ฟองไขมันนาโนทำงานอย่างไร ก่อนพารหัสวัคซีนเอ็มอาร์เอ็นเอฝ่าด่านเข้าสู่โรงงานโปรตีนในเซลล์มนุษย์

ฟองไขมันนาโนไม่ได้ “แฮก” เซลล์ แต่ทำหน้าที่เป็นพัสดุชีวภาพที่ออกแบบอย่างละเอียด

ภาพเปรียบเทียบว่าอนุภาคไขมันเป็น “ม้าโทรจันระดับนาโน” ฟังดูตื่นเต้น แต่ถ้าใช้คำนี้แบบตรงตัวจะทำให้เข้าใจผิดได้ง่าย เพราะวัคซีนเอ็มอาร์เอ็นเอไม่ได้ส่งคำสั่งมรณะ ไม่ได้ยึดเซลล์ถาวร และไม่ได้เข้าไปแก้ดีเอ็นเอในนิวเคลียส สิ่งที่เกิดขึ้นจริงคล้ายการส่งพัสดุชั่วคราวให้เซลล์อ่านคู่มือหนึ่งหน้า แล้วนำชิ้นส่วนโปรตีนที่สร้างขึ้นไปให้ระบบภูมิคุ้มกันฝึกจดจำ

เหตุใดเอ็มอาร์เอ็นเอจึงต้องมีเกราะหุ้ม

สายเอ็มอาร์เอ็นเอเป็นโมเลกุลเปราะ มีประจุลบ และถูกเอนไซม์ไรโบนิวคลีเอสในร่างกายย่อยได้ง่าย หากฉีดแบบไม่มีตัวพา ปริมาณมากจะสลายก่อนเดินทางถึงภายในเซลล์ อีกทั้งเยื่อหุ้มเซลล์มีแกนเป็นไขมัน จึงไม่เปิดทางให้โมเลกุลอาร์เอ็นเอที่มีประจุผ่านเข้าไปง่าย นักวิทยาศาสตร์จึงบรรจุเอ็มอาร์เอ็นเอไว้ในอนุภาคไขมันขนาดนาโน หรือแอลเอ็นพี เพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพ ช่วยกระจายตัวในของเหลว และเพิ่มโอกาสที่เซลล์จะรับพัสดุนี้เข้าไป

แอลเอ็นพีไม่ได้เป็นฟองกลวงเรียบ ๆ แบบฟองสบู่เสมอไป ภายในมีโครงสร้างไขมันซับซ้อน โดยมักประกอบด้วยไขมันแตกตัวเป็นประจุได้ ฟอสโฟลิพิด คอเลสเตอรอล และไขมันที่เชื่อมกับพอลิเอทิลีนไกลคอล แต่ละชนิดรับหน้าที่ต่างกัน ไขมันแตกตัวเป็นประจุช่วยจับเอ็มอาร์เอ็นเอตอนผลิต ฟอสโฟลิพิดกับคอเลสเตอรอลช่วยพยุงโครงสร้าง ส่วนไขมันที่มีพอลิเอทิลีนไกลคอลช่วยลดการเกาะรวมกันและควบคุมขนาดอนุภาค

จุดสำคัญคือ เซลล์มักรับอนุภาคเข้าไปด้วยการกลืน ไม่ใช่ถูกหลอกให้เยื่อหุ้มรวมร่างทันที

เมื่อฉีดเข้ากล้ามเนื้อ อนุภาคบางส่วนจะสัมผัสเซลล์บริเวณนั้นและเซลล์ภูมิคุ้มกันใกล้เคียง เซลล์นำอนุภาคเข้าไปผ่านกระบวนการเอนโดไซโทซิส คล้ายเยื่อหุ้มเซลล์เว้าเข้ามาห่อพัสดุจนเกิดถุงเล็ก ๆ ชื่อเอนโดโซม ดังนั้นคำอธิบายว่าไขมันของอนุภาคชนกับไขมันของเซลล์แล้วหลอมรวมกันตรงผิวเซลล์ จึงเป็นภาพที่ง่ายเกินไปสำหรับกลไกจริง

ด่านยากที่สุดอยู่ในเอนโดโซม

ภายในเอนโดโซมมีสภาพเป็นกรดมากขึ้น ไขมันชนิดแตกตัวเป็นประจุจะรับโปรตอนและมีประจุบวกเพิ่มขึ้น จากนั้นจึงมีปฏิสัมพันธ์กับไขมันประจุลบบนเยื่อเอนโดโซม ทำให้โครงสร้างเยื่อเสียเสถียร เกิดความโค้ง รอยรั่ว หรือช่องทางที่ช่วยให้เอ็มอาร์เอ็นเอบางส่วนหลุดสู่ไซโทพลาซึม นักวิจัยเรียกขั้นนี้ว่า “การหลบหนีจากเอนโดโซม” และยังถือเป็นคอขวดสำคัญ เพราะพัสดุจำนวนมากไม่ได้หลุดออกมา แต่ถูกกักไว้แล้วส่งต่อไปย่อยสลาย

เมื่อเอ็มอาร์เอ็นเอไปถึงไซโทพลาซึม ไรโบโซมจะอ่านลำดับรหัสและสร้างโปรตีนแอนติเจนตามแบบของวัคซีน เช่น โปรตีนหนามของไวรัสโคโรนาในวัคซีนโควิดบางชนิด โปรตีนที่สร้างขึ้นไม่ใช่ไวรัสทั้งตัวและเพิ่มจำนวนเองไม่ได้ เซลล์จะย่อยโปรตีนบางส่วนเป็นชิ้นเล็ก ๆ แล้วนำไปแสดงบนผิวเซลล์ ขณะเดียวกันเซลล์นำเสนอแอนติเจนจะส่งสัญญาณให้เซลล์ทีและเซลล์บีเริ่มฝึกตอบสนอง จนเกิดแอนติบอดีและเซลล์ความจำ

แล้วรหัสนี้อยู่ในร่างกายนานแค่ไหน

เอ็มอาร์เอ็นเอทำงานในไซโทพลาซึม ไม่จำเป็นต้องเข้าไปในนิวเคลียส และไม่มีเครื่องมือสำหรับแทรกตัวเข้าดีเอ็นเอ หลังถูกอ่านอยู่ช่วงหนึ่ง โมเลกุลจะค่อย ๆ ถูกเอนไซม์ตามธรรมชาติย่อยสลาย ส่วนองค์ประกอบไขมันก็ถูกเปลี่ยนแปลงและกำจัดผ่านกระบวนการเมแทบอลิซึมของร่างกาย ระยะเวลาของแต่ละขั้นขึ้นกับสูตรวัคซีน ปริมาณยา ชนิดเซลล์ และสภาพของผู้รับ จึงไม่ควรสรุปเป็นตัวเลขเดียวสำหรับทุกคน

คำว่า “นาโน” ยังไม่ได้แปลว่าอันตรายหรือควบคุมไม่ได้ มันบอกเพียงขนาดระดับพันล้านส่วนของเมตร สิ่งที่ต้องประเมินจริงคือองค์ประกอบ ปริมาณ การกระจายตัว ประสิทธิภาพ และอาการไม่พึงประสงค์จากข้อมูลทดลองกับการเฝ้าระวังหลังใช้งาน แอลเอ็นพีเองอาจกระตุ้นภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดได้บ้าง จึงต้องปรับสูตรให้สมดุลระหว่างการส่งรหัสให้ถึงเซลล์กับการลดการอักเสบที่ไม่จำเป็น

ถ้าจะใช้คำเปรียบเทียบ “รถส่งพัสดุนาโน” ตรงกับวิทยาศาสตร์มากกว่า “ม้าโทรจัน”

ความน่าทึ่งของเทคโนโลยีนี้ไม่ได้อยู่ที่การหลอกหรือยึดเซลล์ แต่อยู่ที่การออกแบบวัสดุให้ผ่านอุปสรรคหลายชั้น ตั้งแต่การป้องกันเอ็มอาร์เอ็นเอในของเหลว การถูกเซลล์รับเข้าไป การหลุดจากเอนโดโซม ไปจนถึงการปล่อยรหัสในตำแหน่งที่ไรโบโซมอ่านได้สำเร็จ ทุกขั้นมีการสูญเสีย และทุกส่วนต้องคำนวณอย่างละเอียด จึงเป็นวิศวกรรมชีวการแพทย์ขนาดจิ๋วที่น่าศึกษา โดยไม่จำเป็นต้องแต่งให้กลายเป็นแผนลับในร่างกาย