อาจารย์ ดร.อิทธิพัทธ์ มีวรรณ์
ศูนย์วิจัยชีววัตถุการแพทย์ชั้นสูงเพื่อการรักษา
สถาบันชีววิทยาศาสตร์โมเลกุล มหาวิทยาลัยมหิดล
ไวรัสตับอักเสบบีและซี เป็นสาเหตุหลักสำคัญที่ทำให้เกิดโรคตับแข็ง และมะเร็งตับได้ โดยมีผู้ติดเชื้อประมาณ 350 ล้านรายทั่วโลก เมื่อเชื้อเข้าไปในร่างกาย อาการจะไม่รุนแรง ไม่ชัดเจน ทำให้ผู้รับเชื้อไม่ทราบว่าตนเองเริ่มมีอาการตับอักเสบแล้ว ผู้ป่วยไวรัสตับอักเสบบีและซี จะทราบได้ก็ต่อเมื่อไปตรวจร่างกายแล้วพบค่าการอักเสบของตับผิดปกติ และตรวจเลือดพบการติดเชื้อ ด้วยความที่ไม่ปรากฏอาการ หรืออยู่ในช่วงโรคสงบหรือการอักเสบไม่มากมักไม่ก่อให้เกิดอาการที่ชัดเจน จึงทำให้หลายคนมองข้ามและลืมฉีดวัคซีนทั้ง ๆ ที่สามารถป้องกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ
อาจารย์ ดร.อิทธิพัทธ์ มีวรรณ์ ศูนย์วิจัยชีววัตถุการแพทย์ชั้นสูงเพื่อการรักษา สถาบันชีววิทยาศาสตร์โมเลกุล มหาวิทยาลัยมหิดล กล่าวว่า โดยปกติในการหายาชนิดใหม่ นักวิจัยจะใช้คอมพิวเตอร์เพื่อจำลองโครงสร้างของยาที่จะมีฤทธิ์ในการรักษาโรคได้ การคัดกรองหายาโมเลกุลขนาดเล็กชนิดใหม่จากการจำลองทางคอมพิวเตอร์แบ่งออกเป็นสองแบบ คือ แบบที่ 1 การค้นหายาโดยใช้การจำลองแบบโมเลกุล เพื่อหาโครงสร้างของยาที่สามารถยับยั้งโปรตีนที่สามารถก่อให้เกิดโรคได้ข้อจำกัดของการหายาวิธีนี้ คือ เราจะต้องมีโครงสร้างทาง 3 มิติ ของโปรตีนที่ถูกต้อง จะทำให้เราได้ผลการจำลองถึงความสามารถของยาในการเข้าจับกับโปรตีนที่ถูกต้อง รวมถึงได้ลักษณะโครงสร้างของโมเลกุลที่น่าสนใจ เหมาะสมที่จะนำไปพัฒนาต่อเป็นยาในอนาคต แต่อย่างไรก็ตาม มีหลายโรคที่ยังไม่มีโครงสร้างทาง 3 มิติของโปรตีนเป้าหมาย แบบที่ 2 โครงสร้างของสารเคมีที่ถูกทดสอบมาแล้ว ว่าแบบไหนที่จะมีประสิทธิภาพ ข้อมูลเหล่านี้ได้มาจากการทดสอบในห้องปฏิบัติการและรวบรวมไว้ในฐานข้อมูล สำหรับงานของผมเรารวบรวมข้อมูลวการทดสอบยาที่เป็นโมเลกุลขนาดเล็ก กับไวรัสตับอักเสบบี และตับอักเสบซี จากฐานข้อมูล พบว่า มีโมเลกุลขนาดเล็กที่สามารถยับยั้งการเติบโตของไวรัสตับอักเสบบีอยู่ที่ประมาณ 2,000 โมเลกุล และที่ยับยั้งตับอักเสบซี กประมาณ 7,500 โมเลกุล ข้อมูลที่สำคัญคือโครงสร้างของโมเลกุลขนาดเล็ก และการออกฤทธิ์ทางชีวภาพต่อเชื้อดังกล่าว เนื่องจากจำนวนของข้อมูลมีเยอะมาก เราจึงใช้ปัญญาประดิษฐ์(Artificial Intelligence) หรือ AI เข้ามาช่วยในการศึกษา ช่วยเราในการดูว่าโครงสร้างโมเลกุลแบบไหนที่มีความเป็นไปได้ในการนำไปพัฒนาต่อยอดเพื่อผลิตเป็นยาที่มาต่อต้านไวรัสตับอักเสบบี และไวรัสตับอักเสบซี ได้จริง โมเดลปัญญาประดิษฐ์ที่ใช้จะเป็นโมเดลภาษา ตัวเดียวกับ ChatGPT ผมขอเปรียบเทียบง่ายๆว่า การเรียนภาษาคือ เราก็จะมีตัวอักษร A-Z เรียงกันเป็นคำ เป็นประโยคที่ใช้ในการสื่อสาร แสดงเจตนาของผู้ส่งสาร ส่วนในทางสารเคมี สารเคมีแต่ละตัวก็จะมีโครงสร้าง หรืออะตอม การจัดเรียงตัวที่แตกต่างกันไป เช่น คารบอน กับ คาร์บอน ออกซิเจน ต่อกับไฮโดรเจน เป็นต้น การจัดเรียงดังกล่าวสามารถถูกเขียนออกมาให้อยู่ในรูปแบบของตัวอักษร หรือสัญลักษณ์ได้ ในเมื่อ ChatGPT สารมารถเข้าใจภาษามนุษย์ที่เราใช้สื่อสารได้ การใช้โมเดลภาษาแบบ ChatGPT ก็จะสามารถเข้าใจภาษาของโมเลกุลขนาดเล็กและสามารถเข้าใจการออกฤทธิ์ทางชีวภาพได้เช่นเดียวกัน
ยาที่เป็นโมเลกุลขนาดเล็กมีเกินหนึ่งแสนล้านตัว ดังนั้นเป็นไปไม่ได้ที่เราจะเอาทุกโมเลกุลมาทดสอบกับเชื้อ ผมเลยได้นำเอา AI มาช่วยในการในการเรียนรู้และทำนายโครงสร้างของโมเลกุลที่เหมาะสมต่อการเป็นยา โดยให้เรียนรู้จากฐานข้อมูลที่มีอยู่เดิม
อาจารย์ ดร.อิทธิพัทธ์ กล่าวว่า โมเดลที่ใช้ ชื่อว่า HBCVTr เป็นโมเดลปัญญาประดิษฐ์ที่ผสมผสานโมเดลทรานฟอร์เมอร์ (Transformer) กับ การเรียนรู้เชิงลึกโดยโครงข่ายประสาทเทียมหลายชั้น (Deep neural network) เพื่อทำนายฤทธิ์ต้านไวรัสตับอักเสบบี และไวรัสตับอักเสบซี โดยใช้ข้อมูลโครงสร้างโมเลกุลขนาดเล็กในรูปแบบตัวอักษร (SMILES) เพื่อเรียนรู้และทำนายการออกฤทธิ์ของโมเลกุลขนาดเล็กต่อเชื้อไวรัสตับอักเสบบี และไวรัสตับอักเสบซี โมเดลนี้มีความแม่นยำสูงกว่าการใช้ปัญญาประดิษฐ์แบบเดิมๆ ในการทำนาย นอกจากนี้เราพบว่า โมเดลปัญญาประดิษฐ์นี้สามารถช่วยเร่งกระบวนการค้นคว้ายาต้านไวรัสใหม่ ๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยสามารถคัดกรองเสมือนได้เร็วกว่าการใช้แบบจำลองการจับเชิงโมเลกุลซึ่งเป็นที่นิยม ได้กว่า 32 เท่า การพัฒนาโมเดลนี้จะช่วยให้เราสามารถค้นหาโมเลกุลที่เหมาะสมและสามารถนำไปพัฒนาให้เป็นยาต้านไวรัสตับอักเสบบี และซี ในอนาคตได้
“อยากฝากให้ทุกท่านที่ได้อ่านบทความนี้ว่าอย่าหยุดเรียนรู้และอย่าหยุดพัฒนาตัวเอง เทคโนโลยีในปัจจุบันโดยเฉพาะด้านปัญญาประดิษฐ์ก้าวหน้าเร็วมาก แน่นอนว่าในอนาคตปัญญาประดิษฐ์จะเข้ามาแทนที่แรงงานมนุษย์ในหลายๆ ด้าน ดังนั้นทักษะเฉพาะที่ปัญญาประดิษฐ์ไม่สามารถทำแทนเราได้ รวมถึงการเรียนรู้ที่จะใช้ประโยชน์จากปัญญาประดิษฐ์เป็นทักษะที่หายาก และเป็นที่ต้องการมาก สุดท้ายนี้ สำหรับนักเรียน นิสิต นักศึกษา หรือบุคคลทั่วไปที่สนใจพัฒนาทักษะทางด้านชีววิทยาเชิงโมเลกุล ทางสถาบันชีววิทยาศาสตร์โมเลกุลได้เปิดหลักสูตรชีววิทยาศาสตร์ระดับโมเลกุลและเชิงบูรณาการ (หลักสูตรนานาชาติ) (หลักสูตรพหุวิทยาการ) สำหรับผู้ที่สนใจศึกษาต่อในระดับปริญญาโท เอก หรือหลักสูตรระยะสั้น สามารถเข้าไปศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่เว็บไซต์ https://mb.mahidol.ac.th/web/academic_mb/ และ https://mbmb4all.wordpress.com/ หรือช่องทางออนไลน์อื่นๆ ของหลักสูตรได้ที่ https://www.facebook.com/mbmb.mahidol และ https://www.tiktok.com/@mbmbmahidol มีวิชาเลือกและหลักสูตรระยะสั้นที่น่าสนใจมากมาย” อาจารย์ ดร.อิทธิพัทธ์ กล่าวทิ้งท้าย
