ดาร์วินเฮลธ์ (DarwinHealth, Inc.) บริษัทเทคโนโลยีชีวภาพและการค้นพบยารักษามะเร็งในนิวยอร์ก ได้ประกาศการตีพิมพ์ออนไลน์เมื่อวันที่ 19 กรกฎาคม 2565 ในคอมมิวนิเคชันส์ ไบโอโลจี (Communications Biology) ซึ่งเป็นวารสารที่มีการพิชญพิจารณ์ (peer review) ของเนเจอร์ พอร์ทฟอลิโอ (Nature Portfolio) สำหรับบทความพื้นฐานเกี่ยวกับแนวทางใหม่ในการค้นพบยาต้านไวรัส "แบบจำลองสำหรับการระบุโดยใช้เครือข่ายและการมุ่งเป้าเชิงเภสัชวิทยาสำหรับการลอกรหัส (transcription) ผิดปกติที่เอื้อให้เกิดการเพิ่มจำนวนซึ่งเกิดจากการติดเชื้อไวรัส" (https://www.nature.com/articles/s42003-022-03663-8)
ขณะที่วิกฤตโรคระบาดโควิดยังเป็นปัญหาสำคัญในหลายประเทศ โดยที่มีความกังวลเพิ่มมากขึ้นเกี่ยวกับการพุ่งสูงขึ้นซ้ำใหม่ของการแพร่ระบาดที่เชื่อมโยงกับเชื้อไวรัสสายพันธุ์โอมิครอนซึ่งแพร่ระบาดได้ง่าย อย่างเช่น BA.5, BA.2.75 และอื่น ๆ ทำให้ขณะนี้มีความต้องการที่ยังไม่ได้รับการตอบสนองสำหรับการพัฒนาและการใช้งานแบบจำลองการค้นพบยาต้านไวรัส ที่พยากรณ์ ตรวจสอบ และยกระดับแนวโน้มผลการเป็นยารักษาได้อย่างแม่นยำรวดเร็วของสารยับยั้งการเพิ่มจำนวนของไวรัสทั้งที่มีอยู่แล้วและที่อยู่ระหว่างการศึกษาวิจัย โดยเฉพาะสำหรับการระบุยาต้านไวรัสที่ทำให้เซลล์เจ้าบ้านที่ได้รับเชื้อสามารถต้านทานต่อการติดเชื้อไวรัสได้มากขึ้น ซึ่งเรียกว่า "การรักษาโดยมุ่งเป้าเซลล์เจ้าบ้าน" (host-directed therapy หรือ HDT) และมีศักยภาพที่จะเป็นวิธีการรักษาแบบเดี่ยวที่มีประสิทธิผลหรือเป็นวิธีการรักษาแบบผสมผสาน เพื่อเพิ่มประสิทธิผลเชิงคลินิกของยาที่ได้รับอนุมัติโดยองค์การอาหารและยาสหรัฐ (FDA) ให้เป็นไปอย่างสูงสุด ด้วยการมุ่งเป้าที่ไวรัสโดยตรงด้วยกลไกทางเลือกในการออกฤทธิ์
ในบริบทเช่นนี้ นักวิทยาศาสตร์ของดาร์วินเฮลธ์และเพื่อนร่วมงานในระดับนานาชาติได้นำเสนอและได้ดำเนินการทดลองเพื่อทดสอบรับรองไวโรทรีท (ViroTreat) แบบจำลองการควบคุมเชิงทดลองใหม่แบบบูรณาการที่มุ่งเน้นเครือข่าย ซึ่งสามารถใช้ในการระบุอย่างรวดเร็วสำหรับยาต้านไวรัสที่มุ่งเป้าการตอบสนองของเซลล์เจ้าบ้านต่อการรุกรานเข้าควบคุมของไวรัส (viral hijack) ภายในทั้งระบบของเซลล์ แบบจำลองดังกล่าวนี้บูรณาการการทดสอบประเมินทั้งเชิงคำนวณและเชิงทดลอง เพื่อที่จะ (ก) ระบุความผิดปกติของเครือข่ายการควบคุมที่ระดับของการลอกรหัส (ไวรัล เช็คพอยท์ หรือ Viral Checkpoint) ซึ่งเกิดจากไวรัสที่ทำให้ติดเชื้อ และ (ข) พยากรณ์ยาที่สามารถยับยั้งการเพิ่มจำนวนของไวรัสและความสามารถในการทำให้ติดเชื้อ ด้วยการต่อต้านกระบวนการรุกรานเข้าควบคุมกลไกควบคุมของเซลล์เจ้าบ้านในการทำให้ติดเชื้อไวรัส
ในรายงานดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์ระบุว่าในภาพรวมแล้ว ยา 15 จาก 18 ตัว (83%) ที่วิธีวิทยาของพวกเขาพยากรณ์ว่าจะมีประสิทธิผลได้ก่อให้เกิดการลดลงอย่างมีนัยสำคัญของการเพิ่มจำนวนของเชื้อไวรัส SARS-CoV-2 โดยไม่ส่งผลกับการมีชีวิตของเซลล์ ในทางกลับกัน ไม่มียาตัวใดใน 12 ตัวที่ได้รับเลือกว่ามีแนวโน้มเป็นตัวควบคุมเชิงลบ (negative control) แสดงประสิทธิผลในการต้านไวรัสอย่างมีนัยสำคัญ ยาได้รับการจัดลำดับความสำคัญสำหรับการประเมินจากกลไกการออกฤทธิ์เฉพาะบริบทที่แสดงออกมาอย่างชัดเจนในการทดลอง ซึ่งวัดจากการแทรกแซงของยาในเซลล์ไลน์ที่จับคู่กันอย่างเหมาะสม แบบจำลองสำหรับวิธีการรักษาทางเภสัชวิทยาที่มุ่งเน้นเซลล์เจ้าบ้านดังกล่าวนี้มีความน่าเชื่อถือประยุกต์ใช้ได้ (generalizable) อย่างสมบูรณ์และสามารถใช้ในการระบุยาที่มุ่งเป้าสัญญาณการทำงานของตัวควบคุมหลัก (master regulator) ในเซลล์เจ้าบ้านซึ่งเชื้อก่อโรคแทบทุกชนิดกระตุ้นให้เกิดขึ้น
การตีพิมพ์ครั้งนี้เป็นผลของความพยายามหลายสถาบันในการค้นหาระเบียบวิธีที่มีประสิทธิภาพและมุ่งเน้นความแม่นยำ สำหรับการแสวงหาวิธีการรักษาทั้งสำหรับ SARS-CoV-2 และไวรัสอื่น ๆ อีกหลากหลายชนิด และเป็นผลของการทำงานร่วมกันระดับนานาชาติระหว่างนักวิทยาศาสตร์จากภาควิชาชีววิทยาระบบ มหาวิทยาลัยโคลัมเบียและมหาวิทยาลัยฟลอริดา (สหรัฐอเมริกา) ภาควิชาโรคติดเชื้อและไวรัสวิทยาระดับโมเลกุล มหาวิทยาลัยไฮเดลเบิร์ก (เยอรมนี) ศูนย์การแพทย์แม่นยำ มหาวิทยาลัยเบิร์น (สวิตเซอร์แลนด์) และบริษัทดาร์วินเฮลธ์ (สหรัฐอเมริกา) ซึ่งเป็นผู้ริเริ่มและเป็นผู้นำโครงการระดับโลกดังกล่าวนี้
"ท่ามกลางบริบทอันท้าทายซึ่งแนวทางการคัดกรองยาแบบดั้งเดิม และ/หรือการออกแบบยาต้านไวรัสแบบจำเพาะเจาะจงในการจัดการกับวิกฤตโรคระบาดระดับโลก ต้องประสบกับข้อจำกัดจากการขาดความแม่นยำหรือระยะเวลาการพัฒนาที่ยาวนานเกินกว่าที่จะยอมรับได้ตามลำดับ แบบจำลองไวโรทรีทที่เราได้พัฒนาขึ้นนี้สามารถถือว่าเป็นวิธีการในอุดมคติ ซึ่งทำให้เราสามารถมุ่งเป้าเซลล์เจ้าบ้านด้วยโมเลกุลขนาดเล็กที่ทำให้เซลล์เอื้อต่อการติดเชื้อและการเพิ่มจำนวนของไวรัสน้อยลง" ดร. สตีฟ บูลันท์ (Dr. Steeve Boulant) นักไวรัสวิทยา ผู้ประพันธ์หลักและรองศาสตราจารย์ประจำภาควิชาอณูพันธุศาสตร์และจุลชีววิทยา วิทยาลัยการแพทย์แห่งมหาวิทยาลัยฟลอริดา อธิบาย "ที่สำคัญคือ ความก้าวหน้าล่าสุดในแบบจำลองการเพาะเลี้ยงออร์แกนอยด์ (organoid) ซึ่งเป็น 'อวัยวะขนาดจิ๋วในจาน' ที่ใช้การได้ ได้ทำให้เป็นไปได้ที่จะมีข้อมูลที่สามารถนำไปใช้งานได้ในเชิงสรีรวิทยาในบริบทของการติดเชื้อ SARS-CoV-2 ทำให้เราสามารถใช้งานไวโรทรีทได้อย่างรวดเร็วและสามารถพยากรณ์ระบุสารที่ลดความสามารถในการทำให้ติดเชื้อ ความก้าวหน้าเหล่านี้ทำให้เป็นไปได้ที่จะศึกษาไวรัสก่อโรคทั้งชนิดใหม่และชนิดเดิมที่มีอยู่ รวมถึงไวรัสไข้หวัดใหญ่ ในแบบจำลองออร์แกนอยด์ที่เกี่ยวข้องภายในเวลาเพียงไม่กี่เดือน จึงช่วยขยายชุดเครื่องมือของเราด้วยเทคโนโลยีใหม่ที่สำคัญ ซึ่งจะประเมินค่ามิได้สำหรับการจัดการกับเชื้อก่อโรคชนิดใหม่ รวมถึงสำหรับโรคจากไวรัสที่มีอยู่แล้ว ซึ่งยังขาดแคลนวิธีการรักษาที่ดีและปลอดภัยมากขึ้น"
การประยุกต์ใช้การวิเคราะห์เซลล์แบบเดี่ยวเพื่อยกระดับความแม่นยำของการค้นพบยาต้านไวรัสเป็นมิติสำคัญของการออกแบบการทดลองแบบจำลองดังกล่าวนี้ "เพราะการวิเคราะห์ระดับโมเลกุลที่ดำเนินการในระดับเนื้อเยื่อสามารถสร้างสัญญาณที่บิดเบือน/มีความขัดแย้งในตัวจากเซลล์ทั้งที่ติดเชื้อและไม่ได้ติดเชื้อ การใช้เทคโนโลยีแบบเซลล์เดี่ยวจึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำงานนี้" ผู้ประพันธ์หลัก ดร. ปาสเควล เลส (Dr. Pasquale Laise) ผู้อำนวยการอาวุโส ฝ่ายเภสัชวิทยาระบบเซลล์เดี่ยว ดาร์วินเฮลธ์ อธิบาย "ในแบบจำลองนี้ เทคโนโลยีเซลล์เดี่ยวช่วยให้เราสามารถจำแนกเซลล์ที่ติดเชื้อออกจากเซลล์ที่ไม่ติดเชื้อได้อย่างชัดเจน จึงช่วยขยายผลการลอกรหัสของเชื้อ SARS-CoV-2 ต่อเซลล์เจ้าบ้านที่ติดเชื้อ ทำให้ทีมงานของเราสามารถระบุตัว หรือที่จริงคือระบุจำนวนสัญญาณไวรัลเช็คพอยท์ที่จำเพาะเจาะจงซึ่งก่อให้เกิดขึ้นในเซลล์เจ้าบ้านโดยไวรัส โดยใช้ระดับกิจกรรมของโปรตีนที่ประเมินโดยอัลกอริทึมไวเปอร์ (VIPER) ซึ่งเป็นกรรมสิทธิ์เฉพาะของเรา และเช่นนี้จึงสามารถพยากรณ์ยาที่จะยับยั้งการเพิ่มจำนวนระหว่างระยะการติดเชื้อที่มีการรุกรานเข้าควบคุมของไวรัสได้อย่างแม่นยำ"
