พบหน้าที่ใหม่ของ "โปรทีเอโซม" องค์ประกอบภายในเซลล์ที่ฆ่าเชื้อแบคทีเรียได้

ทีมนักวิทยาศาสตร์จากอิสราเอล ค้นพบกลไกตัวใหม่ของระบบภูมิคุ้มกันร่างกาย ซ่อนอยู่ในโรงงานรีไซเคิลโปรตีนภายในเซลล์ทุกเซลล์ของคนเรา ซึ่งกลไกนี้จะช่วยผลิตยาปฏิชีวนะรุ่นใหม่ประสิทธิภาพสูงให้ผู้ติดเชื้อดื้อยาได้ในอนาคต

กลไกตัวใหม่ของระบบภูมิคุ้มกันดังกล่าว อยู่ในองค์ประกอบของเซลล์ที่เรียกว่า "โปรทีเอโซม" (proteasome) ซึ่งปกติมีหน้าที่จับโปรตีนเก่าที่ใช้แล้ว มาย่อยสลายเป็นเปปไทด์ (peptide) เพื่อเตรียมนำไปสังเคราะห์เป็นโปรตีนชนิดใหม่ แต่โปรทีเอโซมจะเปลี่ยนบทบาทหน้าที่เดิมของมันไปทันที หากพบว่าร่างกายติดเชื้อแบคทีเรีย โดยมันจะผลิตสารต้านทานจุลชีพออกมาฆ่าเชื้อแบคทีเรียนั้น

ทีมนักวิจัยจากสถาบันวิทยาศาสตร์ไวซ์มานน์ของอิสราเอล (WIS) เพิ่งตีพิมพ์ผลการค้นพบดังกล่าวลงในวารสารวิชาการ Nature ฉบับวันที่ 5 มี.ค. ที่ผ่านมา โดยบอกว่าความรู้ใหม่ที่พวกเขาค้นพบล่าสุดนี้ ได้เปลี่ยนแปลงความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์ไปอย่างมาก ทั้งยังช่วยให้เรามีหนทางในการมองหายาปฏิชีวนะรุ่นใหม่ ที่จะมารับมือกับเชื้อดื้อยารุนแรงหรือซูเปอร์บั๊ก (superbugs) ซึ่งกำลังเป็นปัญหาใหญ่ของวงการแพทย์ในปัจจุบันอีกด้วย

โปรทีเอโซมเป็นโครงสร้างของโปรตีนเชิงซ้อน ซึ่งเป็นองค์ประกอบขนาดเล็กจิ๋วที่มีอยู่ภายในเซลล์ทุกเซลล์ของร่างกาย โดยมันจะทำหน้าที่หั่นโปรตีนเก่าสายยาวที่ใช้แล้ว ซึ่งร่างกายมองว่าเป็นเสมือนขยะ ให้กลายเป็นเปปไทด์หรือโปรตีนที่มีสายสั้นลง เพื่อเตรียมนำไปสังเคราะห์เป็นโปรตีนชนิดใหม่ที่นำมาใช้งานได้อีกครั้ง

อย่างไรก็ตาม ผลการทดลองหลายครั้งของทีมวิจัย WIS ทำให้ค้นพบว่า โปรทีเอโซมมีโหมดการทำงานลับซ่อนอยู่ หากเมื่อใดที่มันตรวจพบว่ามีการติดเชื้อแบคทีเรีย โรงงานรีไซเคิลขยะโปรตีนแห่งนี้จะเปลี่ยนเป็นโรงงานผลิตยาฆ่าเชื้อในทันที โดยโปรทีเอโซมจะเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของตนเอง เพื่อให้สามารถเปลี่ยนโปรตีนใช้แล้วเป็นอาวุธเคมี ซึ่งก็คือสารต้านทานจุลชีพ (antimicrobial) ที่ทำให้เยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอกของแบคทีเรียฉีกขาดได้

ศาสตราจารย์ยีฟัต เมอร์บึล ผู้นำทีมวิจัยของ WIS บอกว่า "นี่เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นจริง ๆ เพราะเราไม่เคยล่วงรู้มาก่อนเลยว่ามีกลไกนี้อยู่ เราได้ค้นพบกลไกตัวใหม่ของระบบภูมิคุ้มกันร่างกาย ที่ช่วยให้มนุษย์สามารถป้องกันตัวเองจากการติดเชื้อแบคทีเรียได้ สิ่งนี้เกิดขึ้นทั่วร่างกายในเซลล์ทุกเซลล์ และผลิตยาปฏิชีวนะธรรมชาติกลุ่มใหม่ที่มีประสิทธิภาพสูงออกมา"

การค้นพบครั้งนี้มีขึ้น หลังทีมวิจัยดำเนินการศึกษาด้วยวิธีที่พวกเขาเรียกว่า "ดำดิ่งลงในถังขยะ" (dumpster diving) และหลังจากได้พบสารต้านทานจุลชีพที่โปรทีเอโซมผลิตขึ้นแล้ว มีการนำสารตัวดังกล่าวซึ่งเป็นเปปไทด์ชนิดหนึ่ง ไปทดสอบฆ่าเชื้อแบคทีเรียที่เพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการ รวมทั้งทดสอบรักษาหนูทดลองที่ป่วยเป็นปอดอักเสบและติดเชื้อในกระแสเลือดด้วย ซึ่งผลปรากฏว่าสารต้านทานจุลชีพชนิดใหม่นี้ มีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับยาปฏิชีวนะบางตัวที่ใช้กันอยู่ทั่วไปในปัจจุบัน

ต่อมาทีมผู้วิจัยได้นำเซลล์ที่มีโปรทีเอโซมมาดัดแปลงในห้องปฏิบัติการ โดยทำให้โปรทีเอโซมนั้นไม่สามารถทำงานได้ตามปกติ ซึ่งผลปรากฏว่าเซลล์ดังกล่าวกลับติดเชื้อแบคทีเรียอย่างเช่นซัลโมเนลลาได้อย่างง่ายดาย

ศาสตราจารย์แดเนียล เดวิส นักภูมิคุ้มกันวิทยาและหัวหน้าภาควิชาชีววิทยาศาสตร์ (life sciences) ของมหาวิทยาลัยอิมพีเรียล คอลเลจ ลอนดอน (ICL) แสดงความเห็นว่าการค้นพบครั้งนี้ "ปลุกเร้าความสนใจได้ดีอย่างยิ่ง" เนื่องจากได้เปลี่ยนแปลงความเข้าใจของนักวิทยาศาสตร์ ในเรื่องของวิธีที่ร่างกายใช้ต่อสู้กับเชื้อโรค

"สิ่งที่น่าตื่นเต้นอย่างแท้จริงก็คือ มันเป็นกระบวนการที่ไม่เคยถูกค้นพบมาก่อนเลย การที่เซลล์ของเราสามารถผลิตโมเลกุลต้านทานเชื้อโรคได้นั้น ถือเป็นการค้นพบที่มีความสำคัญลึกซึ้งและน่าประหลาดใจยิ่ง" ศ.เดวิสกล่าว

อย่างไรก็ตาม ศ.เดวิส กล่าวเตือนด้วยว่า แนวคิดที่จะนำโปรทีเอโซมไปผลิตยาปฏิชีวนะรุ่นใหม่นั้น จำเป็นต้องผ่านการทดสอบเสียก่อนว่าทำได้จริงหรือไม่ และอาจต้องใช้เวลาอีกนานหลายปี

ตัวเลขประมาณการล่าสุดระบุว่า มีประชากรโลกกว่าหนึ่งล้านคนต้องเสียชีวิตลงในแต่ละปี เนื่องจากติดเชื้อที่ดื้อยาปฏิชีวนะอย่างรุนแรง ทำให้แพทย์ไม่อาจค้นหายาที่มีประสิทธิภาพมารักษาและช่วยชีวิตไว้ได้