บรูซ เอ.บิวท์เลอร์ (Bruce A. Beatler), จูลส์ เอ.ฮอฟฟ์มันน์ (Jules A. Hoffmann) และ ราล์ฟ เอ็ม.สไตน์มาน (Ralph M. Steinman) ผู้ที่ได้รับรางวัลโนเบล สาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ ปี 2011

รางวัลโนเบลในสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ ประจำปี 2011 ได้ประกาศแล้ว (ดูปีย้อนหลังปี 2009  และ 2011)โดยคณะกรรมการได้ตัดสินให้นักวิทยาศาสตร์ 3 ท่าน โดยรางวัลจะถูกแบ่งครึ่งเป็นสองส่วน

• -ส่วนที่หนึ่งผู้ได้รับรางวัลคือ บรูซ เอ.บิวท์เลอร์ (Bruce A. Beatler) จากสหรัฐอเมริกา กับ จูลส์ เอ.ฮอฟฟ์มันน์ (Jules A. Hoffmann) จาก ลักเซมเบิร์ก(เกิด)/ ฝรั่งเศส(สัญชาติ) ด้วยผลงานร่วมกัน ในการค้นพบเกี่ยวกับการกระตุ้นภูมิคุ้มกันแบบไม่มีจำเพาะ(Innate immunity)
• -รางวัลในส่วนที่สอง คือ ราล์ฟ เอ็ม.สไตน์มาน (Ralph M. Steinman) จาก แคนาดา(เกิด) / สหรัฐอเมริกา (สถาบันที่สังกัด) ด้วยผลงาน การค้นพบเซลล์เดนไดรติก (dendritic cell) และบทบาทในระบบภูมิคุ้มกันแบบจำเพาะ(Adaptive immunity)ของเซลล์ดังกล่าว
  ** ปัจจุบันเขาได้เสียชีวิตแล้ว ก่อนการประกาศผลรางวัลเพีียง 3 วัน แต่คณะกรรมการไม่ได้มีการเปลี่ยนคำตัดสินแต่อย่างใด เนื่องเพราะรางวัลโนเบลโดยปกติจะมอบให้ผู้ที่มีชีวิตอยู่เท่านั้น

การค้นพบของผู้ได้รับรางวัลทั้งสาม ทำให้เปิดทางสู่การเข้าใจการทำงานของระบบภูมิคุ้มกันในร่างกายทั้งแบบ innate และ adaptive นำสู่การพัฒนาทางด้านการแพทย์มากมาย ในการรักษาการโรคติดเชื้อ โรคมะเร็ง การอักเสบ ฯลฯ  ซึ่งเป็นคุณประโยชน์ในการแพทย์ปัจจุบันอย่างมาก

innate immunity and dendritic cell

ที่มา: http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2011/press.html

Retroviral Protease Structure

Foldit เกมออนไลน์ค้นหาโครงสร้าง 3 มิติของโปรตีน สามารถเล่นได้หลายคน เกี่ยวกับการพับงอโครงสร้างของโปรตีนในแบบ 3 มิติ เพื่อหาความเป็นไปได้ของโมเลกุลโปรตีนสายหนึ่งแบบ 3 มิติ โดยเฉพาะในโปรตีนที่มีโครงสร้างที่สายยาวและซับซ้อน ผลลัพธ์ของเกมที่มีคนเล่นหลายๆคนจะเป็นประโยชน์อย่างมากในงานวิจัยโครงสร้างของโปรตีน รวมถึงการผลิตยาชนิดใหม่ ที่ลักษณะเหมือนมีคนช่วยกันคิดเป็นจำนวนมาก รายละเอียดจากข่าวเก่า

โครงสร้างของเอนไซม์ Retroviral Protease

โครงสร้างของเอนไซม์ Retroviral Protease  เริ่มต้นจากโครงสร้างของเอนไซม์ที่ได้จากการเรียงตัวของกรดอะมิโนที่ไม่ถูกต้องมากนัก ผู้เล่นเกม Foldit ช่วยกันปรับโครงสร้างใหม่ซึ่งได้โครงสร้างที่ความคลึงกับโครงสร้าง crystal มาก

เกม Foldit ยังเป็นแค่โมเดลการนำการแก้ไขปัญหาทางวิทยาศาสตร์ที่ยากและซับซ้อนมาทำเป็นเกมเพื่อให้คนทั่วไปได้มีส่วนร่วมในการช่วยกันแก้ไขปัญหานั้น ล่าสุดเกม Foldit ได้พิสูจน์ตัวมันเองแล้วว่าวิธีการแก้ไขปัญหาแบบนี้ได้ผล เมื่อมีการรายงานผลงานร่วมของนักวิจัยจากสหรัฐอเมริกา โปรแลนด์ และสาธารณรัฐเช็ก ในวารสารวิชาการ Nature Structural & Molecular Biology ถึงความสำเร็จในการไขความลับโครงสร้างผลึกของเอนไซม์ Mason-Pfizer monkey virus (M-PMV) retroviral protease 

เอนไซม์ Retroviral proteases มีความบทบาทสำคัญอย่างมากในกระบวนการแก่ตัวและแพร่พันธุ์(maturation and proliferation) ที่มีความสำคัญอย่างมากในการพัฒนายารักษาโรคที่เกิดจากไวรัส เช่น โรคเอดส์ ซึ่งนักวิจัยใช้เวลานับทศวรรษเพื่อแก้ไขปัญหาโครงสร้างของเอนไซม์นี้ด้วยหลากหลายวิธีแต่ยังไม่สำเร็จ จนเมื่อเกม Foldit ถูกเปิดให้ทุกคนสามารถเข้ามาช่วยกันเล่นพับงอโครงสร้างของโปรตีน ผู้เล่นเกม Foldit สามารถแก้ไขปัญหานี้ได้เพียงไม่กี่วัน

การไขปัญหานี้ได้เกิดจากกลุ่มผู้เล่นหลายคน ที่ทำงานอยู่คนละประเทศเข้ามาเล่นเกม พูดคุยกันผ่านทางระบบสนทนาในเกม พวกเขาใช้เวลาเพียง 10 วันในการแก้ไขปัญหาดังกล่าวร่วมกันได้สำเร็จ ถือเป็นครั้งแรกที่ระบบนี้ประสบความสำเร็จในการแก้ไขปัญหาวิทยาศาสตร์ซับซ้อนสำเร็จ และคิดว่ามันจะต้องมีเรื่องน่ายินดีแบบนี้เกิดขึ้นอีกแน่นอน

คุณอยากเป็นหนึ่งในคนที่ค้นพบโครงสร้าง 3 มิติของโปรตีนที่ไม่เคยมีการค้นพบไหม ลองไปเล่นดูสิครับ

ข้อมูล
Report: Crystal structure of a monomeric retroviral protease solved by protein folding game players 

via: popsci.com , kurzweilai.net , medgadget.com

Ya&You แอพพลิเคชันใน iPhone

“ยากับคุณ” (Ya&You) เป็นแอพพลิเคชันสำหรับสืบค้นและบริการข้อมูลความรู้ด้านยาและสุขภาพเพื่อส่งเสริมการใช้ยาและการดูแลสุขภาพอย่างถูกต้องเหมาะสมเป็นกิจกรรมที่ดำเนินการเพื่อสาธารณประโยชน์ ซึ่งร่วมกันพัฒนาขึ้นโดย มูลนิธิเพื่อการวิจัยและพัฒนาระบบยา (มูลนิธิ วพย.) และ ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) ด้วยแอพพลิเคชันนี้ ประชาชนทั่วไปจะสามารถเข้าถึงข้อมูลยาและสุขภาพได้สะดวก รวดเร็วและเห็นผลการสืบค้นเป็นภาษาไทยที่เข้าใจง่าย นอกจากนี้บุคลากรทางการแพทย์ก็สามารถใช้ข้อมูลจาก “ยากับคุณ” เพื่อช่วยในการสื่อสารกับผู้ป่วยได้อีกด้วย

  

รองรับทั้ง Android และ iOS

เมื่อวันที่ 14-16 กันยายน 2554 ที่ผ่านมา ผู้เขียนได้เข้าร่วมงานชมนิทรรศการแสดงผลงานวิจัยของเนคเทคเนื่องในโอกาสครบรอบ 25 ปี ในงานมีการนำเสนอแอพพลิเคชันหลายตัวที่น่าสนใจ หนึ่งในนั้นคือ “ยากับคุณ” ซึ่งสามารถใช้งานได้ผ่านทางโทรศัพท์มือถือ(รวมถึง tablet) ที่ใช้ระบบปฎิบัติการ Android และ iOS ในการใช้งานจะต้องเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตเพื่อสืบค้นข้อมูลจากฐานข้อมูลที่ออนไลน์อยู่บนเว็บไซต์ สามารถค้นหาได้ด้วย ชื่อยาสามัญ หรือ ชื่อทางการค้า รายะเอียดแสดงเป็นภาษาไทย มีรายละเอียดเกี่ยวกับยาครบถ้วน เช่น ชื่อ รูปแบบ(เม็ด,น้ำ) สรรพคุณ การใช้งาน ผลข้างเคียง เป็นต้น นับว่ามีประโยชน์อย่างมากสำหรับประชาชนทั่วไปที่ต้องการทราบถึงข้อมูลยาที่ตัวเองจะรับประทาน

นอกจากการใช้งานผ่านทางมือถือ ยังสามารถใช้งานได้ผ่านทางเว็บไซต์ http://www.yaandyou.net ซึ่งให้ข้อมูลที่ละเอียดมากกว่า และมีบทความเกี่ยวกับยานั้นๆ ให้ได้ศึกษาเพิ่มเติมอีกด้วย

เว็บไซต์ ยากับคุณ

ในเว็บไซต์สามารถสืบค้นข้อมูลของยาได้ข้อมูลที่ละเอียดมากขึ้น และยังมีบทความเกี่ยวกับยาและความรู้เรื่องโรคต่างๆให้ผู้สนใจได้ศึกษาเพิ่มเติมอีกด้วย ตัวอย่างบทความที่น่าสนใจ เช่น 50 วิธีเอาชนะภูมิแพ้, การดูแลตนเองเมื่อเป็นโรคริดสีดวงทวาร, กระและฝ้าเรื่องยากของปัญหาผิวพรรณ, ชุดยาสู้น้ำท่วม ฯลฯ

สำหรับผู้สนใจ สามารถใช้งาน ยาและคุณ ได้ผ่านทางเว็บไซต์หรือผ่านทางมือถือได้ตามช่องทางที่สะดวก

ข้อมูลจาก: http://www.yaandyou.net 

Optical Biosensor

นักวิจัยจาก Stratophase จากประเทศอังกฤษ ได้เผยแพร่งานวิจัยในวารสารวิชาการ Biosensors and Bioelectronics เป็นงานวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีที่เรียกว่า SpectroSens chip เป็นอุปกรณ์ตรวจวัดทางแสงแบบใหม่ โดย chip ตัวเดียวสามารถที่จะตรวจหาเชื้อโรคหรือสารชีวเคมีที่แตกต่างกันได้กว่า 16-20 ชนิดได้ในครั้งเดียว ซึ่งเป็นกลุ่มของสิ่งแปลกปลอมที่เป็นอันตรายต่อร่างกาย เช่น กลุ่มเชื้อโรคระบาด เชื้อแอนแทรกซ์ สารพิษ เป็นต้น

Biodetection briefcase

chip ทำงานด้วยแสงสะท้อนที่มีความยาวคลื่นแตกต่างกัน และในตำแหน่งที่แตกต่างกัน ตัวสะท้อนแสงหรือที่เรียกว่า Bragg gratings จะสะท้อนแสงเพียงความยาวคลื่นเดียว ส่วนแสงความยาวคลื่นอื่นจะเดินทางผ่านไปได้เพื่อทำให้สามารถเลือกคลื่นแสงได้ตามต้องการ ความยาวคลื่นแสงที่มีความจำเพาะจะสามารถสะท้อนได้โดยสัมพันธ์กับตำแหน่งบน chip เมื่อเกิดปฎิกิริยาระหว่างแอนติเจน(เชื้อโรค,สารชีวเคมี)ในสารตัวอย่างกับแอนติบอดีที่ถูกตรึงอยู่บน chip ผลที่เกิดขึ้นคือจะทำให้การสะท้อนแสง(refractive-index)ในตำแหน่งนั้นๆเปลี่ยนแปลงไป ทำให้ความยาวคลื่นแสงเพิ่มขึ้นซึ่งระบบจะสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงนี้ได้ ในการทดลองสามารถที่จะใส่แอนติบอดีลงไปได้ถึง 16 ชนิดที่แตกต่างกัน ทำให้การตรวจหาสปอร์ ไวรัส สารพิษ สามารถตรวจวัดได้พร้อมกัน โดยสามารถใส่ตัวอย่างส่งตรวจได้ตัวเอง หรือจะใช้ระบบอัตโนมัติต่างๆช่วยได้

Biodetection Cartridges

ตัวอย่างในการทดลองครั้งแรกได้ทดลองกับกลุ่มเชื้อโรคที่ไม่เป็นอันตรายมากนัก เช่น สปอร์ของเชื้อแบคทีเรีย Bacillus atrophaeus (BG), เซลล์ของเชื้อ Escherichia coli,  ไวรัส MS2, โปรตีนอัลบลูมิน หลังจากนั้นทีมวิจัยได้ทดสอบกับกลุ่มที่เป็นอันตราย เช่น สปอร์ของ Bacillus anthracis (BA) แบคทีเรียก่อโรคแอนแทรกซ์, ไวรัส Vaccinia, สารพิษ riccin จากการทดลองพบว่าแอนติเจนพวกโปรตีนให้ค่าการตรวจวัดที่ดีและค่าที่วัดได้สูงกว่า กลุ่มแบคทีเรียที่มีขนาดใหญ่ และกลุ่มของไวรัส แต่อย่างไรก็ตามยังสามารถตัวตรวจวัดได้เช่นกัน chip เป็นแบบใช้ครั้งเดียวทิ้ง มีประสิทธิภาพและเคลื่อนย้ายได้สะดวก ซึ่งถือว่าเป็นแนวความคิดในการตรวจวัดผลชนิดรวดเร็วแบบ on-site ระบบสามารถนำไปใช้ในงานทางการป้องกันและควบคุมการระบาดของโรคได้

Abstract in Biosensors and Bioelectronics: Optical microchip array biosensor for multiplexed detection of bio-hazardous agents

ข้อมูล : http://www.stratophase.com
http://medgadget.com

ระบบอ่านผล ELISA ด้วยกล้องมือถือ

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮาร์เวิร์ดได้เผยแพร่ผลงานวิจัยในวารสารวิชาการ Lab on a Chip ซึ่งได้อธิบายเทคโนโลยีใหม่ในการอ่านผล ELISA ด้วยกล้องในโทรศัพท์มือถือ ถือว่าเป็นระบบที่จะช่วยให้แพทย์วินิจฉัยโรคได้เร็วขึ้นโดยไม่ต้องรอผลจากการส่งตัวอย่างไปวิเคราะห์ที่ห้องปฎิบัติการ อีกทั้งยังสามารถส่งผลให้ผู้เชี่ยวชาญช่วยวินิจฉัยได้ง่ายยิ่งขึ้น โดยทำงานผ่านทางโทรศัพท์มือถือเพียงเครื่องเดียว

ในการทดลองได้ใช้การตรวจวัดสารชีวภาพบ่งชี้โรคมะเร็งรังไข่ HE4 ซึ่งเป็นตัวที่ใช้ในการติดตามการรักษาในโรคมะเร็งชนิดนี้ โดยใช้ตัวอย่างเพียงเล็กน้อยจากปัสสาวะผู้ป่วย หยดลงบน microchip ที่ถูกเคลือบด้วยแอนติบอดี้ต่อ HE4 บนผิว การตรวจวัด HE4 จะใช้หลักการ ELISA แบบ sanwich โดยมี horseradish peroxidase (HRP) เป็นตัวติดสลากอยู่กับแอนติบอดี้ตัวที่สอง เมื่อเติม Tetramethylbenzidine (TMB) ลงไปเพื่อทำปฎิกิริยา สารละลายจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน ความเข้มของสีที่เกิดขึ้นจะมีความสัมพันธ์กับความเข้มข้นของ HE4 ในปัสสาวะของผู้ป่วย

โทรศัพท์มือถือที่ถูกใช้ระบบนี้คือ Sony Ericson i790 ที่สามารถถ่ายภาพขนาดใหญ่สุดได้ 3.2 ล้านพิกเซล เพื่อเก็บภาพ microship ที่ผ่านการทำปฎิกิริยาด้วยเทคนิค ELISA แล้ว จากนั้นวิเคราะห์ความเข้มสีของภาพ จากแสงสีแดง สีเขียว สีน้ำเงิน (RGB) ผ่านทางโปรแกรมในโทรศัพท์มือถือ โดยออลกอลิทึมที่ใช้ในโปรแกรมผ่านการปรับปรุง ปรับแต่งให้เหมาะสมใน MATLAB มาแล้ว

โปรแกรมในโทรศัพท์มือถือสามารถที่จะประมวลผล และเลือกตำแหน่งในการวิเคราะห์ คำนวณกราฟมาตรฐาน และรายงานผลความเข้มข้นของ HE4 ในสิ่งส่งตรวจจากผู้ป่วย ระบบการตรวจวัดนี้ได้รับการทดสอบเปรียบเทียบกับเครื่องมือมาตรฐาน Spectrophotometer พบว่ามีค่าจำเพาะ(specificity) 90% และความไว(sensitivity) 89.5% ถือว่าสูงพอยอมรับได้

ในการงานวิจัยถือเป็นการเพิ่มความสามารถในตรวจวัดให้มีความสะดวกและรวดเร็วมากยิ่งขึ้น โดยใช้อุปกรณ์พื้นฐานที่มีหาได้ง่าย ราคาไม่แพง อีกทั้งยังเป็นอุปกรณ์ที่พกพาสะดวกนั้นคือ โทรศัพท์มือถือ มาช่วยในการทำงาน ซึ่งในปัจจุบันโทรศัพท์มือถือมีขีดความสามารถในการประมวลเพิ่มสูงขึ้นมาก งานวิจัยนี้จึงถือได้เป็นการแสดงให้เห็นถึงแนวความคิดของการประยุกต์อุปกรณ์ใกล้ตัวมาใช้งานได้จริง นอกจากนั้นการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตผ่านทางโทรศัพท์มือถือทำได้ง่ายขึ้นมาก การส่งต่อข้อมูลให้ผู้เชี่ยวชาญเพื่อช่วยวินิจฉัยจึงทำได้ง่าย และสะดวกขึ้นมาก

Abstract in Lab on a Chip: Integration of cell phone imaging with microchip ELISA to detect ovarian cancer HE4 biomarker in urine at the point-of-care

via: http://medgadget.com

Thailand Blog Award

ในปีที่แล้ว Biomed.in.th ได้คว้ารางวัล รางวัลรองชนะเลิศอันดับ 1 Thailand Blog Awards 2010 ประเภท Science Blog มาครองได้(สร้างความภูมิใจ เพิ่มกำลังใจให้บล็อกนี้ยังคงอยู่ถึง ณ ตอนนี้) สำหรับปี 2011 การแข่งขันได้เริ่มขึ้นแล้วครับ การแข่งขันในปีนี้ทางผู้จัดงานมีการจัดการแข่งขันเข้มข้นขึ้นมากครับ แต่ยังคงใช้เกณฑ์คล้ายกับปีที่แล้วคือ ให้ทุกคนได้โหวตบล็อกในแต่ละหมวดที่ตัวเองชื่นชอบ จากนั้นนำ 10 อันดับแรก(ปีที่แล้วได้อันดับที่ 7)มาตัดสินอีกครั้งโดยคณะกรรมการผู้ทรงคุณวุฒิ คะแนนคิดจากโหวต 30% และจากกรรมการ 70%

ส่วนการโหวตทำได้ยากขึ้น โดยแต่ละคนมีคะแนนโหวตเพียง 15 คะแนน และโหวตได้เพียงวันละ 1 คะแนน/ครั้ง

ขั้นตอนการโหวต

1. ต้องสมัครสมาชิกก่อน http://www.thailandblogawards.com/member/edit
   

   สมัครสมาชิก

2. ล็อกอินเข้าสู่ระบบ แล้วไปที่ http://www.thailandblogawards.com/blogs/show/48 เพื่อโหวตให้ Biomed.in.th ในหมวดวิทยาศาสตร์
   

   คลิกโหวตให้ Biomed.in.th ในหมวดวิทยาศาสตร์

ขอขอบคุณทุกกำลังใจ ที่ทำให้ Biomed.in.th ยังคงออนไลน์อยู่ได้และกำลังจะครบ 2 ขวบเร็วๆนี้แล้ว ผมยังมีความหวังอยู่เสมอว่าชุมชนแห่งนี้จะใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ และเป็นแหล่งแลกเปลี่ยนความรู้และความคิดเห็นของผู้สนใจงานทางด้านวิศวกรรมชีวการแพทย์ และวิทยาศาสตร์ด้านอื่นๆด้วย

หวังว่าจะมีเพื่อนๆร่วมเดินทางไปจนถึงวันนั้นด้วยกันนะครับ

พงษ์ศักดิ์ สาระภักดี
(หนึ่งในผู้เขียนบทความ)

Bioinformatics

ภาพประกอบจาก: http://www.ryanrossi.com/BINFBook.php

หลาย ๆ คนคงอาจเคยได้ยินคำว่า เทคโนโลยีชีวภาพ หรือ Biotechnology ซึ่งศาสตร์ทางด้านนี้ได้พัฒนาอย่างเป็นลำดับขั้นตอน โดยในยุคแรก ๆ นั้น เทคโนโลยีชีวภาพจะเป็นพวกการหมัก การดอง หรือบางคนอาจเรียกว่า เทคโนโลยีชีวภาพยุคเก่า หรือดั้งเดิม แต่หลังจากนั้นเมื่อวิทยาการและเทคโนโลยีได้พัฒนามากขึ้น เทคโนโลยีชีวภาพก็ได้พัฒนาตามไปอย่างเป็นลำดับขั้นตอน จากการหมัก การดอง ก็พัฒนาถึงขั้นการศึกษาในระดับโมเลกุล การตัดต่อยีน โดยใช้ความรู้ทางด้านพันธุศาสตร์ พันธุวิศวกรรมเข้ามาช่วย แต่หลังจากนั้นก็ได้มีคนคิดค้นโปรแกรมที่ช่วยจัดหมวดหมู่ทางชีววิทยา ข้อมูลลำดับเบสของสิ่่งมีชีวิตไว้เป็นหมวดหมู่เพื่อใช้สำหรับเปรียบเทียบสิ่งมีชีวิต ความคล้ายคลึงกันของสิ่งมีชีวิต ซึ่งเรียกว่า ชีวสารสนเทศ หรือ Bioinformatics ขึ้นมา

ตัวผมเองนั้นก็เรียนด้านเทคโนโลยีชีวภาพมาก็ได้สัมผัสกับวิชาพันธุวิศวกรรม ชีวสารสนเทศซึ่งต้องบอกเลยว่า บางครั้งเราเห็นอาจยุ่งยากที่พอได้ทำเกี่ยวกับการดูโครงสร้างโปรตีนทาง PDB (Protein Data Bank) ทุกคนจะได้เห็นถึงความสวยงามของโปรตีน แบบเรียกว่า ไม่น่าเชื่อโครงสร้างโปรตีนที่ออกแบบมานั้น มันช่างน่ามหัศจรรย์อย่างยิ่ง (คล้าย ๆ คนที่ชอบเคมีอินทรีย์ ก็จะบอกว่า โครงสร้างหรือโมเลกุลของเคมีอินทรีย์ มันช่างสวยงาม) ประมาณนั้น

ชีวสารสนเทศในปัจจุบัน เป็นสาขาหนึ่งที่นักศึกษาเลือกลงเรียน แต่บางส่วนไม่อยากเรียนพอรู้ว่า เกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ โครงสร้างลำดับเบส สารพัดอย่าง ก็มีอคติไม่อยากเรียน แต่ในฐานะที่ผมเคยผ่านการเรียนวิชานี้ ก็อยากบอกว่า ลองเปิดใจกับมันแล้วคุณจะรู้ว่า ชีวสารสนเทศนั้น เป็นศาสตร์ที่น่าสนใจอย่างมากที่เดียว ยิ่งได้เรียนเกี่ยวกับ Molecular docking หรือการออกแบบตัวยาแล้ว คุณจะรู้ว่ามันมหัศจรรย์ขนาดไหน ครั้งต่อไปผมจะกล่าวถึง ชีวสารสนเทศ คืออะไร มีความเป็นมาอย่างไร อย่าลืมติดตามต่อนะครับ

โครงสร้างของ aptamer ที่จำเพาะต่อ thrombin

aptamer มีรากศัพท์มาจากภาษา Latin ซึ่งมีความหมายว่า ‘to fit’

aptamer คือ DNA, RNA สายเดี่ยว หรือ peptide ที่สามารถจับกับโมเลกุลเป้าหมายได้อย่างจำเพาะ โดยอาศัยการเปลี่ยนแปลงรูปร่างในโครงสร้าง 3 มิติ เพื่อจับกับโมเลกุลเป้าหมาย Aptamer สามารถจับกับโมเลกุลต่างๆ ได้หลากหลาย เช่น ไอออนของโลหะ (metal ion) สี (organic dye) กรดอะมิโน โปรตีน ไวรัส แบคทีเรีย และเซลล์ ซึ่ง aptamer ได้มาจากกระบวนการคัดเลือกในหลอดทดลอง (in vitro) ที่เรียกว่า systematic evolution of ligands by exponential enrichment (SELEX)

aptamer มีคุณสมบัติคล้ายกับ antibody แต่มีข้อดีกว่าคือ กระบวนการในการคัดเลือก aptamer ไม่จำเป็นต้องใช้สัตว์ทดลอง และใช้เวลาสั้นกว่าการผลิตแอนติบอดีมาก (การผลิตแอนติบอดีใช้เวลา 3-6 เดือน แต่การผลิต aptamer ใช้เวลาประมาณ 2 สัปดาห์) นอกจากนี้ aptamer ยังสังเคราะห์ง่ายโดยใช้กระบวนการสังเคราะห์ทางเคมี ทนต่ออุณหภูมิสูง และสภาวะกรด-ด่างมากกว่า antibody และยังมีความสามารถในการแยกความแตกต่างโมเลกุลของสารที่มีโครงสร้างใกล้เคียงกันได้ โดยอาศัยรูปร่างและพันธะที่จำเพาะในการจับกับโมเลกุลเป้าหมาย

ปัจจุบันมีงานวิจัยที่นำ aptamer มาใช้ประโยชน์หลากหลาย เช่น นำมาใช้ในการตรวจวินิจฉัยโรค และใช้ในการรักษาโรค โดยการนำยามาติดเข้ากับ aptamer เพื่อให้ aptamer ขนส่งยาไปยังเป้าหมายที่จำเพาะ  ทำให้ยาออกฤทธิ์ตรงตำแหน่งที่ต้องการ

ด้วยคุณสมบัติที่คล้ายคลึงกับ antibody แต่กระบวนการผลิตง่ายกว่ามาก ทำให้ aptamer เข้ามามีบทบาทในการตรวจวินิจฉัยและการรักษาโรคมากขึ้น จึงมีความเป็นไปได้ที่ aptamer จะถูกนำมาใช้ร่วมหรือทดแทน antibody ซึ่งเป็นอีกทางเลือกหนึ่งสำหรับการพัฒนาด้านการแพทย์ในอนาคต

ที่มา:

http://en.wikipedia.org/wiki/Aptamer
http://en.wikipedia.org/wiki/Systematic_Evolution_of_Ligands_by_Exponential_Enrichment
http://aptamer.icmb.utexas.edu/

เปรียบเทียบภาพจากกล้อง Confocal และ Widefield Fluorescence Microscopy

ไปเจอเว็บไซต์หนึ่งน่าใจ และคิดว่าน่าจะมีประโยชน์จึงนำมาฝากชาว Biomed.in.th ครับ

Confocal กับ Wide-field Fluorescence Microscope มีจุดต่างกันเล็กน้อย กล้อง Wide-field จะมีกระบวนการในการสร้างภาพคล้ายกับกล้อง Bright field จะให้ภาพในมุมกว้าง สร้างภาพได้อย่างรวดเร็ว ระบบไม่ซับซ้อน แต่ก็ทำให้ได้ภาพที่มีส่วนของภาพที่หลุดจากโฟกัสมาด้วย ภาพจึงดูเบลอ ส่วนกล้อง Confocal จะบีบลำแสงให้แคบลงเพื่อให้ได้ภาพเฉพาะจุดที่อยู่ในโฟกัส ภาพที่ได้จึงเป็นจุดขนาดเล็ก ลำแสงที่ยิงเข้าไปในวัตถุยังทำให้มองเห็นภาพในแนวลึกได้ด้วย แต่ก็ต้องแลกมาด้วยการสร้างภาพที่ช้าลงเพราะต้องแสกนภาพทีละจุดมาประกอบเป็นหนึ่งภาพ

โดยรวมแล้วกล้องทั้งสองชนิดก็ใช้ทำงานร่วมกัน มีข้อดีข้อเสียแตกต่างกัน แล้วแต่การเลือกใช้งาน

ในเว็บไซต์ของ Olympus นำภาพของเซลล์ตัวอย่างชนิดเดียวกันจากกล้องทั้งสองชนิดมาเปรียบเทียบให้เราดู โดยใช้ภาพกำลังขยายเดียวกัน สามารถปรับ ความสว่าง โฟกัส ความลึก สี ขนาดของ pinhole และมีเซลล์ตัวอย่างให้เลือกหลากหลาย ทำให้เห็นภาพจากกล้องทั้งสองชนิดได้อย่างชัดเจน ลักษณะการปรับค่าต่างๆในโปรแกรมยังทำออกมาให้เหมือนกล้องจริงๆอีกด้วย

เหมาะอย่างยิ่งสำหรับคนที่กำลังสนใจกล้อง Confocal กับ Wide-field Fluorescence Microscope และทุกๆคนที่อยากเห็นภาพเซลล์ของสิ่งมีชีวิตในแสงสีที่สวยงาม เห็นองค์ประกอบภายในเซลล์ได้ชัดเจน

ทดลองใช้งานได้ที่ http://www.olympusfluoview.com/java/confocalvswidefield/index.html 

“อนุภาคส่งสัญญาณ” เข้าสู่เซลล์เนื้อร้ายแล้วกระตุ้นให้เลือดมาจับตัวกันซึ่งดึงดูด “อนุภาครับสัญญาณ” ที่เป็นอนุภาคที่ใช้เพื่อขนส่งยา ภาพโดย G. Carlson

ด้วยการใช้ประโยชน์จากระบบจากจับตัวของเลือดในร่างกาย นักวิจัยได้ออกแบบอนุภาคนาโนที่สามารถค้นหาเซลล์เนื้อร้าย และหลังจากนั้นก็ส่งสัญญาณเรียกอนุภาคนาโนอีกชนิดหนึ่งเพื่อขนส่งยามาฆ่าเซลล์มะเร็งได้ถูกที่

Sangeeta Bhatia นักชีววิศวกรรม แห่งมหาวิทยาลัยเทคโนโลยี่แมสซาซูเสตต์ และเพื่อนร่วมงานของเธอพบว่า เธอสามารถเพิ่มปริมาณยาที่ส่งไปยังเซลล์มะเร็งในหนูได้ถึง 40 เท่าเทียบกับกลุ่มควบคุม เมื่อใช้อนุภาคนาโนสองชนิดร่วมกัน ซึ่งเซลล์เนื้องอกในกลุ่มที่ใช้อนุภาคนาโนสองชนิดหยุดการเจริญเติบโตทันที ในขณะที่หนูกลุ่มที่ได้รับอนุภาคนาโนเพียงแค่หนึ่งชนิด เซลล์เนื้องอกก็ยังสามารถเจริญเติบโตได้ต่อไปได้

ทีมของ Bhatia ได้รับแรงบันดาลใจมาจากความสามารถของระบบการจับตัวเป็นลิ่มของเลือดเพื่อเพิ่มการตอบสนองที่มากขึ้นที่บริเวณที่ได้รับบาดเจ็บ การจับตัวเป็นลิ่มของเลือดเกิดจากปฏิกิริยาต่อเนื่องที่นำไปสู่โครงสร้างที่ประสานกันของโปรตีนที่ชื่อว่า ไฟบริน

ทีมนักวิจัยได้ออกแบบอนุภาคนาโนที่ได้อาศัยปฏิกิริยาต่อเนื่องของการจับตัวเป็นลิ่มของเลือด “เราใช้กระบวนการขยายสัญญาณโดยธรรมชาติของร่างกายเพื่อที่จะให้ยาตรงไปสู่เป้าหมายได้มากขึ้น” Bhahia กล่าว ซึ่งงานวิจัยชี้นนี้ได้ตีพิมพ์ในนิตยสาร Nature material [1]

แบ่งหน้าที่กันทำ

ณ ขณะนี้ มีการใช้อนุภาคนาโนเพื่อขนส่งยาและจำเพาะต่อเป้าหมายหลายประเภท ซึ่งอยู่ในการทดลองทางคลีนิคอยู่อีกหลายชนิด โดยที่อนุภาคเหล่านี้บางชนิด มีการใช้โมเลกุลหลายชนิดที่จำเพาะเจาะจงต่อตัวรับสัญญาณที่เซลล์เป้าหมายได้

แต่ว่าทีมของ Bhatia ได้ตัดสินใจที่จะแบ่งหน้าที่ของอนุภาคนาโนแต่ละชนิด โดยแบ่งเป็นอนุภาคนาโนที่ทำหน้าที่ไปค้นหาเซลล์เนื้อร้าย และอนุภาคนาโนที่ทำหน้าที่ขนส่งยา

อนุภาคนาโนที่ใช้เพื่อค้นหาเซลล์เนื้อร้าย เป็นแท่งทองคำนาโน ที่ถูกออกแบบมาเพื่อที่จะไปอุดรูที่ใหญ่ผิดปกติของเส้นเลือดที่ไปหล่อเลี้ยงเนื้อร้ายได้พอดี เมื่อมีแสงความถี่ใกล้อินฟาเรดส่องมาที่แท่งทองคำนาโนนี้ มันก็จะร้อนมากขึ้นจนเพียงพอที่จะทำลายเซลล์บริเวณนั้นได้ ซึ่งเมื่อเซลล์ถูกทำลาย จะเกิดกระตุ้นปฏิกิริยาการเกิดลิ่มเลือดเพื่อมาปิดที่บริเวณที่เสียหายนั้นๆ

หลังจากหมดปฏิกิริยาต่อเนื่องของการเกิดลิ่มเลือด เอ็มไซม์ชนิดหนึ่งที่ชื่อว่า Factor XIII cross-links fibrin ก็เริ่มที่จะเกิดปฏิกิริยาสร้างลิ่มเลือด ขณะเดียวกัน อนุภาคนาโนที่บรรจุยา ที่เรียกว่า อนุภาครับสัญญาณ ที่มีส่วนของโปรตีน Factor XIII บนผิวของมัน จะถูกดึงดูดจากกระบวนการเกิดลิ่มเลือดที่เกิดขึ้นบริเวณเซลล์เนื้อร้าย ซึ่งในที่สุดแล้ว ยา ที่บรรจุอยู่ในอนุภาครับสัญญาณ จะถูกนำส่งไปส่งให้บริเวณเนื้อร้าย โดยจากการทดลองพบว่าปริมาณยาที่ถูกนำไปส่งบริเวณเนื้อร้ายเพิ่มขึ้นมากกว่าวิธีเดิมได้ถึง 40 เท่า

วิธีนี้ดีขึ้นมากกว่าการใช้อนุภาคนาโนแบบอื่นๆ ที่เคยถูกนำเสนอมา ซึ่งโดยปกติแล้ว วิธีใช้อนุภาคนาโนชนิดอื่นๆ จะสามารถเพิ่มปริมาณยาที่นำส่งได้ประมาณ 2-7 เท่า Omid Farokhzad กล่าว “สิ่งที่ค้นพบใหม่ในที่นี้ก็คือ ระบบที่กระตุ้นให้ร่างกายสร้างสิ่งแวดล้อมที่ช่วยให้เกิดการสะสมของอนุภาคนาโน”

ความซับซ้อนของการเกิดลิ่มเลือด

“นี่เป็นการเดินที่มาถูกทางแล้ว” Farokhzad กล่าว “สำหรับเรื่องการคิดค้น แต่ว่ายังคงเหลืองานอีกมากมายสำหรับใช้ประโยชน์ของการค้นพบนี้ในระดับคลีนิค”

ความท้าทายแรกก็คือเราจะต้องมั่นใจว่าอนุภาคนาโน ได้ไปกระตุ้น และทำให้เกิดลิ่มเลือดเฉพาะบริเวณของเซลล์เนื้อร้ายที่เราต้องการเท่านั้น เพราะว่าโดยปกติแล้วผู้ป่วยที่เป็นโรงมะเร็งจะมีโอกาสที่จะเกิดลิ่มเลือดได้ในทุกๆ ส่วนในร่างกาย Anil Sood นักมะเร็งวิทยากล่าวว่า “ถ้าคุณต้องการที่จะกระตุ้นให้เลือดจับตัวเป็นก้อน คุณจะต้องจำเพาะจงเฉพาะบริเวณที่ต้องการเท่านั้น เพื่อที่จะไม่ก่อให้เกิดความเสียหายที่บริเวณอื่นๆ ของร่างกาย”

Bhatia สารภาพว่าระบบที่เธอเสนอนั้นเป็นระบบที่ค่อนข้างซับซ้อน โดยที่ทีมงานของเธอกำลังพัฒนางานนี้เพื่อให้ระบบมันง่ายขึ้น แต่ทว่า โรคมะเร็ง เป็นโรคที่ซับซ้อน Dan Peer นักเทคโนโลยีระดับนาโน กล่าวว่า “บางที่ผลลัพท์อาจจะไม่ง่ายอย่างที่คิดก็ได้”

ที่มา: http://www.nature.com/news/2011/110619/full/news.2011.374.html
อ้างอิง
[1] von Maltzahn, G. et al. Nature Materials advance online publication doi:10.1038/nmat3049 (2011).