ครั้งแรกในไทย!! "มหิดล" คิดค้น “หุ่นยนต์เอไอ- อิมมูไนเซอร์ " ช่วยพัฒนาวัคซีน ลดเสี่ยงติดเชื้อ-ภาระแพทย์

คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ร่วมกับ สถาบันชีววิทยาศาสตร์โมเลกุล คิดค้นนวัตกรรม “หุ่นยนต์เอไอ- อิมมูไนเซอร์ (AI-Immunizer)” หุ่นยนต์ทดสอบภูมิคุ้มกันอัจฉริยะในการพัฒนาวัคซีน ครั้งแรกของไทย เพื่อเร่งสนับสนุนและยกระดับการพัฒนาวัคซีนของไทยสู่ระดับโลก โดยผสานเทคโนโลยีเอไอทั้งระบบจนจบครบวงจร ตั้งแต่ขั้นตอนจัดเตรียมการเพาะเชื้อไวรัส การทดสอบ การประมวลผล ระบบภาพ บันทึกผล และวิเคราะห์ผลหรือแนวโน้มได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ ลดความเสี่ยงการติดเชื้อและลดภาระขั้นตอนการทำงานของบุคลากรทางการแพทย์ นับเป็นอีกก้าวสำคัญที่ผลักดันการพัฒนาวัคซีนของศูนย์วิจัยวัคซีนต่างๆ ให้สำเร็จเร็วขึ้นและปลอดภัย ท่ามกลางสถานการณ์แพร่ระบาดของ COVID-19 ในทั่วโลก และประเทศไทยยังคงฝากความหวังไว้กับการเร่งพัฒนาวัคซีน

ผศ.ดร.จำรัส พร้อมมาศ (Chamras Promptmas) ที่ปรึกษาคณบดีคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล กล่าวว่า ในประวัติศาสตร์การพัฒนาวัคซีนกว่า 224 ปี หลังจากการค้นพบวัคซีนแรกเพื่อป้องกันโรคฝีดาษ ในปีค.ศ.1796 นั้น กรอบเวลาที่เร็วที่สุดที่เคยมีมาอยู่ที่ 4 ปี ซึ่งเป็นวัคซีนรักษาโรคคางทูมที่ทำสำเร็จในปีค.ศ.1967 แต่ส่วนใหญ่แล้วการวิจัยพัฒนาวัคซีนใช้เวลาเฉลี่ยประมาณ 10 -15 ปี สำหรับไวรัสโคโรน่าสายพันธุ์ใหม่ 2019 หรือ โควิด-19 นั้น ผู้เชี่ยวชาญนานาประเทศคาดการณ์กันว่า มนุษย์เราจะสามารถพัฒนาวัคซีน COVID-19 ตัวแรกขึ้นมาได้สำเร็จภายในระยะเวลา 12-18 เดือน นับจากที่ทางการจีนเผยข้อมูลรหัสพันธุกรรมของไวรัสออกมา ซึ่งถือเป็นการร่นเวลาพัฒนาวัคซีนขึ้นมาเร็วที่สุดเท่าที่เคยทำกันมา ดังนั้น หากมีนวัตกรรมเทคโนโลยี เช่น หุ่นยนต์เอไอ-อิมมูไนเซอร์มาทำงานทดแทนมนุษย์ก็ทำให้การพัฒนาวัคซีนป้องกันโรคต่างๆ สู่เป้าหมายเป็นจริงได้เร็วขึ้น

ความสำเร็จของความร่วมมือสร้างนวัตกรรม “หุ่นยนต์เอไอ- อิมมูไนเซอร์” (AI-Immunizer) ครั้งนี้ มาจากการผนึกกำลังของคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล กับ ศูนย์วิจัยและพัฒนาวัคซีน สถาบันชีววิทยาศาสตร์โมเลกุล โดยทีมนักวิจัยได้ร่วมกันศึกษาวิจัย ออกแบบและวิเคราะห์พัฒนาระบบหุ่นยนต์อัจฉริยะทดสอบระดับภูมิคุ้มกันในการลบล้างฤทธิ์ของเชื้อไวรัส (Neutralization Test)


เป้าหมายของโครงการที่ตั้งไว้ คือ ยกระดับขั้นตอนการทดสอบภูมิคุ้มกันวัคซีนของไทยด้วยเทคโนโลยีหุ่นยนต์และเอไอ โดยนำกระบวนงานเข้าสู่ Digital Platform ซึ่งสามารถเชื่อมต่อกับระบบสาธารณสุขของประเทศไทย เป็นการทดแทนภาระงานทำซ้ำและเสี่ยงอันตรายของบุคลากรผู้ปฏิบัติงานกว่า 30% และใช้ทดแทนแรงงานบุคลากรที่ขาดแคลนในการดำเนินการกระบวนการทดสอบในห้องวิจัยได้มากกว่า 50% โดยหุ่นยนต์สามารถทำงานอัตโนมัติได้ทั้งกลางวันและกลางคืน และตามตารางเวลาที่กำหนด ซึ่งในอนาคตยังช่วยกระตุ้นให้เกิดสตาร์ทอัพและการจ้างงานของกลุ่มนักประดิษฐ์ด้านเฮลท์แคร์และอุตสาหกรรมเครื่องมือแพทย์ รวมทั้ง ลดการนำเข้าวัคซีนและเทคโนโลยี-ซอฟท์แวร์จากต่างประเทศได้ปีละมหาศาล

ศ.ดร.นพ.นรัตถพล เจริญพันธุ์ (Narattaphol Charoenphandhu) ผู้อำนวยการสถาบันชีววิทยาศาสตร์โมเลกุลและรักษาการแทนผู้ช่วยอธิการบดีฝ่ายวิจัยและวิชาการ มหาวิทยาลัยมหิดล กล่าวว่า ศูนย์วิจัยและพัฒนาวัคซีนถือเป็นห้องปฏิบัติการที่สำคัญยิ่งสำหรับชีวิตประชาชนและมวลมนุษย์ทั่วโลก โดยเฉพาะในสถานการณ์แพร่ระบาดของโรคร้ายแรง ดังเช่น วิกฤติการณ์ไวรัส SARS-CoV-2 ที่ก่อให้เกิดโรคติดเชื้อไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่ 2019 (COVID-19) ซึ่งขณะนี้นักวิจัยนานาประเทศกำลังเร่งคิดค้นพัฒนาวัคซีน รวมถึงประเทศไทยด้วย โดยนักวิจัยด้านวัคซีนจะต้องทำงานตอบสนองให้ทันต่อความต้องการใช้งาน และยังต้องคำนึงถึงพันธุกรรมของไวรัสชนิดนี้ที่มีความหลากหลาย

ทั้งนี้ ต้องใช้บุคลากรที่ผ่านการประเมินความสามารถ ผ่านการฝึกฝนและประสบการณ์ยาวนาน ซึ่งการทำงานแข่งกับเวลาเช่นนี้ อาจก่อให้เกิดความเครียด เหนื่อยล้าและคลาดเคลื่อนได้ การใช้นวัตกรรมเทคโนโลยี “หุ่นยนต์เอไอ- อิมมูไนเซอร์” เป็นอีกก้าวสำคัญในการเร่งขับเคลื่อนงานวิจัยพัฒนาวัคซีนของประเทศไทยในวิถีใหม่ สำหรับป้องกันโรคติดเชื้อไวรัสที่สำคัญหลายชนิด รวมทั้ง COVID19 ให้ประสบความสำเร็จสู่เป้าหมายได้เร็วยิ่งขึ้นและปลอดภัยต่อทุกคน

ดร.เอกชัย วารินศิริรักษ์ หัวหน้าภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล และหัวหน้าโครงการวิจัย กล่าวว่า นวัตกรรม “หุ่นยนต์เอไอ - อิมมูไนเซอร์ (AI-Immunizer) เป็นหุ่นยนต์ทดสอบภูมิคุ้มกันอัจฉริยะที่มีประสิทธิภาพสูง ชนิด 6 แกน และมี2 แขน สามารถปฏิบัติการทดสอบระดับภูมิคุ้มกันในการลบล้างฤทธิ์ของไวรัส ที่เรียกว่า Neutralization Test ทดแทนมนุษย์ได้อย่างครบวงจร ตั้งแต่การนำเพลทเลี้ยงเซลล์ที่บรรจุเซลล์เพาะเลี้ยงเข้าระบบ, ช่วยระบบติดฉลากบนเพลท, ปฏิบัติการเจือจาง (Dilute) ซีรั่มตัวอย่างที่มีแอนติบอดี (Antibody) ในหลอดทดลองด้วยตัวทำละลายในปริมาณตามต้องการ, นำซีรั่มที่เจือจางแล้วตามกำหนดผสมกับตัวอย่างไวรัส, ดูดน้ำเลี้ยงเซลล์, นำตัวอย่างที่ผสมเข้าสู่เซลล์เพาะเลี้ยงแล้ววางบนเครื่องเขย่า, เติมอาหารเลี้ยงเซลล์ลักษณะกึ่งแข็ง, บ่มในอุณหภูมิและระยะเวลาที่กำหนด, เทอาหารเลี้ยงเซลล์ทิ้งและฆ่าเชื้อ, ถ่ายภาพและประมวลผลโดยการอ่านจำนวนไวรัสพลาค(plaque) ที่ปรากฏขึ้น และวิเคราะห์ผลทั้งระบบด้วย AI

ทั้งนี้ ทำให้สามารถทดแทนการทำงานของมนุษย์ ลดความเสี่ยงสูงต่อการติดเชื้อ ลดข้อผิดพลาด และความซ้ำซ้อน โดยทีมวิจัยได้ออกแบบให้เป็นระบบปิดในการปฏิบัติการด้วยเทคนิคปลอดเชื้อ(Aseptic Condition) ซึ่งปลอดภัยต่อการใช้งาน และทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ


ผศ.ดร.นริศ หนูหอม (Narit Hnoohom) รองหัวหน้าภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ คณะวิศวกรรมศาสตร์มหาวิทยาลัยมหิดล และผู้เชี่ยวชาญด้านปัญญาประดิษฐ์ กล่าวถึงการพัฒนาเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ (AI) เพื่อช่วยอ่านผลการทดสอบระดับภูมิคุ้มกัน ในกระบวนการวิจัยวัคซีนจำเป็นต้องมีการทดสอบประสิทธิภาพในการกระตุ้นภูมิคุ้มกัน โดยการนำตัวอย่างซีรั่มของสัตว์ทดลองหรืออาสาสมัครที่ได้รับวัคซีนที่ทดสอบมาตรวจหาปริมาณแอนติบอดี (Antibody) จำเพาะ ซึ่งภูมิคุ้มกันที่กระตุ้นขึ้นจะสามารถลบล้างฤทธิ์ของไวรัสได้ โดยวิเคราะห์ผลจากปริมาณไวรัสพลาค (Plaque) ที่ลดลง

ปัญญาประดิษฐ์ที่ทีมวิจัยพัฒนาขึ้นมีความสามารถในการตรวจนับจำนวนและขนาดพลาคของไวรัสบนเพลทเพาะเชื้อ มีคุณสมบัติพิเศษ คือ 1) สามารถวิเคราะห์ภาพถ่ายเพลทเพาะเชิ้อตรวจนับจ านวนและขนาดพลาคที่ปรากฏขึ้นบนเพลท ได้คราวละมากๆ ในเวลาอันสั้น ลดการใช้บุคลากรในการอ่านผล 2) รายงานผลการทดสอบระดับภูมิคุ้มกันได้รวดเร็ว ตอบรับกับสถานการณ์การระบาดของโรค 3) สามารถทำการประมวลผลข้อมูลโดยไม่จำเป็นต้องต่ออินเตอร์เน็ต เพื่อรักษาความปลอดภัยของข้อมูล

ปัญญาประดิษฐ์ที่พัฒนาขึ้นเป็นจุดเริ่มต้นในการสร้างฐานข้อมูลด้านไวรัสและภูมิคุ้มกันของศูนย์วิจัยและพัฒนาวัคซีนสถาบันชีววิทยาศาสตร์โมเลกุลร่วมกับคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ที่สามารถเป็นกำลังสำคัญให้เกิดการพัฒนาต่อยอด และช่วยเพิ่มศักยภาพด้านการพัฒนาวัคซีนให้บุคลากรของมหาวิทยาลัยมหิดลและประเทศไทยได้


ดร.พร้อมสิน มาศรีนวล (Promsin Masrinoul) หัวหน้าศูนย์วิจัยและพัฒนาวัคซีน สถาบันชีววิทยาศาสตร์โมเลกุลมหาวิทยาลัยมหิดล กล่าวว่า “นวัตกรรมหุ่นยนต์เอไอ- อิมมูไนเซอร์ (AI-Immunizer)” สำหรับทดสอบภูมิคุ้มกันอัจฉริยะในการพัฒนาวัคซีนนี้ ส่งผลดีต่อการเสริมศักยภาพการพัฒนาวัคซีนไทยอย่างยิ่ง ซึ่งจะนำเทคโนโลยีไปใช้ประโยชน์และขยายผล ได้แก่ นำระบบทดสอบมาใช้งานจริงในการตรวจวัดระดับภูมิคุ้มกัน ภายใต้มาตรฐานการทดสอบคุณภาพ (Quality control) โดยการใช้หุ่นยนต์ ระบบอัตโนมัตินี้มีระบบทวนสอบย้อนกลับ (Traceability) ด้วยข้อมูลดิจิทัล และระบบภาพ Machine Vision

นอกจากนั้น นวัตกรรมนี้ยังช่วยลดความเสี่ยงต่อการติดเชื้อ และลดขั้นตอนในการท างานของบุคลากร ส่วนซอฟท์แวร์ AI สำหรับการประมวลภาพผลการทดสอบระดับภูมิคุ้มกัน สามารถนำมาใช้งานและเกิดการต่อยอดพัฒนาวัคซีนของไทยให้รวดเร็วยิ่งขึ้น ช่วยลดภาระของการอ่านผลทดสอบโดยคน รวมถึงแก้ปัญหาการขาดแคลนผู้เชี่ยวชาญด้านการทดสอบวัคซีนที่ต้องใช้เวลาฝึกฝนและประสบการณ์ในระยะยาว โดยหุ่นยนต์ทดสอบภูมิคุ้มกันอัจฉริยะในงานพัฒนาวัคซีนนี้ จะเป็นนวัตกรรมสำคัญที่รองรับการวิจัยและพัฒนาวัคซีนทั้งในและต่างประเทศ และช่วยยกระดับเทคโนโลยีด้านวัคซีนของประเทศไทย