นักวิจัยได้ค้นพบความก้าวหน้าครั้งสำคัญในด้านภูมิคุ้มกันบำบัด (immunotherapy) โดยการพัฒนาวิธีการเพิ่มการตอบสนองของ T-cell ภายในวัคซีน mRNA อย่างมีนัยสำคัญ แนวทางใหม่นี้มีเป้าหมายเพื่อเอาชนะข้อจำกัดของวัคซีนรักษามะเร็งในปัจจุบัน ซึ่งมักจะไม่สามารถกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่แข็งแกร่งเพียงพอ หรือก่อให้เกิดผลข้างเคียงที่รุนแรงเมื่อใช้ร่วมกับไซโตไกน์ (cytokines) แบบดั้งเดิม

วิศวกรรมสารเสริมฤทธิ์ mRNA ยุคใหม่

ทีมวิจัยร่วมจาก MIT, Harvard และ University of Houston นำโดย Daniel Anderson วิศวกรเคมีจาก MIT ได้พัฒนาสารเสริมฤทธิ์วัคซีน (vaccine adjuvant) ชนิดใหม่ ซึ่งแตกต่างจากวิธีการดั้งเดิมที่ใช้โมเลกุลกระตุ้นภูมิคุ้มกันที่เรียกว่าไซโตไกน์ ซึ่งอาจนำไปสู่ผลข้างเคียงที่เป็นอันตรายต่อระบบร่างกาย กลยุทธ์ใหม่นี้จะใช้ลิพิดนาโนพาร์ทิเคิล (lipid nanoparticles หรือ LNPs) ที่บรรจุโมเลกุล mRNA ไว้ภายใน

โมเลกุล mRNA เหล่านี้จะถอดรหัสยีนเฉพาะสองยีนที่ออกแบบมาเพื่อกระตุ้นวิถีการส่งสัญญาณ (signaling pathways) ที่เปลี่ยนเซลล์ภูมิคุ้มกันให้อยู่ในสภาวะที่ตื่นตัวสูง การส่งคำสั่งเหล่านี้เข้าสู่ร่างกายโดยตรงจะช่วยเตรียมความพร้อมให้ระบบภูมิคุ้มกันสามารถจดจำและเข้าโจมตีเป้าหมายได้อย่างดุดันยิ่งขึ้น ในการศึกษาในหนูทดลอง วิธีนี้พิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพต่อโรคมะเร็งที่หลากหลาย รวมถึงมะเร็งกระเพาะปัสสาวะ, มะเร็งลำไส้ใหญ่, เมลาโนมา (melanoma) และมะเร็งปอดระยะแพร่กระจาย

การเปลี่ยนสภาพแวดล้อมจุลภาคของเนื้องอกที่เป็นอุปสรรค

หนึ่งในอุปสรรคที่สำคัญที่สุดในด้านวิทยาโรคมะเร็ง (oncology) คือ "สภาพแวดล้อมจุลภาคที่เป็นปฏิปักษ์" (hostile microenvironment) ของเนื้องอกชนิดก้อนแข็ง ซึ่งโดยธรรมชาติจะยับยั้งการทำงานของ T-cell เพื่อหลบเลี่ยงการตรวจจับ Christopher Garris ผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่ Harvard Medical School ระบุว่าสารเสริมฤทธิ์นี้ช่วยอำนวยความสะดวกในการ "ปรับโครงสร้างภูมิคุ้มกัน" (immune remodeling)

ด้วยการสร้างสภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อ T-cell (T-cell-permissive environment) สารเสริมฤทธิ์ mRNA จะช่วยให้ระบบภูมิคุ้มกันสามารถเจาะทะลุการป้องกันของเนื้องอกได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น การทำงานร่วมกันนี้เห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษเมื่อใช้ร่วมกับยาในกลุ่ม checkpoint blockade inhibitors ที่ได้รับการรับรองจาก FDA โดยยาเหล่านี้ทำงานโดยการปลด "เบรก" ที่เซลล์เนื้องอกใช้ยับยั้ง T-cell และนักวิจัยพบว่าสารเสริมฤทธิ์ mRNA ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของการรักษาด้วยภูมิคุ้มกันบำบัดเหล่านี้ได้อย่างมีนัยสำคัญ ส่งเสริมให้เกิดการกำจัดเนื้องอกอย่างแข็งขัน

การประยุกต์ใช้ที่กว้างขวาง: จากโรคมะเร็งสู่โรคติดเชื้อ

แม้ว่าจุดประสงค์หลักจะอยู่ที่โรคมะเร็ง แต่ผลกระทบต่อการป้องกันโรคติดเชื้อนั้นมีมหาศาล เมื่อนักวิจัยทดสอบสารเสริมฤทธิ์นี้ร่วมกับวัคซีน COVID-19 และไข้หวัดใหญ่ในโมเดลหนูทดลอง ผลลัพธ์ที่ได้นั้นน่าทึ่งมาก โดยวัคซีนสามารถสร้างการตอบสนองของ T-cell ได้แรงกว่าสูตรมาตรฐานถึง 10 ถึง 15 เท่า

ระดับการขยายสัญญาณนี้บ่งชี้ว่าเทคโนโลยี mRNA สามารถนำมาปรับปรุงใหม่เพื่อให้การป้องกันต่อภัยคุกคามจากไวรัสที่วิวัฒนาการอยู่ตลอดเวลานั้นมีความทนทานและทรงพลังมากขึ้น นอกจากนี้ งานวิจัยอื่นๆ ที่นำโดย MIT เช่น งานของ Ana Jaklenec เกี่ยวกับวัคซีนโปลิโอ ยังเน้นย้ำถึงแนวโน้มที่เพิ่มขึ้นในการใช้สารเสริมฤทธิ์ขั้นสูงเพื่อกระตุ้นภูมิคุ้มกันบริเวณเยื่อบุ (mucosal immunity) ซึ่งอาจมีความสำคัญอย่างยิ่งในการลดการแพร่กระจายของเชื้อไวรัส (viral shedding) และการส่งต่อเชื้อในความพยายามกำจัดโรคให้หมดไปจากโลก

ทำไมเรื่องนี้จึงสำคัญต่ออนาคตของเทคโนโลยีชีวภาพ

การพัฒนานี้แสดงถึงการเปลี่ยนผ่านจากการสอนร่างกายเพียงแค่ว่า ต้อง โจมตีอะไร ไปสู่การเพิ่มประสิทธิภาพว่าร่างกายจะโจมตี อย่างไร สำหรับนักพัฒนาและผู้ก่อตั้งบริษัทเทคโนโลยีชีวภาพ ความสามารถในการปรับความเข้มข้นของการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันผ่านการส่งสัญญาณของ mRNA โดยไม่มีความเป็นพิษจากไซโตไกน์ในระบบร่างกาย ถือเป็นการเปิดพรมแดนใหม่ที่ยิ่งใหญ่ในการแพทย์แม่นยำ (precision medicine) เมื่อวิธีการเหล่านี้เข้าสู่การทดสอบในสัตว์ทดลองขั้นต่อไปและเข้าสู่การทดลองในมนุษย์ในที่สุด พวกมันอาจกำหนดมาตรฐานการรักษาใหม่สำหรับทั้งด้านวิทยาโรคมะเร็งและวิทยาการวัคซีนเพื่อการป้องกัน

ประเด็นสำคัญ

  • ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น: สารเสริมฤทธิ์ที่ถอดรหัสด้วย mRNA ชนิดใหม่สามารถเพิ่มการตอบสนองของ T-cell ได้ 10 ถึง 15 เท่าในโมเดลการติดเชื้อไวรัส เช่น COVID-19 และไข้หวัดใหญ่
  • การปรับโครงสร้างเนื้องอก: เทคโนโลยีนี้ทำงานโดยการเปลี่ยนสภาพแวดล้อมจุลภาคที่เป็นปฏิปักษ์ของเนื้องอกชนิดก้อนแข็งให้กลายเป็นโซนที่ "เอื้อต่อ T-cell" ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของยา checkpoint inhibitor
  • การลดความเป็นพิษ: ด้วยการใช้การส่งสัญญาณที่ถอดรหัสจากยีนแทนการใช้ไซโตไกน์แบบดั้งเดิม นักวิจัยตั้งเป้าที่จะกระตุ้นภูมิคุ้มกันให้แข็งแกร่งขึ้นโดยมีผลข้างเคียงที่รุนแรงน้อยลง

อุปสรรคที่ยังคงอยู่

ข้อมูลทั้งหมดที่ผ่านมามาจากสัตว์ฟันแทะ (rodents) ระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์มีความซับซ้อนกว่ามาก และโปรไฟล์ความปลอดภัยของโปรตีนกระตุ้นภูมิคุ้มกันที่ผลิตขึ้นภายในร่างกายยังไม่ได้รับการทดสอบ การกระตุ้น T-cell มากเกินไปอาจทำให้เกิดโรคภูมิคุ้มกันทำลายตนเอง (autoimmunity) หรือกลุ่มอาการพายุไซโตไกน์ (cytokine release syndromes) ซึ่งเป็นความเสี่ยงที่หน่วยงานกำกับดูแลจะตรวจสอบอย่างใกล้ชิด

การขยายขนาดการผลิตสูตร LNP ไปสู่ระดับเชิงพาณิชย์ ในขณะที่ยังต้องรักษาความสมดุลที่ละเอียดอ่อนของปริมาณ mRNA ถือเป็นอีกหนึ่งความท้าทายในทางปฏิบัติ

สิ่งที่ต้องจับตามอง

  • ติดตามการประกาศผลการศึกษาในสัตว์ขั้นต่อไปที่ครอบคลุมเรื่องการกำหนดปริมาณยา การกระจายตัวทางชีวภาพ และความเป็นพิษ
  • เฝ้าติดตามข้อตกลงความร่วมมือกับบริษัทด้านวัคซีนหรือด้านมะเร็งวิทยาที่อาจช่วยเร่งการพัฒนาให้รวดเร็วยิ่งขึ้น
  • จับตาดูเอกสารการยื่นขออนุมัติจากหน่วยงานกำกับดูแล ซึ่งจะเผยให้เห็นมุมมองของหน่วยงานที่มีต่อสารเสริมฤทธิ์ที่รหัสด้วยยีน (gene-encoded adjuvants) เมื่อเปรียบเทียบกับสารกระตุ้นแบบโปรตีนดั้งเดิม

สารเสริมฤทธิ์ที่รหัสด้วย mRNA แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจน จากเดิมที่เป็นเพียงการบอกระบบภูมิคุ้มกันว่าควรจดจำสิ่งใด ไปสู่การสั่งการว่าควรตอบสนองอย่างรุนแรงเพียงใด หากการทดลองในมนุษย์สามารถยืนยันผลการทดลองในหนูได้ เทคโนโลยีนี้อาจกลายเป็นกลไกสำคัญสำหรับวัคซีนและการบำบัดโรคมะเร็งที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพสูงยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม จนกว่าจะถึงเวลานั้น สิ่งที่คาดหวังไว้นั้นยังคงน่าสนใจแต่ยังไม่ได้รับการพิสูจน์