ในการแข่งขันเพื่อพัฒนาวิธีการรักษา COVID-19 โรคที่คุกคามชีวิตหลายล้านคนทั่วโลก นักวิทยาศาสตร์กำลังศึกษาทุกแง่มุมของไวรัสโคโรนา SARS-CoV-2 ที่เป็นสาเหตุ ขั้นตอนสำคัญประการหนึ่งคือการทำความเข้าใจรูปร่างและโครงสร้างของไวรัสอย่างแม่นยำในระดับโมเลกุล การรู้รูปร่างช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ระบุเป้าหมายและออกแบบตัวยาเพื่อโจมตีพวกมันได้ วิธีการนี้ใช้เพื่อสร้างยาต้านไข้หวัดใหญ่ oseltamivir และ zanamivir (Tamiflu และ Relenza)นอกจากนี้
ยังแสดงให้เห็นถึงความหวังที่ดีสำหรับไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่
ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์และแพทย์กำลังตรวจสอบการใช้ยาที่มีอยู่เช่น คลอโรควิน ซึ่งใช้เป็นยาต้านมาลาเรียและรักษาความผิดปกติของภูมิต้านทานผิดปกติ และยาต้านไวรัสเรมเดสเวียร์ (แม้ว่าคุณจะอ่านหรือได้ยินอะไรก็ตาม สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่วิธีการรักษาที่ได้รับการอนุมัติสำหรับ COVID-19 และไม่ควรรับประทานหากไม่มีคำแนะนำทางการแพทย์)
บริษัทยาหลายแห่งกำลังมองหาวิธีการรักษาโดยใช้แอนติบอดีที่ผลิตขึ้นในผู้ที่ติดเชื้อไวรัสและหายเป็นปกติแล้ว นอกจากนี้ยังมีความพยายามอีกหลายครั้งในการสร้างวัคซีนซึ่งสามารถมอบให้กับผู้ที่มีสุขภาพแข็งแรงเพื่อสร้างภูมิคุ้มกัน มีหลายวิธีในการเล่น รวมถึงการใช้สารพันธุกรรมหรือโปรตีนไวรัสสังเคราะห์เพื่อค้นหาสิ่งที่สอนระบบภูมิคุ้มกันของเราให้ติดตั้งการป้องกันไวรัสที่มีประสิทธิภาพ
การทดลองในมนุษย์กำลังดำเนินการอยู่สำหรับยาทดลองและวัคซีนบางชนิด และเวลาจะเป็นเครื่องพิสูจน์ว่าได้ผลหรือไม่ แต่เกือบจะแน่นอนว่ากลยุทธ์ระยะยาวที่มีประสิทธิภาพจะต้องมีการลงทุนด้านการวิจัยจำนวนมากเพื่อให้สามารถออกแบบวิธีการรักษาแบบใหม่ที่มีเป้าหมายเฉพาะสำหรับไวรัส SARS-CoV-2
หากคุณต้องการออกแบบกุญแจสำหรับล็อค มันจะง่ายกว่ามากหากคุณรู้ว่าล็อคมีลักษณะอย่างไร ในทำนองเดียวกัน ในการออกแบบการรักษาที่ตรงเป้าหมาย สิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่าเป้าหมายมีลักษณะอย่างไร
ชีววิทยาโครงสร้างเป็นศาสตร์แขนงหนึ่งที่ช่วยให้เรามองเห็นได้ไกลกว่าที่มองเห็นด้วยตาเปล่า มองเห็นโมเลกุลขนาดนาโนสโคป เช่น DNA, RNA และโปรตีน วิธีการทางชีววิทยาเชิงโครงสร้างเช่น X-ray crystallography และ cryo-electronmicroscopy กำลังถูกใช้อย่างรวดเร็วเพื่อให้เห็นภาพส่วนประกอบของโมเลกุลของไวรัส
ภายในไม่กี่สัปดาห์หลังจากที่มีการค้นพบลำดับพันธุกรรมของ
บางส่วนรวมถึงโปรตีน “สไปค์”ซึ่งเป็นโปรตีนที่ช่วยให้ไวรัสเข้าสู่โฮสต์และเอนไซม์ที่ช่วยให้สามารถจำลองแบบของไวรัสได้ รวมทั้งโปรตีเอสหลัก ซึ่งเป็นเป้าหมายที่น่าสนใจสำหรับการพัฒนายา เครื่องจักรระดับโมเลกุลภายในของไวรัส SARS-CoV-2 เพิ่งเริ่มเปิดเผย และยังมีอีกมากมายที่จะตามมา
นักวิทยาศาสตร์กำลังใช้ข้อมูลทางชีววิทยาโครงสร้างเพื่อค้นหาคุณสมบัติพิเศษภายในโปรตีนของไวรัส คุณลักษณะอย่างหนึ่งคือโพรงหรือช่องว่างที่โมเลกุลเคมีขนาดเล็ก (ตัวยาที่มีศักยภาพ) สามารถใส่ได้
เมื่อระบุได้แล้ว นักวิจัยจะทำงานเกี่ยวกับโมเลกุลเพื่อปรับปรุงความพอดีและทำให้ทำงานได้ดีขึ้นในฐานะยา ในที่สุดโมเลกุลของสารเคมีอาจแน่นพอที่จะหยุดโปรตีนของไวรัสไม่ให้ทำงานของมันได้ เหมือนกับการโยนประแจเข้าไปในชุดเฟือง
แนวทางการออกแบบยาใหม่และยาเป้าหมายนี้เรียกว่า “การออกแบบยาตามโครงสร้าง” มีประสิทธิภาพ แม่นยำ และประหยัดเวลามากขึ้น มีการใช้ในอดีตเพื่อสร้างยาต้านไวรัสเช่น oseltamivir (Tamiflu) และ zanamivir (Relenza)ซึ่งมีเป้าหมายที่ไวรัสไข้หวัดใหญ่
ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์กำลังใช้วิธีนี้เพื่อค้นหายาต้าน SARS-CoV-2 สำหรับการออกแบบวัคซีนและการพัฒนาการรักษาโรค การรู้ว่าโปรตีน “สไปค์” ของ SARS-CoV-2 มีลักษณะอย่างไรถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญ นักวิทยาศาสตร์กำลังวางแผนที่จะใช้โปรตีนที่เสถียรแล้วเพื่อตรวจหาแอนติบอดีจากผู้ที่หายจากการติดเชื้อ COVID-19
มีการแบ่งปันข้อมูลชีววิทยาโครงสร้างที่ใด
วิทยาการหุ่นยนต์สมัยใหม่ เครื่องมือที่ดีขึ้น การรวบรวมข้อมูลที่เร็วขึ้น การคำนวณและซอฟต์แวร์ที่ดีขึ้นได้ปฏิวัติความเร็วของข้อมูลชีววิทยาโครงสร้างที่พร้อมใช้งาน สิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้นแม้เมื่อห้าปีที่แล้ว
ข้อมูลเชิงโครงสร้างที่รวบรวมจะถูกฝากไว้ที่ธนาคารข้อมูลโปรตีน (PDB) และธนาคารข้อมูลกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (EMDB)ซึ่งเป็นที่เก็บข้อมูลออนไลน์แบบเปิดที่ทำให้ข้อมูลนี้สามารถใช้ได้ทั่วโลกโดยไม่เสียค่าใช้จ่าย นโยบายการเข้าถึงแบบเปิดนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกสามารถตอบคำถามบางข้อที่น่าสนใจที่สุดเกี่ยวกับชีววิทยาของ SARS-CoV-2 และค้นหาวิธีที่ดีที่สุดในการออกแบบวิธีการรักษาใหม่ๆ
ไม่ว่าจะเป็นยาใหม่หรือวัคซีน ชีววิทยาเชิงโครงสร้างเป็นแนวหน้าในการทำความเข้าใจเครื่องจักรระดับโมเลกุลตั้งแต่ไวรัสไปจนถึงมนุษย์
การเฝ้าดูโลกปรับตัวให้เข้ากับความเป็นจริงใหม่อันน่าสยดสยองของการแพร่ระบาดของโควิด-19 ทำให้ฉันคิดถึงบทเรียนที่สำคัญกว่ามากที่เราอาจจะเรียนรู้ร่วมกันเมื่อเราเผชิญกับวิกฤตนี้
เราทุกคนถูกฉีกออกจากเขตความสะดวกสบายของเรา จังหวะชีวิตประจำวันที่คุ้นเคยมากมายถูกแทนที่ด้วยความไม่แน่นอนที่แผ่ซ่านไปทั่ว
คำถามมากมายที่ไม่มีคำตอบ ผู้เชี่ยวชาญมากมายที่มีมุมมองต่างกัน การตระหนักรู้อย่างโหดร้ายว่าสิ่งต่าง ๆ ไม่ได้เป็นไปตามที่เราคิดไว้เสมอ การเห็นเฉดสีเทาที่ไม่มีที่สิ้นสุดแทนที่จะเป็นโลกขาวดำที่แสนสบาย
