นวัตกรรมโมเลกุลมณีแดง (RED-GEMs) ลบรอยโรคของดีเอ็นเอ คืนความหนุ่มสาว แก้ไขความชราของเซลล์

นิตยสาร Trust ฉบับที่ 61 | คอลัมน์ Health Focus

ยาชะลอความแก่หรือ “ยาย้อนวัย” คือหนึ่งในสุดยอดความปรารถนาของมนุษย์มาเนิ่นนาน และในวันนี้ ความคาดหวังนั้นดูใกล้จะเป็นจริงขึ้นมาทุกขณะ ด้วยนวัตกรรมที่เรียกว่า “โมเลกุลมณีแดง” หรือ RED-GEMs ย่อมาจาก REjuvenating DNA by GEnomic Stability Molecules

ศ.ดร.นพ.อภิวัฒน์ มุทิรางกูร อาจารย์ประจำคณะแพทยศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และหัวหน้าทีมวิจัย สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ได้ค้นพบจากผลงานการวิจัยวิทยาศาสตร์พันธุกรรมใน “โครงการการพัฒนานวัตกรรมใหม่ในทางการแพทย์ที่มีมูลค่าและคุณค่าสูง ฟื้นฟูภาพดีเอ็นเอโดยโมเลกุลที่ทำให้จีโนมเสถียร และการตรวจกรองมะเร็งจากโปรตีนหรืออาร์เอ็นเอในเม็ดเลือดขาว” โดยใช้เวลาค้นคว้าวิจัยเรื่องนี้มานานเกือบ 30 ปี

กุญแจดอกสำคัญ ไขความรู้สู่การต้านความชรา

คุณหมออภิวัฒน์บอกเล่าถึงวิวัฒนาการและจุดเริ่มต้นของนวัตกรรมอันน่าทึ่งนี้ว่า เกิดจากการศึกษาโครงสร้างของดีเอ็นเอและพบว่า ในดีเอ็นเอของมนุษย์เรานั้นมีรอยแยก (Youth-DNA-gap) อยู่บริเวณที่มีดีเอ็นเอเมทิลเลชัน (DNA Methylation) นั่นจึงเป็นที่มาของการค้นพบ “โมเลกุลมณีแดง”

“เราได้ทำการศึกษาและค้นพบความหมายของรอยแยกดีเอ็นเอ ซึ่งลักษณะของดีเอ็นเอจะเป็นสายพอลิเมอร์ 2 เส้นจับกันเป็นเกลียวคู่ ขณะทำงานดีเอ็นเอเกลียวคู่นี้จะต้องแยกออกจากกันเป็นสายเดี่ยว ทำให้เกิดแรงบิดและถูกทำลายได้ง่าย ซึ่งการที่ดีเอ็นเอถูกทำลายจากแรงบิดนี้ จะเป็นจุดเริ่มต้นทำให้เซลล์เสื่อมสภาพหรือมีความแก่ลง แต่รอยแยกของดีเอ็นเอที่ได้ทำการค้นพบใหม่นี้จะเข้ามาช่วยลดแรงบิดลง และปกป้องไม่ให้ดีเอ็นเอถูกทำลาย คล้ายกับรอยแยกรางรถไฟที่ช่วยปกป้องไม่ให้รางรถไฟผิดรูปจากความร้อน โดยในเซลล์ที่ชราจะมีรอยแยกของดีเอ็นเอน้อยกว่าเซลล์หนุ่มสาว ดีเอ็นเอของคนแก่จึงถูกทำลายมากกว่า

ดีเอ็นเอของหนุ่มสาวจะมีรอยแยกดีเอ็นเอที่เกี่ยวข้องกับ DNA Methylation มากกว่าดีเอ็นเอของคนชรา เมื่อดีเอ็นเอทำงานจะแยกเป็นสายเดี่ยว ซึ่งทำให้เกิดการบิดเกลียว โดยรอยแยกจะช่วยบรรเทาแรงบิดได้ แต่เมื่อไม่มีรอยแยกหรือรอยแยกลดลง จะส่งผลให้เกิดการเสื่อมสภาพของเซลล์ได้ง่ายขึ้น

ดังนั้น เมื่อมนุษย์อายุมากขึ้น รอยแยกดีเอ็นเอที่ว่านี้จะลดลง ทำให้เกิดแรงตึงทั่วสายของดีเอ็นเอ จนดีเอ็นเอไม่สามารถหมุนตัวได้อย่างปกติและถูกทำลายได้ง่าย เราจึงพบรอยโรคในดีเอ็นเอของเซลล์ที่แก่ชราแล้วเยอะขึ้น ซึ่งรอยโรคดีเอ็นเอนี้จะส่งสัญญาณให้เซลล์หยุดการแบ่งตัวตามปกติ และเข้าสู่ความแก่ชรา รวมถึงอาจนำไปสู่การกลายพันธุ์และก่อให้เกิดโรคมะเร็งได้”

มณีแดง เป็นโปรตีนที่ช่วยสร้างและปกป้องรอยแยกดีเอ็นเอ ทำให้ดีเอ็นเอมีความเสถียร ซึ่งเป็นกลไกที่ธรรมชาติได้สร้างขึ้น แต่เมื่ออายุมากขึ้นกลไกนี้จะทำงานได้ลดลง จึงเกิดการวิจัยในการหาทางกลับกลไกดังกล่าว กระทั่งมีการออกแบบสารมณีแดงโดยจำลองจากธรรมชาติ

ต่อยอดวิจัยสู่ห้องทดลอง ต้านวัยชราในหนูสำเร็จ

คุณหมออภิวัฒน์ดำเนินการวิจัยโมเลกุลมณีแดงในห้องแล็บ โดยฉีดยามณีแดงเข้าที่ช่องท้องของหนูทดลอง ซึ่งผลปรากฏว่าโมเลกุลมณีแดงสามารถสร้างรอยแยกดีเอ็นเอได้ โดยเซลล์ที่ชราแล้วก็กลับมามีรูปร่างและทำงานได้ตามปกติ รวมถึงมีความแข็งแรงคล่องแคล่วว่องไวพอ ๆ กับหนูหนุ่มสาว เหมือนได้ย้อนวัยกลับไปเป็นหนูหนุ่มอีกครั้ง ตลอดจนแผลไฟไหม้ในหนูทดลองก็หายเร็วขึ้น ไขมันลงพุงก็ลดลง และที่สำคัญคือหนูชราที่ทำการทดลองนั้นมีความจำและเรียนรู้ได้ดียิ่งขึ้น

“ผลการศึกษามณีแดงในหนูทดลองที่มีอายุเทียบกับคนอายุ 70 ปี พบว่า ความจำ ตับ ปริมาณเซลล์ ไขมันในช่องท้อง กลับมาเป็นหนูหนุ่มที่มีอายุเทียบได้กับคนอายุ 25 ปี แต่ที่น่าสนใจมากก็คือ การทำงานของไตก็กลับมาเป็นปกติ พังผืดในตับก็หายไป หมายความว่ามณีแดงได้แก้สิ่งแปลกปลอมรอบเซลล์ให้หายชราด้วย เพราะในคนชราจะมีพยาธิสภาพเกิดขึ้น ซึ่งความชราของเซลล์ทำให้เกิดการอักเสบ ยกตัวอย่างคนเป็นกระดูกผุ เพราะเซลล์กระดูกไม่สามารถสร้างกระดูกได้ แม้จะรับประทานแคลเซียมเท่าไหร่ก็ไม่แข็งแรง เราจึงคาดหวังว่ามณีแดงจะรักษาโรคเหล่านี้ได้ เพราะเขารักษาหนูแก่แล้วให้หายชราได้ ฉะนั้นโรคที่เกิดจากความชราก็น่าจะทำให้หายได้ด้วย”

คุณหมออภิวัฒน์กล่าวเสริมว่า รอยโรคในดีเอ็นเอของเซลล์แก่ชรายังสัมพันธ์กับการเกิดโรคไม่ติดต่อเรื้อรัง เช่น ความดันโลหิตสูง สมองเสื่อม รวมถึงเป็นเหตุให้ร่างกายเสื่อมประสิทธิภาพในการซ่อมแซมตัวเอง มีผลให้แผลของผู้ป่วยเบาหวานหรือแผลไฟไหม้หายยาก เป็นต้น

“กลไกการลดลงของรอยแยกดีเอ็นเอเพราะความชรา เป็นที่มาของโรคมากมายทั่วร่างกาย โรคที่เกิดจากความชราที่รักษาได้ในปัจจุบัน เช่น สมองเสื่อม อัลไซเมอร์ ความจำเสื่อมตามธรรมชาติ พาร์กินสัน ตาฝ้าฟาง ตาบอด เป็นต้อกระจก ต้อหิน จอตาเสื่อม หูตึง หูหนวก ฟันหลุด หัวใจโต หัวใจวาย เส้นเลือดแข็ง ความดันสูง อวัยวะภูมิคุ้มกันเสื่อมถอย ทำให้เป็นมะเร็งง่าย เรียกว่าแทบจะทุกโรคแม้กระทั่งโรคติดเชื้อ ซึ่งความชราก็ทำให้เป็นปัญหาได้ อย่างโรค COVID-19 ที่ทำให้ระบบภูมิคุ้มกันเสื่อมถอย และมีกลไกเฉพาะที่ทำให้เซลล์ของคนชราเกิดความอักเสบได้ง่าย จึงนำมาสู่การเสียชีวิตในอัตราที่สูงกว่าคนในวัยอื่น ๆ หรือผู้หญิงวัยหมดประจำเดือนที่ล้วนเจอภาวะกระดูกผุได้ง่าย อวัยวะที่ใช้ในการสืบพันธุ์ก็เสื่อมถอย ผิวหนังก็มีความเหี่ยวย่นมากขึ้น สิ่งเหล่านี้ล้วนเกิดจากความชราทั้งนั้น”

แม้ในขณะนี้ วิธีการนำโมเลกุลมณีแดงเข้าไปในร่างกายหนูทดลองยังใช้การฉีดเข้าช่องท้อง ส่วนในลิงแสมที่กำลังดำเนินการอยู่ใช้ฉีดเข้ากระแสเลือด ซึ่งคุณหมออภิวัฒน์ให้ความเห็นว่า “น่าจะเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดในตอนนี้” แต่ก็มองว่าในอนาคต อาจทดสอบการสูดเข้าลมหายใจหรือฉีดเข้ากล้ามเนื้อ เพื่อเพิ่มทางเลือกในการรักษามากยิ่งขึ้น

เมื่อเซลล์เริ่มชราจะขับโปรตีน HMGB1 ออกไปนอกเซลล์ ทำให้ขาดโปรตีนสำหรับสร้างรอยแยกดีเอ็นเอ และทำให้เกิดรอยโรคดีเอ็นเอที่จะส่งสัญญาณให้เซลล์ชรา ดังนั้น การให้มณีแดง ได้แก่ โปรตีน HMGB1 ส่วน Box A จะทำให้เกิดการสร้างรอยแยกใหม่ขึ้น ตลอดจนยับยั้งวัฏจักรของความชราได้

ช่วยย้อนวัย รักษาโรค เพิ่มคุณภาพชีวิตที่ดี

วัตถุประสงค์แรกของโมเลกุลมณีแดงคือ “ต้องการใช้รักษาโรคในคนชรา” คุณหมออภิวัฒน์ย้ำ โดยจากการวิจัยพบว่า มณีแดงมีศักยภาพและโอกาสในการส่งเสริมสุขภาพในหลายด้าน ซึ่งนอกจากจะช่วยเพิ่มรอยแยกดีเอ็นเอ ทำให้ดีเอ็นเอชราคืนความหนุ่มสาว และลบรอยโรคในดีเอ็นเอแล้ว ยังสามารถรักษาโรคที่มีกลไกมาจากเซลล์ เนื้อเยื่อ และอวัยวะเสื่อมสภาพที่พบในคนแก่ชราหรือแก่ชราเร็วจากโรคบางชนิด ตลอดจนรักษาโรคที่อวัยวะเสื่อมสภาพจากการถูกไฟไหม้ น้ำร้อนลวก ปอดพังจากบุหรี่ ตับหรือสมองพังจากสุรา ไตพังจากสารพิษ เป็นต้น

ก่อนได้รับ RED-GEMS หลังได้รับ RED-GEMs

ผลลัพธ์หลังจากให้ RED-GEMs ในหนู พบว่าหนูมีเซลล์ชราภาพ (จุดสีน้ำเงิน) ลดลง

“มณีแดงมีหน้าที่ทำให้ดีเอ็นเอแข็งแรง ดังนั้นโรคต่าง ๆ ที่เกิดจากการที่ดีเอ็นเอถูกทำลาย เช่น คนสูบบุหรี่แล้วปอดถูกทำลาย คนติด COVID-19 แล้วปอดถูกทำลาย เราก็หวังว่ามณีแดงจะช่วยฟื้นคืนได้ หรือสมมติเกิดสงครามนิวเคลียร์ รังสีต่าง ๆ เข้าไปทำลายดีเอ็นเอ ต่อให้คนรอดชีวิตจากแรงระเบิด แต่ในที่สุดก็ต้องเสียชีวิตจากรังสี ซึ่งตรงนี้มณีแดงสามารถรักษาได้ มณีแดงจึงมีคุณค่าอย่างยิ่งต่อมนุษยชาติ”

สำหรับการมีคุณภาพชีวิตที่ดีขึ้นจากมณีแดงนั้น คุณหมออภิวัฒน์ยกตัวอย่างเรื่องการที่หนูทดลองกลับมาเป็นหนุ่มว่า “เขาเรียนรู้เก่งกว่าหนูหนุ่มเสียอีก หมายความว่านอกจากรักษาโรคแล้ว มณีแดงยังช่วยพัฒนาคุณภาพชีวิตและความสามารถในการใช้สมองได้ และจนถึงวันนี้ ยังไม่พบผลข้างเคียงของมณีแดงเลย” อีกหนึ่งตัวอย่างของการทดลองที่น่าสนใจคือ การฉีดมณีแดงในหมูแรกเกิดจนถึงน้ำหนัก 100 กิโลกรัม ผลปรากฏว่าเนื้อของหมูแน่นขึ้นมาก มณีแดงจึงอาจใช้พัฒนาอุตสาหกรรมการเกษตรได้อีกด้วย

ตอบโจทย์สังคมสูงวัย ศักยภาพและโอกาสของไทยสู่สากล

หลังประสบความสำเร็จในการทดลองใช้โมเลกุลมณีแดงในหนูทดลองจนเป็นที่น่าพอใจแล้ว ทีมวิจัยมีแผนนำมณีแดงไปทดสอบในสัตว์ใหญ่อย่าง “ลิงแสม” เพื่อดูผลการรักษาในระยะยาว ก่อนเริ่มการทดสอบในมนุษย์ ซึ่งคาดว่าจะเกิดขึ้นในอีก 2 ปีข้างหน้านี้ ซึ่งเมื่อเทียบกับงานวิจัยอื่น ๆ ในต่างประเทศ ผลการศึกษาของยาต่าง ๆ ในต่างประเทศยังไม่สามารถย้อนวัยได้สมบูรณ์เท่ามณีแดง นอกจากนี้ยังมีแผนนำมณีแดงไปทดสอบสำหรับแก้ไขความชราใน Immune Cells เพื่อรักษาโรคมะเร็งอีกด้วย โดยจะเข้าไปแก้ไขความชราของเซลล์เม็ดเลือดขาวซึ่งมีหน้าที่ทำลายเซลล์มะเร็ง ขณะเดียวกันก็ป้องกันมะเร็งด้วยการลดโอกาสที่ดีเอ็นเอจะถูกทำลาย อันนำไปสู่การกลายพันธุ์ของยีน ซึ่งคาดว่ามณีแดงจะเข้าช่วยรักษาโรคมะเร็งได้เช่นเดียวกับการต้านความชรา เพราะการลดลงของรอยแยกดีเอ็นเอที่เป็นต้นน้ำของการเกิดความชราก็เป็นหนึ่งในสาเหตุที่ทำให้เกิดโรคมะเร็ง

“นอกจากโมเลกุลมณีแดงจะมีคุณสมบัติในการย้อนวัยที่ดีเอ็นเอ และเป็นกลไกสำคัญที่จะใช้แก้ปัญหาสุขภาพในสังคมสูงวัยแล้ว ยังมีศักยภาพในการสร้างรายได้ให้ประเทศไทยอย่างมหาศาล กล่าวคืออีกไม่นานเกินรอ มณีแดงจะถูกนำมาใช้ในระยะยาว ในปริมาณใกล้เคียงกับวัคซีน และประเทศไทยจะเป็นแหล่งเดียวในโลกที่ผลิตได้” คุณหมออภิวัฒน์ขยายความ “ในแง่ของสังคม มณีแดงจะทำให้คุณภาพชีวิตของคนดีขึ้น ขณะเดียวกันยังช่วยทำให้ประสิทธิภาพในการเรียนรู้สูงขึ้นอย่างผิดปกติ ดังเช่นที่เกิดขึ้นกับหนูชรา ดังนั้น หลังจากนี้หลายอย่างจะเกิดขึ้นได้ง่าย เช่น การฝึกสมาธิปฏิบัติภาวนา ก็จะทำได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น และหากมองในแง่เศรษฐกิจ ทางตรงก็คือการสร้างรายได้ให้ประเทศ ส่วนทางอ้อมคือ เมื่อคนมีคุณภาพชีวิตที่ดีขึ้น ก็จะสามารถพัฒนาประเทศให้ดียิ่งขึ้น”

อย่างไรก็ตาม อีกหนึ่งสิ่งที่คุณหมออภิวัฒน์รู้สึกภาคภูมิใจไม่น้อยไปกว่ากันก็คือ การทำให้สังคมรู้คุณค่าของงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์

“สิ่งหนึ่งที่น่าภูมิใจมากก็คือ ผมทำให้สังคมรู้คุณค่าของงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ทำให้เห็นชัดว่างานวิจัยเหล่านี้มีประโยชน์ สามารถช่วยมนุษยชาติและช่วยอนาคตของโลกได้ รวมทั้งเป็นโอกาสในการให้ความรู้กับประชาชนเกี่ยวกับกลไกการเกิดโรค และทำให้เกิดการตื่นตัวในการดูแลสุขภาพตัวเอง”

ปัจจุบันคุณหมอยังเปิดรับองค์กรและผู้ร่วมทำวิจัยในระดับสูงขึ้นไปจนถึงระดับคลินิกมาเข้าร่วมทดลองไปด้วยกัน

“เทคโนโลยีในการผลิตมณีแดงนั้นไม่ยากและต้นทุนไม่สูง รัฐบาลอาจจะต้องวางแผนเพื่อให้เกิดรายได้จากองค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์นี้ และผมเชื่อว่ามณีแดงจะเป็นกุญแจสำคัญในการแก้ปัญหาสังคมผู้สูงวัย ซึ่งอาจเป็นปัญหาที่หนักหนาสาหัสในอนาคต”