mRNA Vaccine

ภาพประกอบจาก BioNTech

ส่วนตัวแล้วมีความสามารถด้านชีวะน้อยมาก แต่คิดว่าความรู้พื้นฐานเรื่องชีววิทยา อย่างน้อยๆ คือเรื่องตัวไวรัส SARS-CoV-2 และการทำงานของวัคซีน กำลังกลายเป็นเรื่องสำคัญที่ “ควรรู้” ในยุคสมัยนี้ จึงต้องมาหาความรู้เพิ่ม

ประเด็นที่น่าสนใจที่สุดคงหนีไม่พ้น mRNA ซึ่งเป็นเทคโนโลยีวัคซีน “ใหม่ล่าสุด” ที่ให้ผล “ดีที่สุด” ซึ่งเราควรอธิบายหลักการพื้นฐานได้ว่ามันทำงานอย่างไร ต่างจากวัคซีนอื่นๆ อย่างไร

ลองค้นข้อมูลมาอ่านเยอะพอสมควร เจอแหล่งข้อมูลที่คิดว่าดีๆ เลยมาจดบันทึกไว้

คำศัพท์-แนวคิดพื้นฐานที่ควรรู้

• Deoxyribonucleic acid (DNA) เป็นโมเลกุล “เกลียวคู่” (double helix) ที่อยู่ในเซลล์
• Ribonucleic acid (RNA) เป็นโมเลกุล “เกลียวเดี่ยว” (single strand) ที่อยู่ในเซลล์ เรียกว่าเป็นครึ่งเดียวของ DNA ก็ได้

ทั้ง DNA และ RNA เก็บรหัสพันธุกรรมมาตรฐาน 4 ตัว (G/U/A/C) แต่การที่ RNA มีสายเดี่ยว เก็บข้อมูลได้น้อยกว่า มักมีสายสั้นกว่า ทำให้หน้าที่ของมันเป็นเหมือนคำสั่งสั้นๆ เฉพาะกิจ (operate) แทนการเก็บรักษาข้อมูล (store information) แบบ DNA

รูปแบบของ RNA มีหลากหลายมาก (รายชื่อ RNA ทั้งหมดบน Wikipedia) แต่สิ่งที่เราสนใจคือ mRNA หรือ Messenger RNA ที่เป็นตัวขนส่ง (messenger) สำเนาคำสั่งการสร้างโปรตีนจาก DNA ที่อยู่ในนิวเคลียสของเซลล์ ไปให้ไรโบโซม (ribosome) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเซลล์แต่อยู่นอกนิวเคลียส อ่านค่าแล้วสร้างโปรตีนใหม่ขึ้นมา

คลิปของ Moderna (เข้าใจยากสักนิด)

การนำ mRNA มาทำ Vaccine

การจะเข้าใจวัคซีนที่ใช้เทคโนโลยี mRNA ได้ ต้องเข้าใจวัคซีนประเภทอื่นๆ ที่เกิดขึ้นก่อนหน้านี้ก่อน ซึ่งในคลิปของ Vox Explained ทำไว้ดีมาก

แบบสรุปก็คือ

• วัคซีนคือการฉีด “อะไรสักอย่าง” เข้าไปในร่างกาย ให้ระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายเรียนรู้ล่วงหน้า พอเจอไวรัสเข้ามาจริงๆ จะได้โต้ตอบได้เร็วกว่าเดิม (ภูมิคุ้มกันของร่างกายเรียนรู้ได้อยู่แล้วแต่ใช้เวลานาน สังเกตว่าเป็นหวัด 3-4 วันแรกๆ จะหนัก เพราะร่างกายยังเรียนรู้ไม่ทัน)
• ในอดีต วัคซีนคือการฉีด “ไวรัสตายแล้ว” หรือ “ไวรัสอ่อนแรง” เข้ามาให้ร่างกายเรียนรู้ว่า อ๋อ ไวรัสหน้าตาเป็นแบบนี้ ต้องสู้มันแบบไหน พอเจอไวรัสตัวจริงๆ เข้ามาก็รู้แล้ว ขจัดได้ทันที
• ปัญหาคือการฉีดไวรัสตายแล้ว-ไวรัสอ่อนแรงเข้าร่างกาย ต้องใช้การทดสอบแบบ trial-and-error กันนานว่าฉีดแบบไหนแล้วเวิร์ค เป็นการเดาสุ่มอยู่พอสมควร ในอดีต การคิดค้นวัคซีนจึงใช้เวลานานเป็นหลักสิบปี
• เทคโนโลยี mRNA คือการอ่านค่า DNA ของไวรัสโดยตรงเลย แล้วลอก mRNA ของมันมา ฉีดเข้าไปให้ร่างกายอ่านค่า mRNA แล้วสร้างโปรตีนแบบที่ใช้ขจัดไวรัสออกมา

ข้อดี-ข้อเสียของวัคซีนแบบ mRNA

ข้อดีของ mRNA ในทางหลักการ จึงเป็นเรื่อง “แม่นกว่า” เพราะอ่านข้อมูลพันธุกรรมของไวรัสโดยตรง (เหมือนเขียนโปรแกรมแบบเห็นซอร์สโค้ด) และ “เร็วกว่า” เพราะรู้การทำงานของไวรัสทั้งหมด ไม่ต้องเดาสุ่มอีก

ตรงนี้จึงอธิบายได้ว่าทำไม Pfizer / Moderna พัฒนาวัคซีนได้เร็วมาก และได้ผลดีมากเมื่อเทียบกับวัคซีนแบบอื่นๆ

อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดของ mRNA Vaccine ก็มีอยู่บ้าง เช่น mRNA มันเสื่อมสภาพง่ายมาก จึงต้องเก็บรักษาวัคซีนในอุณหภูมิเย็นจัดมากๆ (เช่น -75 องศาแบบที่เราเห็นกันในข่าว)

นอกจากนี้ยังมีประเด็นเรื่อง การใส่ mRNA เข้าไปในร่างกายแล้วมี side-effect อยู่พอสมควร (เซลล์มองว่า mRNA ที่ใส่เข้ามานั้นแปลกปลอมเกินไป) ทำให้บริษัทที่พยายามทำยาด้วย mRNA ยุคก่อนหน้านี้ไม่ประสบความสำเร็จเท่าไร

ส่วนเรื่อง side-effect ในระยะยาวนั้นยังไม่มีข้อมูลชัดเจนนัก เพราะ mRNA เพิ่งเป็นเทคโนโลยีคิดค้นใหม่ในทศวรรษ 2010s และยังไม่เคยถูกใช้งานจริงในวงกว้างมาก่อน (วัคซีนของ Pfizer / Moderna เป็น 2 ตัวแรกที่ได้รับอนุญาตให้ใช้ในมนุษย์)

ประวัติการคิดค้น mRNA Vaccine

บทความนี้ในมติชนสุดสัปดาห์ เขียนโดยคุณ โชคชัย บุณยะกลัมพ อธิบายได้ค่อนข้างละเอียด

จุดเริ่มต้นของ mRNA เริ่มช่วงปี 1990 โดยมาจากงานวิจัยของ University of Wisconsin ก่อน จากนั้นในทศวรรษ 90s ก็มีงานวิจัยอื่นๆ ตามมา

บุคคลสำคัญของโลก mRNA คือ Katalin Karikó นักชีวเคมีชาวฮังการี กับ Drew Weissman หัวหน้าแล็บ RNA ของ University of Pennsylvania ที่คิดค้นเทคนิคการใส่ mRNA เข้าไปในเซลล์แล้วร่างกายไม่ต่อต้าน งานวิจัยเผยแพร่ในปี 2005 และกลายเป็นรากฐานสำคัญของวงการวัคซีน mRNA

Moderna

Derrick Rossi นักวิจัยด้านสเตมเซลล์จาก Harvard อ่านงานของ Kariko-Weissman แล้วเห็นโอกาส เลยมาก่อตั้งบริษัท ModeRNA ในปี 2010 โดยได้เงินลงทุนจากกองทุน Flagship Ventures

ModeRNA ก่อตั้งได้ไม่นาน ทางกองทุน Flagship ก็ดึงเอา Stéphane Bancel ผู้บริหารบริษัทยาชาวฝรั่งเศสมาเป็น CEO และได้รับเงินลงทุนจาก AstraZeneca บริษัทยาสัญชาติอังกฤษ-สวีเดนด้วย

บริษัทเปลี่ยนชื่อเป็น Moderna ให้สะกดง่ายขึ้น และขายหุ้น IPO ในปี 2018 ใช้ตัวย่อ MRNA

คลิปที่ Bancel พูดขายฝันเรื่อง “วัคซีน mRNA” ที่งาน TEDx ในปี 2013 สมัยตั้งบริษัทใหม่ๆ (ซึ่งภายหลังก็ทำได้จริงๆ)

BioNTech

ก่อตั้งในปี 2008 โดยคู่สามีภรรยาเชื้อสายตุรกี-เยอรมัน Uğur Şahin และ Özlem Türeci ที่มาจาก University of Mainz ในเยอรมนี เน้นไปที่การรักษาโรคด้วยการสร้างภูมิคุ้มกัน (immunotherapy) และเน้นโรคร้ายแรงอย่างมะเร็ง

BioNTech เป็นอีกแหล่งที่รวมนักวิจัยด้าน mRNA ทั้งสายเยอรมัน และ Katalin Karikó หนึ่งในผู้คิดค้นเทคนิค mRNA ก็เข้ามาทำงานกับ BioNTech ในปี 2013 ทำให้ในทศวรรษ 2010 บริษัทมีงานวิจัยด้าน mRNA ตีพิมพ์มากมาย และเซ็นสัญญาเป็นพาร์ทเนอร์กับ Pfizer ในปี 2018

สองผู้ก่อตั้ง BioNTech ลงปก TIME เดือนมกราคม 2021

TIME's new global cover: Inside the vaccine revolution https://t.co/2IxxQ7WgEz pic.twitter.com/Et3yavdqMD

— TIME (@TIME) January 11, 2021

CureVac

CureVac เป็นบริษัทเยอรมันอีกรายที่พัฒนาเทคนิค mRNA แต่เป็นอีกสายคือมาจากเมือง Tübingen

ก่อตั้งในปี 2000 โดยนักวิจัยชาวเยอรมัน Ingmar Hoerr ที่ทำปริญญาเอกเรื่อง mRNA ในตอนนั้น

วัคซีน CVnCoV ของ CureVac มาช้ากว่าอีก 2 รายเล็กน้อย (เพิ่งเริ่มมาช่วงต้นปี 2021) และใช้เทคนิคการฉีด mRNA แบบไม่ต้องแก้ไขดัดแปลง ซึ่งต่างจากของ Moderna / BioNTech ที่เป็นแบบดัดแปลง

อัพเดต

สำหรับผู้สนใจเทคโนโลยี mRNA เพิ่มเติม แนะนำให้อ่านบทความของ MIT Technology Review เขียนไว้ตรงประเด็นและละเอียดมาก