การที่ติดเชื้อไวรัสเข้าในร่างกายมนุษย์นั้น อาศัยการแพร่ขยายพันธุ์ เพิ่มจำนวนมาก ทำให้มีอาการไข้ อาเจียน เป็นต้น ถ้าเป็นเชื้อชนิดไม่รุนแรงร่างกายมนุษย์สามารถกำจัดเองได้โดยสร้างภูมิคุ้มกันทำลายเชื้อไวรัสโดยรักษาบรรเทาอาการเท่านั้น อย่างไรก็ตามเชื้อไวรัสบางชนิดมีการกลายพันธุ์สูง จนทำให้ร่างกายมนุษย์ไม่สามารถปรับตัวได้ นำไปสู่โรคติดเชื้อไวรัสชนิดเรื้อรัง เช่น โรคภูมิคุ้มกันบกพร่องหรือเรียกกันว่าโรคเอดส์  โรคไวรัสตับอักเสบ ฯลฯ เนื่องจากเชื้อไวรัสมีความสามารถในการกลายพันธุ์สูง จึงเป็นความท้าทายในการพัฒนายาต้านเชื้อไวรัส

          โดยทั่วไปการพัฒนายาต้านไวรัสในยุคเริ่มต้นอาศัยการทดสอบประสิทธิภาพของยาต่างๆที่มีต่อเชื้อไวรัส ซึ่งมีความยากลำบากว่าการค้นหายาปฏิชีวนะสำหรับเชื้อแบคทีเรีย การรักษาโรคที่เกิดจากเชื้อไวรัสเช่น โรคหวัด ไข้เลือดออก จะเป็นการรักษาตามอาการทั่วไป อย่างไรก็ตามสำหรับการติดเชื้อไวรัสชนิดเรื้อรังอย่างโรคเอดส์ หรือโรคไวรัสตับอักเสบ จึงมีการวิจัยสร้างยาต้าน HIV และไวรัสตับอักเสบ อย่างต่อเนื่อง

          เมื่อมีการพัฒนาเทคนิคนำรังสีเอกซเรย์จากแสงซินโครตรอนศึกษาโครงสร้างสามมิติของโปรตีนที่เรียกว่า X-ray crystallography ซึ่งกระบวนการนี้สามารถดูโครงสร้างของโปรตีนในระดับอะตอม รวมทั้งโมเลกุลของน้ำหรือโมโนเมอร์ที่เข้าจับภายในบริเวณเร่งปฏิกิริยา เพื่อกระตุ้นหรือยับยั้งการทำงานของโปรตีน การศึกษาด้วยเทคนิคนี้ทำให้สามารถนำไปใช้ในการพัฒนายาต้านเชื้อโรคได้

          กระบวนการศึกษาโครงสร้างสามมิติของโปรตีนเริ่มต้นด้วยการตัดต่อยีนส์ผลิตโปรตีนที่จำเป็นต่อการเพิ่มจำนวนของเชื้อไวรัสเข้าในเซลล์แบคทีเรียเพื่อผลิตปริมาณโปรตีนในจำนวนมากเพียงพอที่จะนำไปทำการตกผลึกกับสารเคมีเฉพาะ จนได้ผลึกโปรตีนที่มีลักษณะเฉพาะของโปรตีนนั้นๆ หลังจากนั้นนำขึ้นยิงลำแสงเอกซเรย์เพื่อเก็บข้อมูลภาพเลี้ยวเบนของผลึก และประมวลผลด้วยโปรแกรมเฉพาะทาง สุดท้ายได้ภาพโครงสร้างสามมิติของโปรตีนรวมทั้งภาพของโมโนเมอร์เข้าจับกับพื้นที่ที่เกิดปฏิกิริยาของโปรตีนหากมีการใส่สารโมโนเมอร์ในขั้นตอนการตกผลึก ซึ่งกระบวนการทั้งหมดนี้สามารถนำไปต่อยอดในการพัฒนายาต้านไวรัสจากโมเลกุลโมโนเมอร์

          ตัวอย่างงานวิจัยการพัฒนายาต้านไวรัสมาจากโมเลกุลโมโนเมอร์เล็กเข้าจับโปรตีนที่สนใจ เช่น โปรตีเอส, มาโครโดเมน และสไปค์โปรตีน ซึ่งโปรตีนเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการเพิ่มจำนวนเชื้อไวรัสภายในร่างกายของมนุษย์ ถ้าหาสามารถหาโมเลกุลเล็กยับยั้งการทำงานของโปรตีนได้ จะนำไปสู่การพัฒนายาต้านไวรัสก่อโรคโควิด-19 ได้เช่นกัน 

 รวบรวมข้อมูลและเรียบเรียงโดย ดร.จักรี์รดา อัตตรัถยา

ที่มา:

[1] https://www.amercrystalassn.org/the-role-of-crystallography-and-other-structural-science-in-covid-19-therapies

[2] https://www.ijidonline.com/article/S1201-9712(20)30011-4/fulltext

[3] https://www.oulu.fi/blogs/science-with-arctic-attitude/covid-19-pandemic-boosts-joint-efforts

[4] https://science.sciencemag.org/content/368/6489/409

[5] https://www.nature.com/articles/d41586-020-01444-z

[6] https://www.ucsf.edu/news/2020/07/418056/building-blocks-covid-19-antiviral-drugs-identified-rapid-study

[7] https://www.nature.com/articles/s41392-020-0178-y