งานวิจัยจาก MIT และ Microsoft ใช้ AI ออกแบบโปรตีนตรวจมะเร็งระยะต้น ผ่านการตรวจปัสสาวะ

MIT และ Microsoft ใช้ AI ออกแบบโปรตีนตรวจมะเร็ง

นักวิจัยจาก MIT ร่วมกับทีมจาก Microsoft กำลังพัฒนาแนวทางตรวจหามะเร็งระยะเริ่มต้นในรูปแบบที่เรียบง่ายกว่าที่เคย นั่นคือ 'การตรวจปัสสาวะที่บ้าน' โดยมี AI เป็นหัวใจสำคัญในการออกแบบเซนเซอร์ระดับโมเลกุลให้แม่นยำขึ้นกว่าที่ผ่านมา

แนวคิดของงานวิจัยนี้เริ่มจากการมองหา 'สัญญาณชีวภาพ' ที่บอกได้ว่าในร่างกายกำลังมีความผิดปกติ หนึ่งในเป้าหมายคือเอนไซม์กลุ่มที่เรียกว่า 'โปรตีเอส' (proteases) ซึ่งมักทำงานมากกว่าปกติในเซลล์มะเร็ง หากสามารถตรวจจับการทำงานที่ผิดปกตินี้ได้ตั้งแต่เนิ่น ๆ ก็อาจช่วยให้เจอมะเร็งในระยะเริ่มต้นก่อนที่อาการจะรุนแรง

ทีมวิจัยจึงใช้ AI ออกแบบโปรตีนที่เรียกว่า 'เปปไทด์ ให้ทำหน้าที่เหมือนตัวดักจับโปรตีเอสโดยเฉพาะ จากนั้นนำเปปไทด์เหล่านี้ไปเคลือบบนอนุภาคนาโน เมื่ออนุภาคถูกฉีดเข้าสู่กระแสเลือด และหากไปเจอกับโปรตีเอสที่เกี่ยวข้องกับมะเร็ง เอนไซม์จะตัดเปปไทด์ออก ทำให้เกิดโมเลกุลเล็ก ๆ ที่ทำหน้าที่เป็นสัญญาณบอกเหตุ ซึ่งสุดท้ายจะถูกขับออกมาทางปัสสาวะ นั่นหมายความว่าแค่ตรวจปัสสาวะก็อาจรู้ได้ว่าร่างกายกำลังมีสัญญาณเสี่ยงหรือไม่

จริง ๆ แล้วแนวคิดเรื่องการใช้อนุภาคนาโนเพื่อตรวจจับโปรตีเอสถูกเสนอโดยศาสตราจารย์ Sangeeta Bhatia มานานกว่าสิบปี แต่ในช่วงแรกการหาเปปไทด์ที่เหมาะสมต้องอาศัยการทดลองซ้ำไปซ้ำมา บางครั้งได้ผลไม่ชัดเจนหรือแยกไม่ออกว่าเอนไซม์ตัวไหนเป็นต้นเหตุที่แท้จริง

การนำ AI เข้ามาช่วยทำให้กระบวนการออกแบบแม่นยำขึ้นมาก จากเดิมที่ต้องทดลองหลายรอบเพื่อดูว่าเปปไทด์จะถูกเอนไซม์ตัวไหนตัดได้บ้าง ตอนนี้นักวิจัยสามารถกำหนดเป้าหมาย ได้ตั้งแต่ต้น เช่น ต้องการให้เปปไทด์ตอบสนองเฉพาะโปรตีเอสที่เกี่ยวข้องกับมะเร็งชนิดหนึ่ง และไม่ไปตอบสนองกับเอนไซม์ทั่วไปในร่างกาย ผลที่ได้คือเซนเซอร์ที่ตรวจจับได้ไวขึ้นและแยกแยะได้ชัดขึ้นว่าเป็นสัญญาณของมะเร็งจริง ๆ ไม่ใช่สัญญาณรบกวน 

ด้าน Ava Amini นักวิจัยจาก Microsoft Research อธิบายว่า หากเรารู้ว่าโปรตีเอสชนิดใดเป็นกุญแจสำคัญของมะเร็งบางประเภท เราก็สามารถออกแบบเซนเซอร์ให้โฟกัสเฉพาะจุดนั้นได้โดยตรง ซึ่งจะทำให้สัญญาณที่ได้ชัดเจนและน่าเชื่อถือมากขึ้น

ปัจจุบันห้องแล็บของ Bhatia กำลังทำงานร่วมกับ ARPA-H เพื่อพัฒนาชุดตรวจที่สามารถใช้ที่บ้านได้จริง โดยมีเป้าหมายระยะยาวคือการตรวจจับมะเร็งระยะเริ่มต้นได้มากถึง 30 ชนิด หากโครงการนี้สำเร็จ การคัดกรองมะเร็งอาจเปลี่ยนจากการรอให้มีอาการแล้วค่อยไปโรงพยาบาล มาเป็นการตรวจเชิงรุกที่ทำได้ง่าย สะดวกและเข้าถึงคนจำนวนมากขึ้น

นอกจากด้านการวินิจฉัยแล้ว เปปไทด์ที่ออกแบบด้วย AI ยังอาจต่อยอดไปสู่การรักษาได้ในอนาคต เช่น การพัฒนายาที่ตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมเฉพาะของเซลล์มะเร็ง

งานวิจัยนี้จึงสะท้อนภาพของ AI ในบทบาทใหม่ ไม่ใช่แค่เครื่องมือวิเคราะห์ข้อมูล แต่เป็นผู้ช่วยออกแบบโมเลกุลชีวภาพโดยตรงและหากเทคโนโลยีนี้เดินหน้าไปถึงจุดที่ใช้งานได้จริง วันหนึ่งการตรวจหามะเร็งอาจง่ายพอ ๆ กับการเก็บตัวอย่างปัสสาวะที่บ้าน แต่ให้ข้อมูลสำคัญที่ช่วยให้รักษาได้ทันตั้งแต่ระยะเริ่มต้น

อ้างอิง: technologyreview

ลงทะเบียนเข้าสู่ระบบ เพื่ออ่านบทความฟรีไม่จำกัด

No comment

RELATED ARTICLE

Responsive image

Harvard พบหัวใจที่ปลูกถ่ายปรับอายุตามเจ้าของใหม่ แก่เร็วขึ้นหรือกลับมาอ่อนเยาว์อยู่ที่อายุผู้รับ

งานวิจัยจาก Harvard พบหัวใจที่ปลูกถ่ายปรับอายุทางชีวภาพตามร่างผู้รับ หัวใจอายุน้อยในร่างสูงวัยแก่เร็วขึ้น หัวใจอายุมากในร่างอายุน้อยอ่อนเยาว์ลง อาจช่วยขยายกลุ่มผู้บริจาคหัวใจ...

Responsive image

Stanford ปลูกถ่าย ‘สมองมนุษย์’ ลงในหนูสำเร็จเป็นครั้งแรกของโลก

นักวิจัย Stanford ปลูกถ่าย "ออร์แกนอยด์สมองมนุษย์" ลงในหนูสำเร็จ เปิดประตูสู่การรักษาโรคทางระบบประสาท พร้อมจุดกระแสตั้งกลไกกำกับดูแลด้านจริยธรรมระดับนานาชาติ...

Responsive image

MIT ใช้ AI พัฒนาสูตรวัคซีน mRNA ให้ทนร้อนได้สำเร็จ เก็บที่อุณหภูมิห้องได้นาน 1 ปี ทดลองแล้วยังกระตุ้นภูมิคุ้มกันได้เหมือนเดิม

MIT ใช้ AI ปรับสูตรอนุภาคนาโนไขมันที่ห่อหุ้มวัคซีน mRNA ให้ทนร้อน เก็บที่อุณหภูมิห้องได้ 1 ปี หรือที่ 37 องศาได้ 2 เดือน ยังกระตุ้นภูมิคุ้มกันในหนูได้เท่าสูตรต้นแบบ และย่นเวลาพัฒนา...