นักวิจัยเผยเทคนิคสุดเจ๋งเพื่อใช้พัฒนาวัคซีน
ใช้การพับ "DNA" ให้มีหน้าตาเหมือนกับไวรัส
ในภาวะการระบาดโควิค-19 นอกจากความกังวลของจำนวนผู้ติดเชื้อในประเทศต่างๆข่าวอีกแบบหนึ่งที่เราได้ยินบ่อยๆก็คือยารักษา หรือการพัฒนาวัคซีนของสถาบันต่างๆรวมทั้งของ รพ ในประเทศไทยด้วย ซึ่งล่าสุดนักวิจัยจาก MIT ได้ต่อยอดงานวิจัยที่สร้างโมเลกุลจำลองของไวรัสเพื่อใช้กระตุ้นภูมิสำหรับไวรัส HIV มาพัฒนาวัคซีนสำหรับไวรัส SARS-CoV-2 อีกด้วย
ว่าแต่ DNA เค้าพับกันยังไง?? สลับซับซ้อนเเค่ไหน อย่ารอช้า Innowayถีบ จะพาไปดูพร้อมๆกัน
การพับ DNA หรือ "DNA origami"
เป็นวิธีการเรียกกระบวนการที่ทำการจัดเรียง DNA สายยาวๆสายหนึ่งให้มีรูปร่างตามที่กำหนด ซึ่งถูกตีพิมพ์ครั้งเเรกโดย Professor Paul W. K. Rothemund, ซึ่งเป็นอาจารย์อยู่ที่ California Institute of Technology
• โดยกระบวนการของ Professor Rothemund แบ่งเป็น 5 ขั้นตอนหลัก ซึ่งถ้านึกภาพตามนั้นจะเหมือนการวางนั่งร้าน (โครงสร้าง) ตามแบบที่ต้องการ แล้วจึงนำ DNA สายยาวมาคิดไว้ ซึ่งวิธีการดังกล่าวจะเริ่มจาก
(a) เริ่มต้นด้วยการนำ DNA ขนาดเส้นสั้นๆ มาวางต่อกันเป็นรูปร่างและขนาดที่ต้องการ โดยแต่ละเส้นจะมีจุดเชื่อมเล็กๆ กันไว้ (จุดสีน้ำเงินเล็กๆ)
(b) เสร็จแล้วรอยโครงสร้าง (platform) ด้วยเชือก (เส้นสีดำๆ) ซึ่งทำจากจากโมเลกุลของ nucleotide
(c) ขั้นตอนถัดๆมาก็จะเป็นการยึดให้โครงสร้างยึดอยู่ในรูปร่างที่ต้องการละครับ เพราะอย่าลืมว่า DNA มันพันกันเป็นเกลียวหมุนตลอดๆ Professor Rothemund จึงออกแบบโมเลกุลเล็กเรียกว่า “staple” หรือลวดเย็บนั้นเอง
(d) ขั้นตอนนี้ก็คล้ายขั้นตอน (c) ครับ เพียงแต่เป็นการเชื่อมแต่ละ double helix ไว้อีกชั้นหนึ่ง
(e)สุดท้ายแล้วก็ทำการเชื่อมข้าม “staple” กันเหนียวไว้อีกชั้นหนึ่ง
ดูจากขั้นตอนแล้วก็ไม่ง่ายและซับซ้อนทีเดียวครับ แต่กระบวนการทั้งหมดใช้เวลาประมาณ 2 อาทิตย์ในการผลิต DNA ให้มีรูปร่างตามที่ต้องการ แต่งานที่ยากที่สุด เป็นตอนที่จะถ่ายรูป DNA ที่ผลิตเสร็จนี้ละครับ
ขั้นตอนการเตรียมโครงสร้างเพื่อผลิต DNA ให้เป็นรูปร่างที่ต้องการ
• Professor Rothemund สามารถสร้าง DNA เป็นรูปร่างอะไรได้บ้าง? ในช่วงเริ่มต้นของการศึกษาจะเป็นรูปร่างง่ายๆ แบบ 2 มิติ (ส่วนตัวชอบหน้ายิ้มมากเลยที่เดียว)
รูปร่างต่างๆของ DNA
• ต่อยอดการพับ DNA เพื่อนำไปใช้สร้างไวรัสจำลอง
ศาตราจารย์จาก MIT ได้พัฒนาต่อยอดกระบวนการในการพีบ DNA ให้มีรูปทรง 3 มิติได้ในปี 2016 หลังจากนั้นพวกเค้าก็ได้ยกระดับโครงสร้างให้เหมือนไวรัส และสามารถนำ “antigen” ของไวรัสชนิดนั้นๆ มาติดเพื่อให้สามารถใช้ในการศึกษาภูมิคุ้มกันต่อโรคนั้นๆได้
โดยตามธรรมชาติภูมิคุ้มกัน โดยเฉพาะ B cell ที่เฉพาะเจาะจงกับภารกิจในการจัดการไวรัสแต่ละตัวจะถูกผลิตขึ้นสำหรับ antigen แต่ละชนิด ซึ่งการทำงานของวัคซีนก็พยายามจำลองสิ่งที่เกิดขึ้นในร่างกายของเรานั้นเอง
ในการพัฒนาวัคซีนนั้นมีความจำเป็น ที่จะต้องมีขนาดของไวรัส ปริมาณของ antigen ระยะห่างระหว่าง antigen
ที่คล้ายกับไวรัสจริงๆมากที่สุด เพื่อให้เกิดการสร้างภูมิที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด ซึ่งในงานวิจัยนี้ทางทีมได้จำลองไวรัส HIV-1 และค้นพบว่าการกระจายตัวของ antigen อย่างน้อย 5 ตัวขึ้นไปและมีระยะห่างไม่น้อยกว่า 20 nm จะสามารถกระตุ้นภูมิคุ้มกันได้ดีที่สุด
ซึ่งกระบวนการที่ว่าก็สามารถต่อยอดไปยังไวรัสชนิดอื่นๆ เช่น SARS-CoV-2 เมื่อเรารู้ขนาด และ antigen (ที่เรามักเห็นรูปเป็นหนามๆ) ที่อยู่บนผิวของไวรัส เราก็สามารถที่จะสร้างไวรัสจำลองขึ้นมาได้
คณะนักวิจัยของ MIT จึงหวังว่ากระบวนการสร้างไวรัสจำลองจาก DNA จะทำให้ได้ตัวแทนไวรัสมีคุณสมบัติได้ตามที่ต้องการง่ายขึ้น (แต่ไม่ก่อให้เกิดโรค) เพื่อใช้พัฒนาเป็นวัคซีนกระตุ้นการสร้างภูมิโดยที่ไม่ต้องใช้กระบวนการเพาะเชื้อแบบเดิมๆนั้นเอง
ผลการทดลองหาค่าแรงดึงระหว่าง antigen ที่อยู่บนไวรัสจำลอง กับ b cell
เรียกได้ว่าการเป็นการแข่งขันระหว่างการพัฒนาของธรรมชาติ (ฝ่ายบุก) กับความสามารถของมนุษย์ (ฝ่ายรับ)ในการรับมือโรคจากไวรัสต่างๆ
งานนี้คงต้องช่วยลุ้นให้ฝ่ายรับสามารถพัฒนาเทคนิคที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นไปเรื่อยๆ เพื่อที่เราจะได้รับมือกับโรคอุบัติใหม่ได้นั้นเอง
Engineers use “DNA origami” to identify vaccine design rules, newa.mit.edu, 29 Jun 2020
Role of nanoscale antigen organization on B-cell activation probed using DNA origami, nature.com
Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns, dna.caltech.edu
- 4
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
