วัคซีน และวัคซีนที่ผลิตด้วยเทคโนโลยี mRNA ดูจะเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด
• วัคซีน mRNA เป็นเทคโนโลยีใหม่ แต่ที่ว่า “ใหม่” นั้นมันเกิดขึ้นเมื่อกว่า 30 ปีก่อน และมันต้องผ่านการต่อสู้มากมาย โดยมีนักวิทยาศาสตร์หญิงผู้ไม่ยอมแพ้คนหนึ่งคอยผลักดัน
• ผู้ก่อตั้งบริษัท โมเดอร์นา กับ ไบโอเอ็นเทค ให้ความสนใจกับเทคโนโลยี mRNA ตั้งแต่แรกๆ ซึ่งนั่นทำให้ทั้ง 2 บริษัท สามารถผลิตวัคซีนต้านโควิด-19 ออกมาได้อย่างรวดเร็ว

วัคซีน mRNA ทำงานอย่างไร?

วัคซีนโดยทั่วไปคือการฉีดเชื้อไวรัสที่ตายเข้าไปในร่างกายมนุษย์ เพื่อให้ร่างกายรู้จักเชื้อนั้นแล้วสร้างภูมิคุ้มกันออกมา นอกจากนั้นยังมีวัคซีนเวกเตอร์ ซึ่งใช้เชื้อไวรัสที่อ่อนแอลงแล้วตัดต่อใส่สารพันธุกรรมของไวรัสตัวอื่นลงไป แล้วฉีดเข้าร่างกายเพื่อสร้างภูมิคุ้มกัน

แต่นักวิทยาศาสตร์พบว่า ที่จริงแล้วไม่จำเป็นต้องใส่ไวรัสทั้งตัวเข้าไปในร่างกาย ทว่าใช้เพียงสารพันธุกรรมก็สามารถกระตุ้นให้ร่างกายสร้างภูมิคุ้มกันได้ จนกำเนิดเป็นเทคโนโลยี mRNA หรือ messenger RNA

RNA เป็นสารพันธุกรรมชนิดหนึ่ง มีลักษณะเป็นบันไดเกลียวเดี่ยว ต่างจาก DNA ที่เป็นบันไดเกลียวคู่ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์จะทำการถอดรหัสลำดับเบส หรือขั้นของบันไดเกลียว ของ DNA ออกเป็นโปรตีนชนิดต่างๆ แล้วสังเคราะห์จำลองลำดับเบสสร้างเป็น RNA และใช้ mRNA เป็นตัวส่ง RNA เข้าไปในร่างกาย เพื่อสั่งการให้ร่างกายสร้างโปรตีนที่กำหนด

ในกรณีของไวรัสโควิด-19 นักวิทยาศาสตร์ใช้สารพันธุกรรมส่วนที่เกี่ยวข้องกับการสร้างโปรตีนปุ่มหนามของไวรัส มาสังเคราะห์เป็นรหัสคำสั่งที่เรียกว่า S-spike mRNA ซึ่งเมื่อฉีดเข้าสู่ร่างกายจะทำให้เซลล์ผลิตโปรตีนส่วนที่เป็นปุ่มหนามของไวรัสออกมา ให้ร่างกายจดจำและกระตุ้นภูมิคุ้มกันเมื่อมีปุ่มหนามแบบนี้เข้าสู่ร่างกาย

mRNA เทคโนโลยีที่มาก่อนกาล

ก่อนที่ mRNA จะกลายเป็นแนวคิดมูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์อย่างทุกวันนี้ มันเคยเป็นสิ่งที่โลกวิทยาศาสตร์ไม่ให้ความสนใจ ดร.คาตาลิน คาริโก ชาวฮังการีเริ่มวิจัยเทคโนโลยีนี้ตั้งแต่ปี 2532 เพื่อใช้มันในการต่อสู้กับโรคภัยต่างๆ แต่ดูเหมือนความคิดของเธอจะดูเหลือเชื่อเกินไป จนอย่าว่าแต่จะได้รับทุนจากรัฐบาลเลย เธอยังไม่ได้รับการสนับสนุนจากเพื่อนร่วมงานด้วยซ้ำ

ในทางทฤษฎี แนวคิดการใช้ mRNA ของคาริโกดูสมเหตุสมผล ด้วยหลักการที่ในโลกในนี้ ร่างกายของสิ่งมีชีวิตต้องพึ่งพาโปรตีนเล็กๆ จำนวนนับล้านเพื่อให้ตัวเองมีชีวิตและแข็งแรง สิ่งมีชีวิตต้องใช้ mRNA บอกกับเซลล์ในร่างกายว่า ควรสร้างโปรตีนชนิดใด ซึ่งหากเราสามารถออกแบบ mRNA ของตัวเองได้ เราก็จะสามารถยึดกระบวนการนั้นแล้วสร้างโปรตีนใดๆ ก็ตามที่เราต้องการ ไม่ว่าจะ แอนติบอดีไปจนถึงวัคซีนต้านการติดเชื้อ, เอนไซม์เพื่อต่อสู้กับโรคหายาก หรือเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อเพื่อรักษาเยื่อหุ้มหัวใจที่เสียหาย

ในปี 2533 กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยวิสคอนซิน สามารถทำให้เกิดกระบวนการที่ว่าได้สำเร็จในหนูทดลอง และคาริโกต้องการพาเทคโนโลยีนี้ไปให้ไกลกว่านั้น แต่ปัญหาคือ เธอรู้ดีว่า RNA สังเคราะห์นั้นอ่อนไหวต่อการป้องกันตามธรรมชาติของร่างกายมนุษย์มาก หมายความว่า มันจะถูกทำลายก่อนจะเดินทางไปถึงเซลล์เป้าหมาย หรือแย่กว่านั้น คือมันอาจทำให้เกิดความปั่นป่วนทางชีววิทยา กระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันจนส่งผลเสียต่อสุขภาพของคนไข้

ขณะที่คาริโกเชื่อว่าเธอจะแก้ไขปัญหาที่ว่าได้ กลับมีเพียงไม่กี่คนที่เชื่อเช่นนั้น และคำตอบที่เธอได้รับทุกครั้งที่พยายามจะขอทุนสนับสนุนการวิจัยคือ “ไม่ ไม่ และไม่”

เวลาล่วงเลยมาจนถึงปี 2538 หลังจากทำงานที่ศูนย์วิจัยของมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียมาได้ 6 ปี คาริโกก็ถูกลดขั้น จากที่เคยอยู่บนเส้นทางของการได้เป็นศาสตราจารย์ แต่เพราะไม่มีทุนสนับสนุนการวิจัย mRNA หัวหน้าของเธอจึงเห็นว่าไม่ควรวิจัยเรื่องนี้ต่อไป ทำให้คาริโกกลับไปเป็นสมาชิกระดับล่างของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งนี้อีกครั้ง

วิบากกรรมของคาริโกยังไม่หมดแค่นั้น ในปีเดียวกันเธอยังต้องกังวลกับการป่วยเป็นโรคมะเร็ง ในขณะที่สามีของเธอติดอยู่ที่ฮังการี เพราะปัญหาเรื่องวีซ่า ส่วนงานวิจัยที่เธอทุ่มเทเวลาให้ก็มาหลุดมือไปอีก “ฉันเคยคิดว่าจะไปที่อื่น หรือทำอย่างอื่น” คาริโกกล่าว “ฉันยังเคยคิดว่าบางทีฉันคงไม่ดีพอ ไม่ฉลาดพอ ฉันลองจินตนาการดู ทุกอย่างอยู่ที่นี่ และฉันแค่ต้องทำการทดลองให้ดีขึ้น”

คาริโกตัดสินใจสู้ต่อ และได้ร่วมมือกับ ดร.ดรูว์ ไวส์แมน นักวิทยาภูมิคุ้มกัน เพื่อนร่วมงานที่เพนซิลเวเนีย ในปี 2541 ซึ่งหลังจากการทดลองผิดถูกนานเกือบทศวรรษ ทั้งคู่ก็ค้นพบวิธีแก้จุดอ่อนของ mRNA โดยพวกเธอพบว่า mRNA สังเคราะห์ที่ประกอบด้วยแท่งนิวคลีโอไซด์ (nucleoside) 4 แท่ง กลับมี 1 แท่งที่ไม่เข้าพวกและแจ้งให้ระบบภูมิคุ้มกันรู้ คาริโกกับไวส์แมนจึงแค่เปลี่ยนมัน สร้าง mRNA แบบไฮบริด ที่สามารถเข้าสู่เซลล์ได้โดยไม่กระตุ้นระบบป้องกันของร่างกายขึ้นมา

การค้นพบดังกล่าวถูกเผยแพร่ออกมาผ่านวารสารวิทยาศาสตร์มากมายเริ่มตั้งแต่ปี 2548 แต่กลับไม่ได้รับความสนใจมากนัก อย่างไรก็ตาม ดร.ไวส์แมนระบุว่า นี่เป็นจุดเริ่มต้นของการผลิตวัคซีนด้วยความเร็วสูงที่จะเกิดขึ้นในอนาคต

ต่อยอดงานวิจัย กำเนิด โมเดอร์นา-ไบโอเอ็นเทค

แม้ว่างานวิจัยของคาริโกกับไวส์แมนจะไม่ค่อยได้รับความสนใจ แต่นักวิทยาศาสตร์ 2 คนเห็นคุณค่าในงานชิ้นนี้ และพวกเขาจะกลายเป็นผู้ก่อตั้งบริษัทผู้ผลิตยายักษ์ใหญ่ โมเดอร์นา และไบโอเอ็นเทค ในเวลาต่อมา

ดร.เดอร์ริกค์ รอสซี ชาวโทรอนโต ได้อ่านงานวิจัยดังกล่าวในปี 2548 ตอนที่เขามีอายุ 39 ปี และยังเป็นเพียงนักวิจัยหลังจบปริญญาเอกด้านชีววิทยาเซลล์ต้นกำเนิดที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด แต่เขารู้ทันทีว่านี่คือการค้นพบใหม่ และว่า คาริโกกับไวส์แมนสมควรได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีจากผลงานชิ้นนี้

รอสซีไม่ได้ตั้งใจจะนำเทคโนโลยี mRNA ไปผลิตวัคซีน เขาอยากรู้ว่าเทคโนโลยีนี้จะสามารถใช้สร้างเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อน (embryonic stem cells) ได้หรือไม่ เนื่องจากเซลล์นี้สามารถเปลี่ยนเป็นเซลล์ทุกประเภทในร่างกายได้ ซึ่งอาจสามารถใช้รักษาโรคได้มากมาย ตั้งแต่พาร์กินสันไปจนถึงการบาดเจ็บที่ไขสันหลัง แต่การนำเซลล์ตัวอ่อนมาใช้นั้นติดปัญหาด้านศีลธรรม เพราะต้องนำมาจากตัวอ่อนจริงๆ

รอสซีกับเพื่อนนักวิจัยอีกคนสร้างเซลล์ที่เขาต้องการสำเร็จในปี 2552 เขาได้บอกเรื่องนี้กับ ทิโมธี สปริงเกอร์ ศาสตราจารย์ของวิทยาลัยแพทย์ฮาร์วาร์ดและนักธุรกิจด้านเทคโนโลยีชีววิทยา ซึ่งมองเห็นโอกาสทางธุรกิจในเรื่องนี้ สปริงเกอร์จึงติดต่อกับ โรเบิร์ต แลงเกอร์ บุคคลสำคัญในวงการชีวการแพทย์และมีคอนเน็กชันมากมาย

ทั้ง 3 คนนัดหมายเจรจากันในเดือนพฤษภาคม 2553 ซึ่งแลงเกอร์แนะนำให้รอสซีได้รู้จักกับบริษัท ‘Flagship Ventures’ ซึ่งเป็นผู้ให้ทุนสตาร์ทอัพในสหรัฐฯ ไม่กี่เดือนหลังจากนั้น รอสซี, แลงเกอร์ กับ นูบาร์ อาเฟยาน ประธานบริษัท Flagship Ventures ก็ร่วมกันก่อตั้งบริษัทยาที่ชื่อ ‘โมเดอร์นา’ ขึ้นมา โดยเป็นคำใหม่ที่ผสมกันระหว่างคำว่า “modified” กับ “RNA”

อีกด้านหนึ่ง ที่เมืองไมนซ์ ของเยอรมนี บริเวณริมแม่น้ำไรน์ บริษัทใหม่อีกแห่งก็กำลังจะถือกำเนิดขึ้นโดยสามีภรรยานักวิจัยที่เห็นคุณค่าในเทคโนโลยี mRNA เช่นกัน คือนายอูเกอร์ ซาฮิน ชาวเยอรมันเชื้อสายตุรกีกับนางออซเลม ตูราชี ซึ่งทั้งคู่สนใจเรื่องการรักษาด้วยการสร้างภูมิคุ้มกันมานานแล้ว และหวังจะสร้างวัคซีนเพื่อกำจัดเซลล์มะเร็ง พวกเขาจึงขอทุนจากพี่น้อง โธมัสและอันเดรส สตรึงแมนน์ เพื่อก่อตั้งบริษัทใหม่ชื่อว่า ‘ไบโอเอ็นเทค’ ขึ้นมาในปี 2551

หลังจากนั้น 5 ปี ไบโอเอ็นเทคก็จ้างคาริโกเข้าทำงานเป็น รองประธานอาวุโส เพื่อช่วยเหลือพวกเขาดูแลงานเกี่ยวกับ mRNA ก่อนจะไปจับมือกับบริษัท ไฟเซอร์ ผู้ผลิตวัคซีนรายใหญ่ในสหรัฐฯ ในปี 2561 เพื่อพัฒนาวัคซีน mRNA สำหรับไข้หวัดใหญ่

โควิดมา mRNA ผงาด

โมเดอร์นากับไบโอเอ็นเทคเป็นคู่แข่งกันอย่างเงียบๆ ในตลาดเทคโนโลยี mRNA จนกระทั่งการมาถึงของไวรัสโควิด-19 ในปี 2563 ทำให้โลกเปลี่ยนไปอย่างสิ้นเชิง

การสร้างวัคซีนด้วยเทคโนโลยี mRNA แสดงความได้เปรียบการพัฒนาด้วยวิธีอื่นๆ ตั้งแต่ไวรัสเพิ่งเริ่มการระบาด เพราะวิธีอื่นจำเป็นต้องใช้ตัวไวรัสเพื่อสร้างวัคซีน แต่ mRNA แค่จีนเปิดเผยลำดับพันธุกรรม (genetic sequence) ของไวรัสออกมาในวันที่ 10 ม.ค. บริษัทอย่างโมเดอร์นาและไบโอเอ็นเทคก็รู้แล้วว่าพวกเขาต้องทำอะไรบ้าง

42 วันหลังจากจีนเปิดเผยลำดับพันธุกรรม วัคซีนทดลองหลายร้อยขวดของโมเดอร์นาก็ถูกส่งไปยังสถาบันโรคติดต่อและภูมิแพ้แห่งชาติของสหรัฐฯ แล้ว และเป็นเจ้าแรกที่วัคซีนได้เริ่มทำการทดสอบทางคลินิก เช่นเดียวกับการทดสอบในมนุษย์และการทดสอบขั้นต้น ก่อนจะเข้าสู่การทดสอบขั้นสุดท้ายเป็นเจ้าแรกในวันที่ 28 ก.ค.

ขณะที่ไบโอเอ็นเทคติดต่อขอเป็นหุ้นส่วนกับบริษัทไฟเซอร์ที่เคยร่วมงานกันมาก่อน เพื่อให้ได้ฐานการผลิตที่แข็งแกร่ง และพัฒนาวัคซีนตามหลังโมเดอร์นามาติดๆ และเริ่มการทดสอบขั้นสุดท้ายวันเดียวกับโมเดอร์นา นอกจากนี้ยังมีบริษัทอื่นๆ อีกที่กำลังพัฒนาวัคซีน mRNA แต่ไม่เร็วเท่า เช่น เคียวแวค (CureVac), เจอร์มัน ไบโอเทค (German biotech) และทรานสเลต ไบโอ (Translate Bio) ซึ่งร่วมเป็นหุ้นส่วนกับบริษัท ซาโนฟี ปาสโต (Sanofi Pasteur) ของฝรั่งเศส

วัคซีน mRNA ของบริษัทโมเดอร์นาและไฟเซอร์/ไบโอเอ็นเทค เป็นวัคซีนต้านไวรัสโควิด-19 ที่มีประสิทธิภาพสูงที่สุดเท่าที่โลกมีจนถึงตอนนี้ แต่มันเกิดขึ้นได้ทันเวลาก็เพราะ ดร.แคทาลิน คาริโก ไม่ล้มเลิกความตั้งใจที่จะศึกษาค้นคว้า แม้ว่าจะแทบไม่มีใครเห็นค่าเลยมาตลอดหลายสิบปีก็ตาม

ที่มา: statnews, uab