“นักวิจัยไทย” ก้องโลก ใช้นวัตกรรมตรวจโควิด

คอลัมน์ CSR Talk

ผลงานของคนไทยสร้างชื่อเสียงให้ประเทศอีกครั้ง ท่ามกลางภาวะการแพร่ระบาดโควิด-19 ในนานาประเทศ จึงทำให้มียอดผู้ติดเชื้อสะสมทั่วโลกกว่า 106 ล้านคน นวัตกร และนักวิจัยต่างทุ่มเทคิดค้นหาหนทางสร้างนวัตกรรมสู้โควิดอย่างไม่ทดท้อ

โดยล่าสุด Nature Communications วารสารวิทยาศาสตร์ชั้นนำของโลก ซึ่งมีดัชนีบ่งชี้มาตรฐาน H-Index 300 ได้ตีพิมพ์ไปทั่วโลกเผยแพร่ผลงานของนักวิจัยไทย คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล เรื่อง “Rapid Electrochemical Detection of Coronavirus SARS-CoV-2”

ความสำเร็จในการคิดค้นนวัตกรรมชุดตรวจวิเคราะห์โควิด-19 เพื่อใช้ไบโอเทคโนโลยีนำดีเอ็นเอเซ็นเซอร์ทางเคมีไฟฟ้า (electrochemical DNA sensor) ในการตรวจหาเชื้อโควิดได้ถูกต้องแม่นยำ 100% ที่สำคัญ ยังรู้ผลภายใน 2 ชั่วโมง แถมพกพาสะดวก และต้นทุนต่ำ ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานในภาคสนาม และการตรวจผลแบบเรียลไทม์เพื่อประโยชน์ของมนุษยชาติ

“รศ.ดร.จักรกฤษณ์ ศุทธากรณ์” คณบดีคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล กล่าวว่า สงครามระหว่างมนุษย์และไวรัสโควิดยังไม่สิ้นสุด อัตราการแพร่ระบาดยังทวีความรุนแรง และเร็วยิ่งขึ้น ขณะที่ในหลายพื้นที่ของภูมิภาคโลกยังมีประชาชนจำนวนมากที่ยังไม่สามารถเข้าถึงการตรวจวิเคราะห์หาเชื้อไวรัสโควิด-19 ที่มีประสิทธิภาพได้

“เนื่องจากเครื่องตรวจวิเคราะห์มีราคาสูงนับหลายล้านบาท ต้องมีห้องปฏิบัติการและผู้เชี่ยวชาญ หรือการตรวจหาทาง serology เพื่อตรวจหาภูมิคุ้มกัน (antibody) ต่อเชื้อโควิด ซึ่งอาจให้ผลลัพธ์ที่มีความคลาดเคลื่อนจึงเป็นเรื่องที่น่ายินดีและภาคภูมิใจของคนไทยที่ผลงานวิจัยพัฒนาชุดตรวจวิเคราะห์โควิด-19 ด้วยดีเอ็นเอเซ็นเซอร์ทางเคมีไฟฟ้า”

“โดยทีมวิจัย 10 คน นำโดย ผศ.ดร.เบญจพร เลิศอนันตวงศ์ นักวิจัยและอาจารย์ภาควิชาวิศวกรรมชีวการแพทย์ คณะวิศวะมหิดล สามารถตอบโจทย์ความท้าทายทำให้รู้ผลการตรวจวิเคราะห์เชื้อโควิด-19 อย่างรวดเร็วและแม่นยำ จนได้รับการยอมรับจากวารสารวิทยาศาสตร์ชั้นนำของโลกและเผยแพร่ไปยังนานาประเทศเพื่อนำองค์ความรู้ไปถ่ายทอดแก่องค์กร ผู้มีหน้าที่รับผิดชอบในการตรวจจำแนกเชื้อ ในการใช้ประโยชน์อย่างสูงสุดแก่คนไทย และประชาคมโลกด้วย”

ทางด้าน “ผศ.ดร.เบญจพร เลิศอนันตวงศ์” นักวิจัยและอาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมชีวการแพทย์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล กล่าวเสริมว่า นวัตกรรมใหม่ ดีเอ็นเอเซ็นเซอร์ทางเคมีไฟฟ้า (electrochemical DNA sensor) เป็นการตรวจวัดปริมาณดีเอ็นเอ (DNA) หรืออาร์เอ็นเอ (RNA) ที่สกัดจากตัวอย่างเชื้อก่อโรค แม้จะมีเชื้อโควิดในร่างกายปริมาณน้อยแต่ก็สามารถตรวจพบได้อย่างแม่นยำ

“โดยอาศัยหลักการไฮบริไดเซชั่นของเบสบนดีเอ็นเอสายสั้น ๆ (15-20 เบส) ที่ถูกออกแบบ และสังเคราะห์ขึ้นให้เฉพาะเจาะจงกับดีเอ็นเอ หรืออาร์เอ็นเอ ซึ่งเป้าหมายช่วยให้สามารถตรวจคัดกรอง และวัดปริมาณเชื้อก่อโรคเป้าหมายจากตัวอย่างได้ โดยปกติการติดฉลาก (labeling) บนสายดีเอ็นเอเพื่อติดตามการไฮบริไดเซชั่นของดีเอ็นเอ หรืออาร์เอ็นเอเป้าหมายเป็นสิ่งจำเป็น เนื่องจากฉลากที่นิยมใช้กับดีเทกเตอร์เป็นการใช้หลักการทางเคมีไฟฟ้า คือ สารรีดอกซ์, fluorescent dye และอนุภาคนาโน (nanoparticles) เช่น อนุภาคทองนาโน (gold nanoparticles) เป็นต้น”

“ปัจจุบันองค์การอนามัยโลกให้การรับรองวิธีการ RNA ในการคัดกรองผู้ติดเชื้อโควิดได้รวดเร็ว และแม่นยำที่สุด และไม่แนะนำวิธีตรวจภูมิต้านทานมาใช้เป็นมาตรฐาน เนื่องจากหากผู้ติดเชื้อไม่แสดงอาการ หรือกรณีที่มีเชื้อโควิดในร่างกายน้อยอาจตรวจไม่พบ”

สำหรับขั้นตอนดำเนินการวิเคราะห์ แบ่งออกเป็น 3 ส่วน คือ

1.การเตรียมดีเอ็นเอ

2.การไฮบริไดเซชั่น

และ 3.ตรวจวัดสัญญาณไฟฟ้า

โครงการวิจัยนี้ทดลองกับกลุ่มตัวอย่างที่ได้รับความร่วมมือจากทีม “ศ.นพ.ยง ภู่วรวรรณ” ศูนย์เชี่ยวชาญเฉพาะทางด้านไวรัสวิทยาคลินิก ภาควิชากุมารเวชศาสตร์ คณะแพทยศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย รวมทั้งสิ้น 106 ตัวอย่าง ผลสรุปการทดลองได้ผลดียิ่ง ถูกต้องแม่นยำ 100% สามารถรู้ผลภายใน 2 ชั่วโมง ซึ่งเร็วกว่าเทคนิควิธีอื่น ๆ ที่ต้องใช้เวลานาน

ส่วนวิธีการใช้จะทำการผสมสารพันธุกรรมหรืออาร์เอ็นเอจากน้ำลายโพรงจมูก หรือเลือด ที่สกัดได้จากตัวอย่างในน้ำยาหลอดที่ 1 พักไว้ 10 นาที ผสมสารที่ได้ลงในน้ำยาหลอดที่ 2 และบ่มในน้ำอุ่นที่อุณหภูมิ 55 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 20 นาที เพื่อเพิ่มปริมาณสารพันธุกรรมของเชื้อไวรัสโควิด-19 จากนั้นผสมสารที่ได้ลงในน้ำยาหลอดที่ 3 เพื่อหยุดกระบวนการเพิ่มจำนวนของสารพันธุกรรมของเชื้อไวรัส และติดฉลากก่อนนำไปหยดลงบนแผ่นสตริปเทสต์ที่เสียบกับเครื่องอ่านทางเคมีไฟฟ้าในลักษณะเดียวกับเครื่องวัดน้ำตาลในเลือด

หากไม่พบสัญญาณไฟฟ้าแสดงว่าไม่พบเชื้อไวรัส แต่หากกระแสไฟฟ้าสูงขึ้นแสดงว่าพบเชื้อไวรัส และการเพิ่มขึ้นของกระแสไฟฟ้าจะสอดคล้องกับปริมาณของเชื้อไวรัสอีกด้วย

ส่วนประโยชน์ของชุดตรวจวิเคราะห์ COVID-19 ด้วยดีเอ็นเอเซ็นเซอร์ทางเคมีไฟฟ้า (electrochemical DNA sensor) บนสมาร์ทการ์ด หรือชิปวัดสัญญาณไฟฟ้าจะเชื่อมต่อกับสมาร์ทโฟน คือใช้งานง่ายให้ผลการวัดรวดเร็ว สามารถเก็บข้อมูล และส่งทางอินเทอร์เน็ตได้ ราคาประหยัด ซึ่งเป็นชุดตรวจที่ทำงานรวดเร็วและแม่นยำ โดยไม่ต้องใช้เครื่องมือที่มีความซับซ้อนหรือราคาแพง และในอนาคตสามารถนำไปออกแบบพัฒนา portable device ที่สามารถพกพา และนำไปใช้งานคัดกรองผู้ติดเชื้อในภาคสนามได้ทุกที่ ทุกเวลา

เพื่อลดความคลาดเคลื่อนจากการเปลี่ยนแปลงพยาธิสภาพของตัวอย่างที่เก็บมา ทั้งยังลดค่าใช้จ่ายในการขนส่งตัวอย่างที่ได้จากผู้ป่วยมายังโรงพยาบาลหลักอีกด้วย

สำหรับผลงานการพัฒนานวัตกรรมที่มีประโยชน์ต่อมนุษยชาติโดยคนไทยครั้งนี้ ลงตีพิมพ์ใน Nature Communications H-Index 300 “Rapid Electrochemical Detection of Coronavirus SARS-CoV-2” ที่สำคัญ ยังเปิดสาธารณะเพื่อให้นักวิทยาศาสตร์ นักวิจัย นวัตกร และผู้สนใจนำไปใช้ประโยชน์ต่อประชาชน และประชาคมโลก ผู้ใดสนใจเข้าไปดูที่ลิงก์ https://rdcu.be/ceOYI