โครงการวิจัย 3: วิธีเชิงบูรณาการเพื่อการพัฒนาวิธีตรวจวัดแอนติเจนโดยอาศัย อนุภาคไมโครและนาโน แบบจำลองการแพร่กระจายโรคติดเชื้อ และแบบจำลองการดื้อยาปฏิชีวนะ

โครงการวิจัย 3: วิธีเชิงบูรณาการเพื่อการพัฒนาวิธีตรวจวัดแอนติเจนโดยอาศัย อนุภาคไมโครและนาโน แบบจำลองการแพร่กระจายโรคติดเชื้อ และแบบจำลองการดื้อยาปฏิชีวนะ

การศึกษาในโครงการวิจัยนี้ ประกอบด้วยทั้งวิธีการเชิงการทดลองในห้องปฏิบัติการเพื่อศึกษาและพัฒนาระบบตรวจวัดที่เรียกว่าระบบตรวจวัดแอนติเจนโดยอาศัย อนุภาคไมโครและนาโน และศึกษาเชิงทฤษฎีโดยใช้แบบจำลองเพื่อศึกษาเกี่ยวกับกลไกการระบาดและการดื้อยาของโรคติดเชื้อซึ่งสามารถแบ่งได้เป็น 3 โครงการย่อย คือ

1) การประยุกต์ใช้แนวทางเชิงบูรณาการในการพัฒนาระบบตรวจสอบ antigen โดยใช้อนุภาคไมโคร และนาโน

2) การประยุกต์ใช้แนวทางเชิงบูรณาการในการพัฒนาแบบจำลองในการบรรยายสภาวะการและทำนายการระบาดของโรค

3) การประยุกต์ใช้แนวทางเชิงบูรณาการในการพัฒนาและออกแบบแนวทางการใช้ยาปฏิชีวนะ เพื่อป้องกันการดื้อยาปฏิชีวนะของแบคทีเรีย

ปัญหาโรคติดต่ออุบัติใหม่และการระบาดของโรคติดเชื้อนับว่าเป็นปัญหาที่ก่อให้เกิดความเสียหายในวงกว้างทั้งต่อคุณภาพชีวิต เศรษฐกิจ และความมั่นคงของประเทศไทย เมื่อเกิดการระบาดของโรคติดต่ออุบัติใหม่ขึ้นในต่างประเทศ คำถามที่สำคัญที่เจ้าหน้าที่ทางด้านสาธารณสุขและผู้ที่เกี่ยวข้องต้องการทราบคำตอบคือ โรคติดต่ออุบัติใหม่นั้นจะเข้ามาในประเทศไทยหรือไม่ ประเทศไทยมีความเสี่ยงมากน้อยแค่ไหน และจะมีผู้ป่วยเดินทางเข้ามาในประเทศไทยประมาณช่วงเวลาไหนหลังจากที่เกิดการระบาดขึ้นในต่างประเทศ การที่เราทราบความเสี่ยงและช่วงเวลาที่โรคระบาดน่าจะเข้ามายังประเทศไทยนี้จะสามารถทำให้เจ้าหน้าที่ที่เกี่ยวข้องสามารถวางแผนรองรับได้อย่างเหมาะสม อีกคำถามหนึ่งที่น่าสนใจคือ ถ้ามีผู้ป่วยโรคติดต่ออุบัติใหม่นั้นเดินทางเข้ามาในประเทศไทยแล้ว เจ้าหน้าที่ที่เกี่ยวข้องควรใช้มาตรการในการป้องกันและควบคุมการระบาดอย่างไรบ้าง เพื่อไม่ให้เกิดการระบาดใหญ่ขึ้นในประเทศไทย ด้วยความตระหนักถึงความสำคัญดังกล่าว คณะผู้วิจัยจึงจะสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ เพื่อประมาณค่าความเสี่ยง และหามาตรการที่เหมาะสมที่สุดในการควบคุมการระบาดที่จะเกิดขึ้นในประเทศไทย เพื่อให้ทันกับการรับมือกับการระบาดของโรคอุบัติใหม่หรือโรคติดเชื้อที่อาจจะเกิดขึ้นในประเทศไทยในอนาคตอันใกล้  ตัวอย่างของผลงานวิจัยที่ผ่านมาของคณะผู้วิจัย เช่น การสร้างแบบจำลองประเมินความเสี่ยงของการที่จะมีผู้ติดเชื้อไวรัสอีโบลาเดินทางเข้ามายังประเทศต่างๆ ทั่วโลก [1]

ปัญหาการดื้อยาเกิดจากการที่เชื้อโรคมีวิวัฒนาการ จนยาที่ปกติเคยฆ่าเชื้อโรคได้ ไม่สามารถฆ่าเชื้อโรคนั้นได้อีกต่อไป หรือเชื้อโรคมีวิวัฒนาการจนกระทั่งเกิดเป็นเชื้อสายพันธุ์ใหม่ การดื้อยาเกิดจากการพยายามปรับตัวเองของเชื้อโรค ให้สามารถอยู่ได้ภายใต้สภาวะที่มียา  อย่างไรก็ตามในปัจจุบันนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังมีความรู้และความเข้าใจเกี่ยวกับกลไกของการเกิดวิวัฒนาการดื้อยาไม่มากนัก เรารู้ว่าเชื้อบางตัวมีวิวัฒนาการเร็ว บางตัวมีวิวัฒนาการช้า แต่เรายังไม่ค่อยเข้าใจว่ามีปัจจัยอะไรบ้างที่จะทำให้เชื้อดื้อยาเร็ว หรือดื้อยาช้าแตกต่างกันไป  เป้าหมายอีกส่วนหนึ่งของโครงการวิจัยนี้คือ เราจะสร้างแบบจำลองเชิงฟิสิกส์สถิติ เพื่อศึกษาการเกิดวิวัฒนาการของเซลล์ภายใต้สภาวะแวดล้อมที่แตกต่างกันไป เพื่อสร้างความเข้าใจ ว่ามีปัจจัยใดบ้างที่อาจจะทำให้เชื้อดื้อยา ช้าหรือเร็วแตกต่างกันไป โดยปัจจัยที่จะนำมาศึกษาในงานวิจัยนี้ ประกอบด้วย homogeneous and non-homogeneous drug distribution, time varying drug concentration  ผลของการเดินทางของคนไปยังบริเวณที่มีการดื้อยาของเชื้อต่างกัน และผลของการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ เป็นต้น  ตัวอย่างของงานวิจัยของคณะผู้วิจัยในส่วนนี้ เช่น เราได้สร้างแบบจำลองเพื่ออธิบายการลดลงของจำนวนเซลล์เม็ดเลือดแดงที่ติดเชื้อปรสิตมาลาเรียในผู้ป่วยที่ได้รับการรักษาด้วยยาต้านมาลาเรีย [2] เราพบว่าผลจากแบบจำลองสามารถอธิบายผลการทดลองในห้องปฏิบัติการได้เป็นอย่างดี ซึ่งแบบจำลองนี้จะถูกนำไปพัฒนาต่อเพื่อศึกษาปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการดื้อยาของปรสิตมาลาเรีย และเชื้อแบคทีเรียอื่นๆ ในอนาคต

เอกสารอ้างอิง

[1] Anuwat Wiratsudakul, Wannapong Triampo,Yongjua Laosiritaworn, Charin Modchang. A one-year effective reproduction numberof the 2014e2015 Ebola outbreaks in thewidespread West African countries andquantitative evaluation of air travelrestriction measure. Travel Medicine and Infectious Disease 14 (2016) 481-488.

[2] Suwat Romphosri, Thanat Chookajorn, Wannapong Triampo, Yongwimon Lenbury,Charin Modchang. Intra-host dynamics of malaria parasites under drugtreatment: A Monte Carlo study. ANSCSE20 Kasetsart University, Bangkok, Thailand, July 27-29, 2016.

หัวหน้าโครงการ: รองศาสตราจารย์ ดร. วรรณพงษ์ เตรียมโพธิ์¹⁾

นักวิจัยสมทบ: ผศ. ดร. ชรินทร์ โหมดชัง¹⁾, ผศ. ดร. นรินทร์ ณัฐวุฒิ¹⁾, ผศ. ดร. ดาราภรณ์ เตรียมโพธิ์²⁾, Dr. Stefan Schreier¹⁾

หน่วยงานต้นสังกัด: 1) ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล, 2) ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล