เปิดตัวหุ่นยนต์วิจัยวัคซีน เอื้อการพัฒนายาต้านโควิด-19

ม.มหิดล เปิดตัว“หุ่นยนต์เอไอ-อิมมูไนเซอร์” ช่วยย่นระยะเวลาการวิจัย สามารถนำไปใช้พัฒนาวัคซีนต้านโควิด-19 ลดความเสี่ยง มีความแม่นยำสูง ทดแทนบุคลากรที่ขาดแคลน ด้าน “ดร.นพ.สุธี” แจง วิธีพัฒนาวัคซีน 5 รูปแบบ ชี้ไทยจำเป็นต้องเร่งผลิตวัคซีนต้านโควิด-19 เพราะแม้การแพร่ระบาดจะยุติ แต่เชื้อยังคงอยู่ หวั่นการทดลองในคนระยะที่ 3 อาจสะดุด เหตุต้องใช้อาสาสมัครนับพันคน

การแพร่ระบาดของโควิด-19 นับเป็นวิกฤตที่ส่งผลกระทบไปทั่วโลก นานาประเทศจึงเร่งพัฒนา “วัคซีนต้านโควิด-19” โดยประเทศต่างๆ ทั่วโลกได้มีการวิจัยพัฒนาและทดสอบวัคซีนป้องกันโรคโควิด-19 แล้วไม่ต่ำกว่า 200 แบบ แต่ยังไม่ทราบผลว่าวัคซีนแบบใดจะใช้ได้ผล โดยส่วนใหญ่อยู่ในขั้นการทดลองกับสัตว์ และมีเพียง 6-7 แบบ ที่เริ่มทดลองในคนแล้ว เช่น วัคซีนของจีน และสหรัฐอเมริกา ซึ่งคาดว่ากระบวนการทั้งหมดจะเสร็จสิ้นภายใน 6-12 เดือนข้างหน้า


ขณะที่การพัฒนาวัคซีนป้องกันโรคโควิด-19 ของประเทศไทยก็ได้มีการริเริ่มและร่วมมือกันทั้งหน่วยงานภาครัฐและเอกชน เช่น คณะแพทยศาสตร์ ศิริราชพยาบาล คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล คณะเภสัชศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (ไบโอเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) บริษัท ไบโอเนท-เอเชีย จำกัด ซึ่งมีการพัฒนาวิจัยวัคซีนต้นแบบในหลายรูปแบบ ทั้งรูปแบบดีเอ็นเอ (DNA) เอ็มอาร์เอ็นเอ (mRNA)

แต่ที่มีความก้าวหน้า 2 ตัว คือ DNA วัคซีน และ mRNA วัคซีน โดยเริ่มทำการทดสอบในสัตว์ทดลอง ซึ่งวัคซีน DNA ดำเนินการพัฒนาโดยบริษัท ไบโอเนท-เอเชีย จำกัด และไบโอเทค เริ่มทดสอบในหนูทดลอง ส่วนวัคซีน mRNA วิจัยและพัฒนาโดยคณะแพทยศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ผ่านการทดสอบในหนูแล้ว และเริ่มทดสอบในลิงเมื่อวันที่ 23 พ.ค.ที่ผ่านมา และเตรียมที่จะทดลองในคนในอีก 2 เดือนข้างหน้า

ศาสตราจารย์เกียรติคุณ ดร.นพ.สุธี ยกส้าน ที่ปรึกษาศูนย์วิจัยพัฒนาวัคซีน สถาบันชีววิทยาศาสตร์โมเลกุล มหาวิทยาลัยมหิดล ชี้ว่า การป้องกันตนเองไม่ให้ติดเชื้อโควิด-19 ไม่ว่าจะเป็นการใส่หน้ากาก ล้างมือ หรือการเว้นระยะห่าง ซึ่งไทยทำได้ดีนั้น ถือเป็นมาตรการเชิงรับ แต่การพัฒนาวัคซีนต้านโควิด-19 เป็นมาตรการเชิงรุก ซึ่งก็มีความคืบหน้าไปมาก แม้ว่าจากสถิติทั่วโลกการพัฒนาวัคซีนแต่ละตัวอาจต้องใช้เวลาถึง 5 ปี ซึ่งไม่ทันต่อการแพร่ระบาดของโรค แต่การคิดค้นพัฒนาวัคซีนต้านโควิด-19 ก็เป็นสิ่งจำเป็น เนื่องจากแม้การแพร่ระบาดจะสิ้นสุดลงแต่เชื้อโควิด-19 ก็ยังคงอยู่ และไม่รู้ว่าจะกลับมาระบาดอีกเมื่อใด


นอกจากนั้น เราไม่สามารถฝากความหวังไว้กับการพัฒนาวัคซีนของประเทศอื่น เนื่องจากจากข้อมูลพบว่า เชื้อโควิด-19 ที่แพร่ระบาดในเอเชียและในยุโรปเป็นคนละสายพันธุ์กัน เพราะเชื้อในยุโรปและสหรัฐอเมริการุนแรงกว่าในเอเชีย ดังนั้น จึงไม่รู้ว่าวัคซีนต้านโควิด-19 ที่ผลิตได้ในสหรัฐอเมริกาจะสามารถใช้ป้องกันเชื้อโควิด-19 ในประเทศไทยได้หรือไม่

สำหรับการพัฒนาวัคซีนนั้น นพ.สุธี อธิบายว่า มีอยู่ 5 รูปแบบด้วยกัน คือ
1) วัคซีนเชื้อตาย เป็นการนำเชื้อโรคมาทำให้ตายเพื่อเพาะเป็นวัคซีน เช่น การทำวัคซีนพิษสุนัขบ้า
2) Live หรือวัคซีนมีชีวิต โดยทำ attenuate ซึ่งทำให้เชื้อยังมีชีวิตแต่ไม่ก่อให้เกิดโรค
3) Virus-like particle คือการนำชิ้นส่วนหรือตัวอ่อนของไวรัสมาพัฒนาเป็นวัคซีน
4) Genetic วัคซีน คือการพัฒนาวัคซีนจากสายพันธุกรรมของเชื้อ
5) วัคซีนที่พัฒนาต่อยอดจากวัคซีนที่มีอยู่แล้ว


นพ.สุธี กล่าวต่อว่า สำหรับการพัฒนาวัคซีนต้านโควิด-19 โดยคณะแพทยศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย นั้นเป็นแบบ Genetic วัคซีน หรือการพัฒนาวัคซีนจากสายพันธุกรรมของเชื้อ โดยนำส่วนของพันธุกรรมซึ่งสร้างหนามโคโรนามาฉีดในสัตว์ทดลอง เมื่อเชื้อเติบโตในเซลล์ก็จะสร้าง Endoplasmic Reticulum (ER) หรือร่างแหเอนโดพลาซึม จากนั้นจึงใส่ mRNA ซึ่งเป็นโมเลกุลของอาร์เอ็นเอซึ่งบรรจุรหัสหรือพิมพ์เขียวของโปรตีนเข้าไปใน ER เพื่อสร้างตัวจับเชื้อโควิด-19 เกิดเป็นแอนติบอดี หรือภูมิคุ้มกันขึ้นมา ซึ่งหลังจากนี้เมื่อนำวัคซีนที่ประสบความสำเร็จจากการทดลองในลิงมาฉีดในคนที่เป็นอาสาสมัครแล้วก็ต้องรอดูว่าวัคซีนที่ฉีดในคนยังสามารถจับเชื้อโควิด-19 ได้อยู่หรือไม่

“ขั้นต่อไปของวัคซีนที่พัฒนาโดยจุฬาฯ จะเป็นการทดลองในคน ซึ่งการทดลองระยะที่ 1 ไม่น่ามีปัญหา เพราะใช้อาสาสมัครที่จะทดลองวัคซีนแค่ 50 คน ซึ่งถ้าผลออกมาดีและเข้าสู่การทดลองระยะที่ 2 ซึ่งเป็นการประเมินประสิทธิภาพและความแม่นยำของวัคซีน โดยใช้อาสาสมัคร 100 คนขึ้นไป ซึ่งน่าจะพอหาได้ แต่การทดลองในระยะที่ 3 อาจจะมีปัญหาในเรื่องของการหาอาสาสมัคร เพราะต้องใช้ถึง 1,000-5,000 คน เนื่องจากกว่าจะถึงขั้นตอนนั้นการแพร่ระบาดของโควิด-19 ในไทยน่าจะน้อยมากหรือหมดไปแล้ว เพราะจะเห็นได้ว่าปัจจุบันไม่ปรากฏว่ามีผู้ติดเชื้อโควิด-19 ภายในประเทศ เมื่อไม่มีความน่ากลัวจากการแพร่ระบาด การหาอาสาสมัครก็น่าจะยาก ตรงนี้อาจจะเป็นอุปสรรคต่อความสำเร็จในการพัฒนาวัคซีน” ศ.เกียรติคุณ ดร.นพ.สุธี ระบุ


ขณะที่ทั่วโลกฝากความหวังไว้กับการเร่งพัฒนาวัคซีน คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ได้ร่วมกับสถาบันชีววิทยาศาสตร์โมเลกุล คิดค้นนวัตกรรม “หุ่นยนต์เอไอ- อิมมูไนเซอร์ (AI-Immunizer)” ซึ่งเป็นหุ่นยนต์ทดสอบภูมิคุ้มกันอัจฉริยะในการพัฒนาวัคซีน เป็นครั้งแรกของประเทศไทย เพื่อสนับสนุนและยกระดับการพัฒนาวัคซีนของไทยสู่ระดับโลก

รศ.ดร.จักรกฤษณ์ ศุทธากรณ์ คณบดีคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ชี้แจงว่า นวัตกรรมหุ่นยนต์เอไอ-อิมมูไนเซอร์จะช่วยยกระดับขั้นตอนการทดสอบวัคซีนของไทยด้วยเทคโนโลยีหุ่นยนต์และเอไอ โดยนำกระบวนการวิจัยพัฒนาเข้าสู่ Digital Platform ซึ่งสามารถเชื่อมต่อกับระบบสาธารณสุขของประเทศไทย ช่วยทดแทนภาระงานทำซ้ำและเสี่ยงอันตรายของบุคลากรผู้ปฏิบัติงานได้กว่า 30% ใช้ทดแทนแรงงานบุคลากรที่ขาดแคลนในการดำเนินกระบวนการทดสอบในห้องวิจัยได้มากกว่า 50% โดยหุ่นยนต์สามารถทำงานอัตโนมัติได้ในทั้งกลางวันและกลางคืน และตามตารางเวลาที่กำหนด ทำให้การพัฒนาวัคซีนสามารถทำได้เร็วขึ้น 20-30% เหมาะกับการวิจัยและพัฒนาวัคซีนที่มีความเป็นความเป็นเร่งด่วน อย่างเช่น วัคซีนต้านโควิด-19

ด้าน ดร.เอกชัย วารินศิริรักษ์ หัวหน้าภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล และหัวหน้าโครงการวิจัย กล่าวว่า หุ่นยนต์เอไอ-อิมมูไนเซอร์ สามารถปฏิบัติการทดสอบระดับภูมิคุ้มกันในการลบล้างฤทธิ์ของไวรัส ที่เรียกว่า Neutralization Test ทดแทนมนุษย์ได้อย่างครบวงจร เช่น นำเพลตเลี้ยงเซลล์ที่บรรจุเซลล์เพาะเลี้ยงเข้าระบบ นำตัวอย่างที่ผสมเข้าสู่เซลล์เพาะเลี้ยง บ่มในอุณหภูมิและระยะเวลาที่กำหนด ถ่ายภาพและประมวลผล ซึ่งช่วยทดแทนการทำงานของมนุษย์ ลดความเสี่ยงต่อการติดเชื้อ ลดข้อผิดพลาด และความซ้ำซ้อน โดยทีมวิจัยได้ออกแบบให้เป็นระบบปิดในการปฏิบัติการด้วยเทคนิคปลอดเชื้อ (Aseptic Condition) ซึ่งปลอดภัยต่อการใช้งาน และทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ


ขณะที่ ผศ.ดร.นริศ หนูหอม รองหัวหน้าภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล และผู้เชี่ยวชาญด้านปัญญาประดิษฐ์ กล่าวถึงการพัฒนาเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ (AI) เพื่อช่วยอ่านผลการทดสอบระดับภูมิคุ้มกันในกระบวนการวิจัยวัคซีน ว่า จำเป็นต้องมีการทดสอบประสิทธิภาพในการกระตุ้นภูมิคุ้มกัน โดยการนำตัวอย่างซีรั่ม (ส่วนประกอบในเลือด) ของสัตว์ทดลอง หรืออาสาสมัครที่ได้รับวัคซีนที่ทดสอบมาตรวจหาปริมาณแอนติบอดี (Antibody) จำเพาะ ซึ่งภูมิคุ้มกันที่กระตุ้นขึ้นจะสามารถลบล้างฤทธิ์ของไวรัสได้ โดยวิเคราะห์ผลจากปริมาณไวรัสพลาค (Plaque) ที่ลดลง

โดย AI ที่ได้พัฒนาขึ้นมีความสามารถในการตรวจนับจำนวนและขนาดพลาคของไวรัสบนเพลตเพาะเชื้อ และมีคุณสมบัติพิเศษ คือ 1) สามารถวิเคราะห์ภาพถ่ายเพลตเพาะเชื้อ ตรวจนับจำนวนและขนาดพลาคที่ปรากฏขึ้นบนเพลตได้คราวละมากๆ ในเวลาอันสั้น ลดการใช้บุคลากรในการอ่านผล 2) รายงานผลการทดสอบระดับภูมิคุ้มกันได้รวดเร็ว ตอบรับกับสถานการณ์การระบาดของโรค 3) สามารถทำการประมวลผลข้อมูลโดยไม่จำเป็นต้องต่ออินเทอร์เน็ต เพื่อรักษาความปลอดภัยของข้อมูล

“AI ที่พัฒนาขึ้นเป็นจุดเริ่มต้นในการสร้างฐานข้อมูลด้านไวรัสและภูมิคุ้มกันของศูนย์วิจัยและพัฒนาวัคซีน ที่สามารถเป็นกำลังสำคัญให้เกิดการพัฒนาต่อยอด และช่วยเพิ่มศักยภาพด้านการพัฒนาวัคซีนให้แก่ประเทศไทยได้” ผศ.ดร.นริศ ระบุ