ชุดตรวจวิเคราะห์โควิด-19 ด้วยดีเอ็นเอเซ็นเซอร์ทางเคมีไฟฟ้า
นวัตกรรมคนไทยระดับโลก…ชุดตรวจวิเคราะห์โควิด-19 ด้วยดีเอ็นเอเซ็นเซอร์ทางเคมีไฟฟ้า แม่นยำ 100 % รู้ผลเร็วใน 2 ชม
ผลงานของคนไทยสร้างชื่อเสียงให้ประเทศอีกครั้ง…ท่ามกลางภาวะการแพร่ระบาดโควิด-19 ในนานาประเทศทำให้มียอดผู้ติดเชื้อสะสมทั่วโลกกว่า 106 ล้านคน นวัตกรและนักวิจัยต่างทุ่มเทคิดค้นหาหนทางสร้างนวัตกรรมสู้โควิดอย่างไม่ทดท้อ ล่าสุด Nature Communications วารสารวิทยาศาสตร์ชั้นนำของโลก ซึ่งมีดัชนีบ่งชี้มาตรฐาน H-Index 300 ได้ตีพิมพ์ไปทั่วโลกเผยแพร่ผลงานของนักวิจัยไทย คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล เรื่อง “Rapid Electrochemical Detection of Coronavirus SARS-Cov-2” ความสำเร็จในการคิดค้นนวัตกรรมชุดตรวจวิเคราะห์โควิด-19 โดยใช้ไบโอเทคโนโลยีการนำ ดีเอ็นเอเซ็นเซอร์ทางเคมีไฟฟ้า (Electrochemical DNA Sensor) ตรวจหาเชื้อได้ถูกต้องแม่นยำ 100 % รู้ผลภายใน 2 ชม. พกพาสะดวกและต้นทุนต่ำ เหมาะสำหรับการใช้งานในภาคสนามและการตรวจผลแบบเรียลไทม์เพื่อประโยชน์ของมนุษยชาติ
รศ.ดร.จักรกฤษณ์ ศุทธากรณ์ คณบดีคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล กล่าวว่า สงครามระหว่างมนุษย์และไวรัสโควิดยังไม่สิ้นสุด อัตราการแพร่ระบาดยังทวีความรุนแรงและเร็วยิ่งขึ้น ขณะที่ในหลายพื้นที่ของภูมิภาคโลกยังมีประชาชนจำนวนมากที่ยังไม่สามารถเข้าถึงการตรวจวิเคราะห์หาเชื้อไวรัสโควิด-19 ที่มีประสิทธิภาพได้ เนื่องจากเครื่องตรวจวิเคราะห์มีราคาสูงนับหลายล้านบาท ต้องมีห้องปฏิบัติการและผู้เชี่ยวชาญ หรือ การตรวจหาทาง Serology เพื่อตรวจหาภูมิคุ้มกัน(Antibody) ต่อเชื้อโควิด ซึ่งอาจให้ผลลัพธ์ที่มีความคลาดเคลื่อน จึงเป็นเรื่องที่น่ายินดีและภาคภูมิใจของคนไทยที่ผลงานวิจัยพัฒนาชุดตรวจวิเคราะห์โควิด-19 ด้วยดีเอ็นเอเซ็นเซอร์ทางเคมีไฟฟ้า โดยทีมวิจัย 10 คน นำโดย ผศ.ดร.เบญจพร เลิศอนันตวงศ์ นักวิจัยและอาจารย์ภาควิชาวิศวกรรมชีวการแพทย์ คณะวิศวะมหิดล สามารถตอบโจทย์ความท้าทายทำให้รู้ผลการตรวจวิเคราะห์เชื้อโควิด-19 อย่างรวดเร็วและแม่นยำ จนได้รับการยอมรับจากวารสารวิทยาศาสตร์ชั้นนำของโลกและเผยแพร่ไปยังนานาประเทศ นำองค์ความรู้ไปถ่ายทอดแก่องค์กรผู้มีหน้าที่รับผิดชอบในการตรวจจำแนกเชื้อ เพื่อใช้ประโยชน์ได้อย่างสูงสุดแก่คนไทยและประชาคมโลกด้วย
ผศ.ดร.เบญจพร เลิศอนันตวงศ์ นักวิจัยและอาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมชีวการแพทย์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล กล่าวว่า นวัตกรรมใหม่ ดีเอ็นเอเซ็นเซอร์ทางเคมีไฟฟ้า (Electrochemical DNA Sensor) เป็นการตรวจวัดปริมาณดีเอ็นเอ (DNA)หรือ อาร์เอ็นเอ (RNA) ที่สกัดได้จากตัวอย่างเชื้อก่อโรค แม้จะมีเชื้อโควิดในร่างกายปริมาณน้อยก็สามารถตรวจพบได้อย่างแม่นยำ โดยอาศัยหลักการไฮบริไดเซชั่น ของเบสบนดีเอ็นเอสายสั้นๆ (15-20 เบส) ที่ถูกออกแบบและสังเคราะห์ขึ้นให้เฉพาะเจาะจงกับดีเอ็นเอ หรือ อาร์เอ็นเอเป้าหมาย ช่วยให้สามารถตรวจคัดกรองและวัดปริมาณเชื้อก่อโรคเป้าหมายจากตัวอย่างได้ โดยปกติการติดฉลาก (Labeling) บนสายดีเอ็นเอเพื่อติดตามการไฮบริไดเซชั่นของดีเอ็นเอ หรืออาร์เอ็นเอเป้าหมายเป็นสิ่งจำเป็น โดยฉลากที่นิยมใช้กับดีเทคเตอร์ที่ใช้หลักการทางเคมีไฟฟ้า คือ สารรีดอกซ์, Fluorescent Dye และอนุภาคนาโน (Nanoparticles) เช่น อนุภาคทองนาโน (Gold Nanoparticles) เป็นต้น ปัจจุบันองค์การอนามัยโลก ให้การรับรองวิธีการ RNA ในการคัดกรองผู้ติดเชื้อโควิดได้รวดเร็วและแม่นยำที่สุด และไม่แนะนำวิธีตรวจภูมิต้านทานมาใช้เป็นมาตรฐาน เนื่องจากหากผู้ติดเชื้อไม่แสดงอาการ หรือกรณีที่มีเชื้อโควิดในร่างกายน้อยอาจตรวจไม่พบ
สำหรับ ขั้นตอนดำเนินการวิเคราะห์ แบ่งออกเป็น 3 ส่วน คือ 1. การเตรียมดีเอ็นเอ 2. การไฮบริไดซ์เซชั่นและ 3. ตรวจวัดสัญญาณไฟฟ้า โครงการวิจัยนี้ได้ทดลองกับกลุ่มตัวอย่างที่ได้รับความร่วมมือจากทีม ศ.นพ.ยง ภู่วรวรรณ ศูนย์เชี่ยวชาญเฉพาะทางด้านไวรัสวิทยาคลินิก ภาควิชากุมารเวชศาสตร์ คณะแพทยศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย รวมทั้งสิ้น 106 ตัวอย่าง ผลสรุปการทดลองได้ผลดียิ่ง ถูกต้องแม่นยำ 100 % สามารถรู้ผลภายใน 2 ชม. ซึ่งเร็วกว่าเทคนิควิธีอื่นๆที่ต้องใช้เวลานาน
วิธีการใช้ ทำการผสมสารพันธุกรรมหรืออาร์เอ็นเอ จากน้ำลาย โพรงจมูก หรือเลือด ที่สกัดได้จากตัวอย่างในน้ำยาหลอดที่ 1 พักไว้ 10 นาที ผสมสารที่ได้ลงในน้ำยาหลอดที่ 2 และบ่มในน้ำอุ่นที่อุณหภูมิ 55 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 20 นาทีเพื่อเพิ่มปริมาณสารพันธุกรรมของเชื้อไวรัสโควิด19 จากนั้นผสมสารที่ได้ลงในน้ำยาหลอดที่ 3 เพื่อหยุดกระบวนการเพิ่มจำนวนของสารพันธุกรรมของเชื้อไวรัสและติดฉลากก่อนนำไปหยดลงบนแผ่นสตริปเทสต์ ที่เสียบกับเครื่องอ่านทางเคมีไฟฟ้าในลักษณะเดียวกับเครื่องวัดน้ำตาลในเลือด หากไม่พบสัญญานไฟฟ้าแสดงว่าไม่พบเชื้อไวรัส แต่หากกระแสไฟฟ้าสูงขึ้นแสดงว่าพบเชื้อไวรัสและการเพิ่มขึ้นของกระแสไฟฟ้าจะสอดคล้องกับปริมาณของเชื้อไวรัสอีกด้วย
ประโยชน์ของชุดตรวจวิเคราะห์ COVID-19 ด้วยดีเอ็นเอเซนเซอร์ทางเคมีไฟฟ้า (Electrochemical DNA Sensor) บนสมาร์ทการ์ด หรือชิปวัดสัญญาณไฟฟ้าและเชื่อมต่อกับสมาร์ทโฟน คือ ใช้งานง่าย ให้ผลการวัดรวดเร็ว สามารถเก็บข้อมูลและส่งทางอินเตอร์เน็ตได้ ราคาประหยัด เป็นชุดตรวจที่ทำงานรวดเร็วและแม่นยำ โดยไม่ต้องใช้เครื่องมือที่มีความซับซ้อนหรือราคาแพง และในอนาคตสามารถนำไปออกแบบพัฒนา Portable Device ที่สามารถพกพาและนำไปใช้งานคัดกรองผู้ติดเชื้อในภาคสนามได้ทุกที่ทุกเวลา ลดความคลาดเคลื่อนจากการเปลี่ยนแปลงพยาธิสภาพของตัวอย่างที่เก็บมา ทั้งยังลดค่าใช้จ่ายในการขนส่งตัวอย่างที่ได้จากผู้ป่วยมายังโรงพยาบาลหลักอีกด้วย
ผลงานการพัฒนานวัตกรรมที่มีประโยชน์ต่อมนุษยชาติโดยคนไทยครั้งนี้ ลงตีพิมพ์ใน Nature Communications H Index 300 “Rapid Electrochemical Detection of Coronavirus SARS-Cov-2” เปิดเป็นสาธารณะเพื่อให้นักวิทยาศาสตร์ นักวิจัย นวัตกรและผู้สนใจนำไปใช้ประโยชน์ต่อประชาชนและประชาคมโลก ที่ลิ้งค์ https://rdcu.be/ceOYI
