การประเมินศักยภาพของนาโนบอดีที่จำเพาะต่อ CHRD domain ของ proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9) สำหรับประยุกต์ใช้เป็นยารักษาภาวะแอลดีแอล-คอเลสเตอรอลในเลือดสูง

คอเลสเตอรอลสูงเป็นภาวะที่อันตรายต่อระบบหัวใจและหลอดเลือด พบว่าภาวะไขมันในเลือดสูงนั้นเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดโรคหัวใจขาดเลือดถึงหนึ่งในสาม และเป็นสาเหตุหนึ่งในห้าของโรคหลอดเลือดสมอง ซึ่งเป็นเหตุให้ภาวะไขมันในเลือดสูงนั้นเป็นสาเหตุของการเสียชีวิตทั่วโลกถึง 2.6 ล้านคนต่อปี สาเหตุที่งานวิจัยชิ้นนี้มุ่งเน้นภาวะคอเลสเตอรอลสูงเป็นเพราะโรคนี้เป็นภาวะที่พบบ่อย และมีแนวโน้มเพิ่มสูงขึ้นเรื่อย ๆ จึงจำเป็นต้องมีการเตรียมพร้อมในการแก้ปัญหาโรคนี้เพื่อเตรียมรับมือกับสังคมผู้สูงอายุที่ประเทศไทยกำลังเผชิญอยู่   ปัจจุบันพบว่าการใช้ตัวยาทางเคมีกลุ่มของ statin ที่ยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ HMG-CoA reductase ที่ใช้เปลี่ยนสารตั้งต้นในการสังเคราะห์คลอเรสเตอรอลให้กลายเป็นคลอเรสเตอรอลซึ่งสามารถลดปริมาณของคลอเรสเตอรอลได้จริงแต่ใช้ยากลุ่ม statin เป็นเวลานานพบว่าร่างกายของผู้ป่วยสามารถต่อต้านการทำงานของยาชนิดนี้ทำให้อีกทั้งยังสามารถกระตุ้นให้เกิดภาวะโรคเบาหวานอีกด้วย โปรตีนพีซีเอสเค9 (proprotein convertase subtilisin/kexin type 9; PCSK9) เป็นโปรตีนที่เป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญของการก่อโรคคอเลสเตอรอลสูง โดยกลไกที่สำคัญเกิดจาก Pro-domain และ Catalytic domain ของ PCSK9 จะเข้าจับกับ โปรตีนตัวรับที่ทำหน้าที่ย่อยสลายไขมันบนผิวเซลล์ (low density lipoprotein receptor (LDLR)) และกระตุ้นให้ LDLR เกิดการย่อยสลายทำให้กลไกในการลดระดับคอเรสเตอรอลของร่างกายทำงานได้น้อยลง ในปี ค.ศ. 2015 PCSK9 mAb ที่ปรับปรุงเพื่อใช้งานในมนุษย์ (fully-humanized) ได้ถูกวางขายในสหรัฐอเมริกา ยุโรป และในประเทศอื่นๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการลดระดับ LDL-C ในผู้ป่วย ทั้งที่มีและไม่มีภาวะโรคหลอดเลือดหัวใจแข็งต่ำ ได้มากกว่า Statins ถึงร้อยละ 50-65 โดยการให้ยาเพียง 1-2 ครั้งต่อเดือน แต่ PCSK9 mAb อย่างไรก็ดี ยาโมโนโคลนอลชนิดนี้ยังถูกจำกัดไว้ให้ผู้ป่วย ASCVD และกลุ่มผู้มีภาวะความผิดปกติของไขมันในเลือดอันเป็นผลมาจากพันธุกรรมที่ต้องได้รับการรักษานอกเหนือจากการใช้ Statins เท่านั้น เนื่องจากราคาของ PCSK9 mAb นั้นค่อนข้างสูง   แต่ยังมีผู้ป่วยอีกเป็นจำนวนมากที่จะได้รับประโยชน์จากยาชนิดที่เป็น anti-PCSK9  ดังนั้นการพัฒนาและปรับปรุงตัวยารวมไปถึงการเปลี่ยนแปลงราคาของยานั้นจะเป็นส่วนสำคัญที่ทำให้ผู้ป่วยสามารถเข้าถึงยา anti-PCSK9  นี้ได้มากขึ้น อย่างไรก็ตามในปัจจุบันมีการค้นพบว่าสามารถทำการประยุกต์ใช้นาโนบอดีที่จำเพาะต่อ CHRD domain ซึ่งเป็นโดเมนบน PCSK9 ที่ทำหน้าที่ในการนำ LDLR เข้าสู่เซลล์และนำไปสู่การทำลายด้วย lysosome โดยนาโนบอดีที่เข้าจับกับ CHRD domain สามารถลดการย่อยสลายของ LDLR ได้ทั้งในการทดลอง in vitro และ in vivo

    การค้นพบในปี ค.ศ. 1989 ได้เปิดเผยถึงแอนติบอดีชนิดใหม่เป็นครั้งแรกที่มีชื่อว่า Heavy-chain IgG ซึ่งสามารถพบได้ในซีรั่มของอูฐที่มีหนอกเดียว (dromedaries) และต่อมามีการพบเพิ่มด้วยในสายพันธุ์อื่นๆ ของตระกูล Camelidae รวมถึงในปลาฉลาม  แอนติบอดีเหล่านี้มีความพิเศษคือไม่มี light chain และไม่มี constant heavy domain ชิ้นแรก (CH1)  แต่มีเพียง heavy chain variable domain of heavy-chain antibody (VHH) และ constant heavy domain ชิ้นที่สองและสาม (CH2 และ CH3)    นาโนบอดี (Nanobody) คือ ชิ้นส่วนเฉพาะ VHH ซึ่งก็คือชิ้นส่วนแอนติบอดีที่มีองค์ประกอบเป็นเพียง monomeric variable antibody domain เพียงชิ้นเดียว ทำให้นาโนบอดีเป็นชิ้นส่วนแอนติบอดีที่มีขนาดเล็กที่สุดที่ยังสามารถจับกับแอนติเจนได้อย่างจำเพาะ    เนื่องจากนาโนบอดีมีขนาดเล็ก  นักวิจัยพบว่านาโนบอดีมีความเสถียร (stability) สูง  สามารถทนความร้อนได้ดีกว่าแอนติบอดีแบบ IgG  มีความสามารถในการละลาย (solubility) ดี  และยังสามารถถูกผลิตในแบคทีเรียได้ดีอีกด้วย  ทำให้สามารถลดต้นทุนการผลิตได้มาก  นาโนบอดีนับว่าเป็นวิทยาการที่ค่อนข้างใหม่  งานวิจัยที่ถูกตีพิมพ์ในเร็วๆ นี้มากมายได้แสดงถึงศักยภาพของนาโนบอดีที่ถูกนำมาประยุกต์ใช้ได้ในทั้งทางด้านไบโอเทคโนโลยีและทางด้านการแพทย์  งานวิจัยชิ้นนี้จึงมุ่งเป้าที่จะนำนาโนบอดีมาใช้ในการแก้ปัญหาเรื่องราคาของแอนติบอดีที่ใช้เป็นยาชีววัตถุเพื่อใช้ในการรักษาภาวะแอลดีแอล-คอเลสเตอรอลในเลือดสูงนี้

          โครงการวิจัยที่มุ่งเน้นการคัดเลือกหานาโนบอดีที่จำเพาะกับ CHRD โดเมนของโปรตีน PCSK9 ได้รับทุนอุดหนุนจากสำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สกสว.) ทุนสนับสนุนด้านวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม ปีงบประมาณ พ.ศ.2564 โดยขอบเขตของทุนวิจัยนั้นครอบคลุมถึงการคัดเลือกนาโนบอดีจากไลบรารี่และศึกษาทางด้าน in vitro เพื่อหานาโนบอดีที่สามารถจับได้อย่างจำเพาะกับ CHRD โดเมนของโปรตีน PCSK9  โดยเมื่อสิ้นสุดโครงการวิจัยที่ได้รับเงินสนับสนุนจากปีงบประมาณ พ.ศ.2564 แล้วนั้น  คณะผู้วิจัยคาดว่าจะได้ต้นแบบนาโนบอดีที่จับอย่างจำเพาะกับ CHRD โดเมนเป็นจำนวนมาก  อย่างไรก็ดี การจะนำนาโนบอดีที่คัดเลือกได้ดังกล่าวไปประยุกต์ใช้เป็นยาชีววัตถุเพื่อการรักษาภาวะแอลดีแอล-คอเลสเตอรอลในเลือดสูงนั้น ยังจำเป็นต้องมีการทดสอบอื่น ๆ เพิ่มเติมเพื่อให้สามารถประเมินศักยภาพของนาโนบอดีเหล่านั้นในด้านการรักษา  เช่น การศึกษาความสามารถในการยับยั้งการจับกันระหว่าง PCSK9 และ LDLR ทำการศึกษาความสามารถของนาโนบอดีในการยับยั้งการย่อยสลาย LDLR ใน HepG2 cell line หรือ กลุ่มเซลล์เฉพาะอื่นๆที่มีความสามารถในการขจัดหรือการสะสมคลอเรสเตอรอลเทียบกับยาโมโนโคลนอลแอนติบอดีที่มีขายอยู่ในปัจจุบันนี้ รวมถึงความเป็นพิษต่อเซลล์ของนาโนบอดีเมื่อนำไปทดสอบกับเซลล์มนุษย์   ซึ่งการทดสอบเหล่านี้จะทำให้เราสามารถจำแนกนาโนบอดีที่คัดเลือกได้ให้มีศักยภาพในการนำไปประยุกต์ใช้เป็นยาชีววัตถุเพื่อการรักษาภาวะแอลดีแอล-คอเลสเตอรอลในเลือดสูง ยิ่งไปกว่านั้นตัวยาที่ใช้ในการรักษาระดับคลอเรสเตอรอลในเลือดสูงนั้นมักเป็นยาในรูปแบบเคมี หรือ โมโนโคลนอลแอนติบอดีที่มีราคาสูงและการผลิตที่ซับซ้อนส่งผลให้ตัวยามีราคาแพงประกอบกับจำเป็นต้องนำเข้าตัวยาจากต่างประเทศส่งผลให้เป็นการเพิ่มค่าใช้จ่ายของงบประมาณส่วนกลางของประเทศ นอกจากนี้ตัวยาที่ใช้ในการรักษาภาวะคลอเรสเตอรอลสูงนั้นมีราคาแพงและยากต่อการเข้าถึงการรักษาของผู้ป่วยระดับรากหญ้าหรือผู้มีปัญหาด้านทุนทรัพย์ ดังนั้นงานวิจัยชิ้นนี้จึงมุ่งหวังให้นาโนบอดีที่มีความจำเพาะต่อ CHRD domain ของโปรตีน PCSK9 ที่สามารถคัดเลือกได้นั้นเป็นการสร้างแนวทางใหม่ในการใช้รักษาภาวะคลอเรสเตอรอลสูง โดยเน้นการผลักดันตัวยานาโนบอดีที่ทำการพัฒนาได้เข้าสู่บัญชีนวัตกรรมของประเทศ ให้ประเทศไทยมีนวัตกรรมใหม่ที่สามาถผลิต พัฒนา และ จัดจำหน่ายได้เองในประเทศไทย นอกจากนี้ยังเป็นการลดคู่แข่งทางการตลาดโดยการสร้างแนวทางใหม่ในการใช้นาโนบอดีในการรักษาอีกด้วย