วัคซีนวัณโรค พลังแฝงที่ช่วยฝึกฝนภูมิคุ้มกันให้ต้านทานสารพัดโรค

ดร.อนันต์ จงแก้ววัฒนา ผู้อำนวยการกลุ่มวิจัยนวัตกรรมสุขภาพสัตว์และการจัดการ ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (ไบโอเทค) สวทช. ให้ความรู้ ผ่านเพจ Anan Jongkaewwattana โดยระบุว่า 

ความลับร้อยปีของวัคซีน BCG พลังแฝงที่ช่วย 'ฝึกฝน' ภูมิคุ้มกันให้ต้านทานสารพัดโรค

วัคซีนโดยทั่วไปมักถูกออกแบบมาให้ทำหน้าที่พุ่งเป้าจัดการกับโรคร้ายเพียงชนิดเดียวอย่างเจาะจง แต่ว่ามีวัคซีนชนิดหนึ่งที่มีอายุเก่าแก่กว่าร้อยปีและถูกใช้งานมาอย่างต่อเนื่องยาวนานที่สุดในโลก นั่นคือวัคซีนบีซีจี (BCG) ซึ่งเรารู้จักกันดีในฐานะวัคซีนป้องกันวัณโรค แต่สิ่งที่ทำให้วัคซีนชนิดนี้ได้รับความสนใจอย่างมากในแวดวงวิทยาศาสตร์ปัจจุบัน คือความสามารถพิเศษที่ซ่อนอยู่ในการปกป้องร่างกายจากโรคภัยไข้เจ็บอื่นๆ ที่ไม่เกี่ยวข้องกับวัณโรคเลย ไม่ว่าจะเป็นการลดอัตราการเสียชีวิตจากโรคติดเชื้อไวรัสและแบคทีเรียชนิดอื่นในเด็ก ไปจนถึงการถูกนำมาใช้เป็นมาตรฐานในการรักษาโรคมะเร็งกระเพาะปัสสาวะ 

บทความนี้เพิ่งตีพิมพ์ออกมาในวารสาร JEM ได้อธิบายถึงกลไกเบื้องหลังความมหัศจรรย์ของวัคซีนบีซีจี โดยเจาะลึกไปที่ความลับของการทำงานร่วมกันระหว่างระบบภูมิคุ้มกันของคนเรา ซึ่งอาจจะเป็นองค์ความรู้สำคัญในการพัฒนาวัคซีนและวิธีการรักษาโรคในอนาคต

ผู้เขียนบทความได้อธิบายความสัมพันธ์และรอยต่อระหว่างระบบภูมิคุ้มกันสองส่วนหลักของเรา ได้แก่ ระบบภูมิคุ้มกันแต่กำเนิด (Innate immunity) ซึ่งทำงานคล้ายๆกับทหารยามที่ตอบสนองต่อสิ่งแปลกปลอมอย่างรวดเร็วแต่ไม่จำเพาะเจาะจง และระบบภูมิคุ้มกันแบบจำเพาะ (Adaptive immunity) ซึ่งเปรียบเสมือนหน่วยรบพิเศษที่จดจำและโจมตีศัตรูเฉพาะหน้าได้อย่างแม่นยำ ในอดีตนักวิทยาศาสตร์มักเชื่อว่าระบบทั้งสองนี้ทำงานแยกส่วนกัน แต่บทความนี้ได้รวบรวมหลักฐานเพื่อชี้ให้เห็นว่า จริงๆแล้วประสิทธิภาพของวัคซีน BCG ทั้งในการป้องกันวัณโรคและการสร้างภูมิต้านทานข้ามสายพันธุ์เพื่อต่อสู้กับโรคอื่นๆ นั้น เกิดจากการสื่อสารและทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิดของระบบภูมิคุ้มกันทั้งสองส่วนนี้

ข้อค้นพบที่โดดเด่นที่สุดคือความสามารถของวัคซีน BCG ในการสร้างกลไกที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่า "ภูมิคุ้มกันที่ได้รับการฝึกฝน" (Trained Immunity) ซึ่งเปรียบเสมือนการนำเซลล์เม็ดเลือดขาวในระบบภูมิคุ้มกันแต่กำเนิด เช่น แมคโครฟาจ (Macrophage) ที่ทำหน้าที่กลืนกินสิ่งแปลกปลอม เข้าสู่ค่ายฝึกอบรมพิเศษ กลไกนี้ไม่ได้เป็นการเปลี่ยนแปลงรหัสดีเอ็นเอโดยตรง 

แต่เป็นการปรับเปลี่ยนโครงสร้างระดับเหนือพันธุกรรม (Epigenetic) และระบบกระบวนการเผาผลาญพลังงานภายในเซลล์ เพื่อสร้างความทรงจำระดับเซลล์ทิ้งไว้ ผลลัพธ์ที่ได้คือเซลล์เหล่านี้จะอยู่ในสถานะเตรียมพร้อม เมื่อต้องเผชิญหน้ากับเชื้อโรคชนิดใหม่ๆ ที่ไม่ใช่วัณโรค ไม่ว่าจะเป็นไวรัสหรือแบคทีเรียอื่นๆ พวกมันจะสามารถตอบสนองและกำจัดผู้บุกรุกได้อย่างรวดเร็วและรุนแรงกว่าเดิม 

ยิ่งไปกว่านั้น วัคซีน BCG ยังครอบคลุมไปถึงการสร้างภูมิคุ้มกันที่ได้รับการฝึกฝนจากศูนย์กลาง (Central Trained Immunity) โดยพบว่าตัววัคซีนสามารถเดินทางเข้าไปถึงไขกระดูกซึ่งเป็นโรงงานผลิตเม็ดเลือดของร่างกาย เพื่อทำการปรับโปรแกรมเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือด ให้เน้นการผลิตเซลล์ภูมิคุ้มกันแต่กำเนิดรุ่นใหม่ที่เกิดมาพร้อมกับความตื่นตัวและมีประสิทธิภาพในการต่อสู้กับโรคภัยที่สูงขึ้นตั้งแต่แรกเกิด

นอกจากกลไกการฝึกฝนเซลล์แล้ว งานวิจัยยังค้นพบว่าช่องทางหรือรูปแบบการให้วัคซีนสามารถกำหนดทิศทางและประสิทธิภาพของการป้องกันโรค การฉีดวัคซีน BCG เข้าใต้ผิวหนังตามมาตรฐานดั้งเดิมนั้น แม้จะป้องกันวัณโรคนอกปอดในเด็กได้ดี แต่กลับมีข้อจำกัดในการสร้างภูมิคุ้มกันที่บริเวณปอดซึ่งเป็นจุดปะทะหลักของเชื้อวัณโรคและไวรัสระบบทางเดินหายใจ 

ด้วยเหตุนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงได้ทดลองเปลี่ยนวิธีการให้วัคซีนมาเป็นการฉีดเข้าทางหลอดเลือดดำโดยตรง หรือการให้ผ่านทางเยื่อบุเมือก เช่น การสูดดมหรือพ่นเข้าจมูก ซึ่งผลการศึกษาพบว่าวิธีการเหล่านี้ช่วยให้เซลล์ภูมิคุ้มกันเดินทางไปสะสมตัวและสร้างป้อมปราการที่แข็งแกร่งบริเวณเนื้อเยื่อปอดได้อย่างหนาแน่น ส่งผลให้ร่างกายสามารถยับยั้งการเพิ่มจำนวนของเชื้อวัณโรค รวมถึงเชื้อไวรัสทางเดินหายใจอื่นๆ ได้อย่างมีนัยสำคัญตั้งแต่ระยะเริ่มต้นของการติดเชื้อ

อย่างไรก็ตาม งานวิจัยหลายชิ้นได้เน้นย้ำถึงหัวใจสำคัญของกระบวนการนี้ นั่นคือการทำงานร่วมกันอย่างแยกไม่ออกระหว่างระบบภูมิคุ้มกันทั้งสองส่วน การที่เซลล์ภูมิคุ้มกันแต่กำเนิดจะสามารถคงสภาพความตื่นตัวและพร้อมจู่โจมศัตรูที่ไม่จำเพาะเจาะจงได้นั้น จำเป็นต้องอาศัยการสื่อสารและสัญญาณสนับสนุนจากระบบภูมิคุ้มกันแบบจำเพาะ 

โดยเฉพาะเซลล์เม็ดเลือดขาว T cells ที่ถูกกระตุ้นด้วยวัคซีน BCG เซลล์เหล่านี้จะทำหน้าที่หลั่งสารเคมีสื่อประสาทที่เรียกว่า ไซโตไคน์ โดยมีตัวเอกคือ อินเตอร์เฟอรอน-แกมมา (Interferon-gamma หรือ IFNγ) สารเคมีชนิดนี้จะคอยกระตุ้นและหล่อเลี้ยงให้เซลล์ภูมิคุ้มกันแต่กำเนิดในพื้นที่ เช่น แมคโครฟาจในปอด หรือเซลล์เยื่อบุทางเดินหายใจ อยู่ในสภาวะตื่นตัวอยู่เสมอ การทำงานผสานกันเช่นนี้เองที่เป็นกลไกสำคัญทำให้ร่างกายสามารถต่อต้านการติดเชื้อไวรัส แบคทีเรีย หรือแม้กระทั่งยับยั้งการเจริญเติบโตของเซลล์มะเร็งได้อย่างมีประสิทธิภาพ