นักวิทยาศาสตร์ดัดแปลงเชื้ออีโคไลด้วยส่วนหนึ่งของไวรัสเอชไอวีเพื่อพัฒนาวัคซีนที่ประสบความสำเร็จ

Nikolay Shcherbak ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาจากมหาวิทยาลัย Örebro เพิ่งเดินทางกลับสวีเดนหลังจากเข้าร่วมการประชุมในแอฟริกาใต้ ซึ่งเขาได้นำเสนอผลการวิจัยที่เพิ่มโอกาสในการพัฒนาวัคซีนป้องกัน HIV ร่วมกับนักวิจัยคนอื่นๆ เขาดัดแปลงพันธุกรรมแบคทีเรียโปรไบโอติก E. coli เพื่อให้รวมส่วนหนึ่งของไวรัส HIV ไว้ด้วย

บทความนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Microbial Cell Factories

“ด้วยการใช้เทคโนโลยีขั้นสูง เราแทรกลำดับดีเอ็นเอเข้าไปในตำแหน่งเฉพาะในแบคทีเรีย เราใช้ส่วนหนึ่งของไวรัสเอชไอวีที่ไม่ก่อให้เกิดการติดเชื้อแต่ยังทำให้ร่างกายสร้างแอนติบอดีที่เป็นกลางได้” ชเชอร์บัคกล่าว

แบคทีเรียอีโคไลอาศัยอยู่ในลำไส้ของมนุษย์และสัตว์อื่นๆ และแบคทีเรียบางชนิดทำให้เกิดการติดเชื้อได้หลายประเภท อย่างไรก็ตาม ยังมีแบคทีเรียที่มีประโยชน์บางชนิดที่สามารถช่วยปรับปรุงจุลินทรีย์ในลำไส้ได้ แบคทีเรียชนิดหนึ่งซึ่งก็คือสายพันธุ์อีโคไลโปรไบโอติก Nissle ถูกใช้โดยนักวิจัยจาก Örebro ในการศึกษาวิจัยของพวกเขา

“แบคทีเรียที่เราใช้มีจำหน่ายเป็นอาหารเสริมในเยอรมนี แต่เท่าที่ฉันทราบ แบคทีเรียเหล่านี้ไม่มีจำหน่ายในสวีเดน อาหารเสริมเหล่านี้แนะนำสำหรับผู้ที่มีอาการลำไส้แปรปรวน (IBS) หรือความผิดปกติของกระเพาะอาหารอื่นๆ”

HIV เป็นไวรัสที่ทำให้เกิดโรคภูมิคุ้มกันบกพร่องที่เรียกว่า AIDS ซึ่งไม่มีวิธีรักษาให้หายขาดได้ อย่างไรก็ตาม มียาที่ใช้รักษา HIV ซึ่งช่วยให้ผู้ติดเชื้อสามารถใช้ชีวิตได้โดยไม่มีอาการหรือมีความเสี่ยงที่จะแพร่โรค

“ผู้ติดเชื้อเอชไอวีต้องรับประทานยาต้านไวรัสตลอดชีวิต และค่าใช้จ่ายอาจสูงเกินกว่าที่ทุกคนจะจ่ายได้ นักวิจัยได้พัฒนาวัคซีนมานานหลายปีแล้ว แต่โชคไม่ดีที่บริษัทเภสัชกรรมไม่ได้ให้ความสำคัญกับเรื่องนี้” ชเชอร์บัคกล่าว

หากแบคทีเรียที่พัฒนาขึ้นที่มหาวิทยาลัย Örebro ส่งผลให้ผลิตภัณฑ์ยาได้รับการรับรอง ก็จะสามารถรับประทานในรูปแบบเม็ดได้ วัคซีนในรูปแบบเม็ดมีข้อได้เปรียบที่สำคัญเหนือวัคซีนที่ต้องฉีด ยาเม็ดใช้สะดวกและง่ายกว่า และไม่จำเป็นต้องเก็บไว้ในอุณหภูมิต่ำเหมือนวัคซีน COVID-19 บางชนิด

การสร้างแบบจำลองโฮโมโลยีของโปรตีน OmpF-MPER แบบรีคอมบิแนนท์ มุมมองด้านบน (A) และด้านข้าง (B) ของไตรเมอร์โปรตีน OmpF จากสายพันธุ์ K-12 ของ E. coli (ตาม 6wtz.pdb) มุมมองด้านบน (C) และด้านข้าง (D) ของโปรตีน OmpF-MPER ที่คาดการณ์ไว้จาก EcN-MPER การสร้างแบบจำลองโฮโมโลยีที่ดำเนินการบนโครงสร้าง 6wtz.pdb โดยใช้เครื่องมือ SWISS-MODEL ตำแหน่งของลำดับ MPER จะแสดงเป็นสีเขียว แหล่งที่มา: Microbial Cell Factories (2024) DOI: 10.1186/s12934-024-02347-8

ในความพยายามก่อนหน้านี้หลายครั้งในการใช้แบคทีเรียเพื่อผลิตวัคซีน นักวิจัยได้ใช้ยีนที่ต้านทานยาปฏิชีวนะเพื่อรักษาการดัดแปลงพันธุกรรมในแบคทีเรีย อย่างไรก็ตาม วิธีนี้สามารถนำไปสู่ผลเสีย เช่น การดื้อยาปฏิชีวนะ ซึ่งเป็นปัญหาสาธารณสุขระดับโลกที่กำลังเพิ่มมากขึ้น นักวิจัยจากเมืองเออเรโบรใช้เทคโนโลยี CRISPR/Cas9 เพื่อสร้างการดัดแปลงพันธุกรรมที่เสถียรในแบคทีเรียโปรไบโอติกโดยไม่ต้องใช้ยีนที่ต้านทานยาปฏิชีวนะ

ชเชอร์บัคไม่เห็นความเสี่ยงใดๆ ในการใช้แบคทีเรียที่ดัดแปลงพันธุกรรม อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม รวมถึงการทดลองกับสัตว์ ก่อนที่จะนำเทคโนโลยีนี้ไปทดสอบกับมนุษย์ และวัคซีนจะออกมาสู่สายตาประชาชน

“ต้องใช้เวลาอย่างน้อยสองปีในการเตรียมการและได้รับการรับรองด้านจริยธรรม ภายใต้เงื่อนไขปกติ การพัฒนายาจะใช้เวลาประมาณสิบปี” Shcherbak กล่าว