Archives: คลังความรู้

คณะนักวิจัยจาก Melbourne’s Walter and Eliza Hall Institute และ Howard Hughes Medical Institute (US) ใช้เทคโนโลยีที่ได้รับรางวัลโนเบลได้แก่ cryo-EM (cryo-electron microscopy) เพื่อศึกษาการสัมผัสระหว่างเชื้อมาลาเรีย Plasmodium vivax และเซลล์เม็ดเลือดแดงที่อายุน้อย ซึ่งบุกรุกเพื่อเริ่มการแพร่กระจายของเชื้อมาลาเรียไปทั่วร่างกาย การค้นพบครั้งนี้เผยแพร่ในวารสาร Nature

ก่อนหน้านี้ คณะนักวิจัยค้นพบว่าเชื้อมาลาเรีย P. vivax ใช้ตัวรับ transferrin ของคนเพื่อเข้าถึงเซลล์เม็ดเลือดแดง การศึกษาครั้งนั้นเผยแพร่ในวารสาร Science ขณะนี้โดยใช้ cryo-EM รองศาสตราจารย์ Wai-Hong Tham หนึ่งในคณะนักวิจัย กล่าวว่า คณะนักวิจัยสามารถเอาชนะความยากทางเทคนิค โดยสามารถมองเห็นการกระทำนั้นที่ระดับอะตอม

รองศาสตราจารย์ Tham กล่าวว่า ขณะนี้สามารถศึกษาระดับอะตอมของเชื้อมาลาเรีย P. vivax มีปฏิกิริยาต่อ (interact) ตัวรับ transferrin ของคนอย่างไร นี้จะเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่จะก้าวสู่การพัฒนายาต้านมาลาเรียและวัคซีนที่มีประสิทธิภาพ cryo-EM ทำให้นักวิจัยสามารถเห็นโครงสร้างซึ่งใหญ่และซับซ้อนมาก

รองศาสตราจารย์ Tham กล่าวว่า เป็นเรื่องยากที่จะพัฒนาวัคซีน เนื่องจากเชื้อมาลาเรีย P. vivax มีความหลากหลายมาก ขณะนี้ค้นพบเครื่องมือระดับโมเลกุลซึ่งจะเป็นเป้าหมายที่ดีที่สุดสำหรับวัคซีนต้านมาลาเรียที่มีประสิทธิภาพต่อเชื้อมาลาเรีย P. vivax ที่หลากหลายมากที่สุด

ที่มา: Walter and Eliza Hall Institute (2018, June 27). First malaria-human contact mapped with Nobel Prize-winning technology. ScienceDaily. Retrieved August 15, 2018, from https://www.sciencedaily.com/releases/2018/06/180627160511.htm

คณะนักวิจัยจาก University of Alberta ค้นพบเป้าหมายในการรักษาซึ่งสามารถเป็นหลักในการป้องกันการแพร่กระจายของมะเร็ง การค้นพบครั้งนี้เผยแพร่ในวารสาร Nature Communications

คณะนักวิจัยใช้ตัวอ่อนสัตว์ปีกที่ไม่มีเยื่อหุ้ม (shell-less avian embryo) เพื่อดูการเจริญและการแพร่กระจายของเซลล์มะเร็งแบบ real time และใช้เครื่องมือระดับโมเลกุลที่มีชื่อว่า knockout library เพื่อใส่เวกเตอร์ short hairpin RNA (shRNA) เข้าไปในเซลล์มะเร็ง ซึ่งเวกเตอร์จะจับกับยีนที่จำเพาะในเซลล์มะเร็งและหยุดยีนเหล่านั้นจากการกระตุ้น ต่อมาใส่เซลล์มะเร็งเหล่านั้นเข้าไปในตัวอ่อนและสังเกตในขณะที่เซลล์มะเร็งสร้างกลุ่มมะเร็ง แล้วแสดงว่ากลุ่มมะเร็งไหนมีคุณสมบัติไม่สามารถแพร่กระจาย

Konstantin Stoletov หนึ่งในคณะนักวิจัย กล่าวว่า เมื่อพบ compact colonies ของมะเร็งหมายความว่าทุกขั้นตอนไปยังการแพร่กระจายถูกห้าม หลังจากนั้นศึกษา colonies เหล่านั้นว่ามียีนอะไร และต่อมาตรวจสอบว่ายีนนั้นเกี่ยวข้องกับการแพร่กระจายจริงๆ

วิธีนี้ทำให้คณะนักวิจัยค้นพบ 11 ยีนซึ่งมีส่วนเกี่ยวข้องที่สำคัญกับการแพร่กระจายของเซลล์มะเร็ง ซึ่งยีนเหล่านี้เกี่ยวข้องอย่างกว้างๆ ในขบวนการการแพร่กระจายและไม่จำเพาะกับมะเร็งชนิดไหน

ที่มา: University of Alberta Faculty of Medicine & Dentistry (2018, June 20). Putting the brakes on metastatic cancer. ScienceDaily. Retrieved August 15, 2018, from https://www.sciencedaily.com/releases/2018/06/180620125909.htm

คณะนักวิจัยจาก Penn State และ Albert Einstein College of Medicine แสดงกลไกการทำงานของ viperin ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่เกิดขึ้นในธรรมชาติในคนและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ ซึ่งมีผลต่อต้านไวรัสหลายชนิด ได้แก่ West Nile ตับอักเสบซี พิษสุนัขบ้า และเอชไอวี

เอนไซม์ช่วยให้เกิดปฏิกิริยาซึ่งผลิตโมเลกุล ddhCTP ซึ่งป้องกันไวรัสจากการทำสำเนาสารพันธุกรรมและดังนั้นจากการเพิ่มจำนวน การค้นพบนี้สามารถทำให้นักวิจัยพัฒนายาซึ่งชักนำให้ร่างกายคนผลิตโมเลกุลนี้และสามารถเป็นการรักษาได้กว้างสำหรับไวรัสหลายตัว การศึกษาครั้งนี้เผยแพร่ในวารสาร Nature

ไวรัสทั่วไปใช้ส่วนประกอบทางพันธุกรรมของเจ้าบ้านเพื่อทำสำเนาสารพันธุกรรมของตัวเอง คือการเติมโมเลกุลที่เรียกว่า nucleotide เข้าไปในสายอาร์เอ็นเอ โมเลกุล ddhCTP เลียนแบบ nucleotide เหล่านี้และดังนั้นเข้าไปอยู่ในสายอาร์เอ็นเอของไวรัส และป้องกันเอนไซม์ RNA polymerase จากการเติม nucleotide เข้าไปในสาย ดังนั้นป้องกันไวรัสจากการทำสำเนาสารพันธุกรรม จึงทำให้ไวรัสเพิ่มจำนวนไม่ได้

รองศาสตราจารย์ Jamie Arnold หนึ่งในคณะนักวิจัย กล่าวว่า อุปสรรคหลักของการพัฒนา nucleotide ต้านไวรัสที่มีประโยชน์ในการรักษาคือ การออกฤทธิ์ไม่ตรงเป้าหมาย ตัวอย่างเช่น เมื่อสองสามปีที่ผ่านมา ค้นพบว่าโมเลกุลเลียนแบบ nucleotide ซึ่งถูกพัฒนาเพื่อการรักษาตับอับเสบซีสามารถขัดขวางการผลิตอาร์เอ็นเอใน mitochondria ของเซลล์ของผู้ป่วย

อย่างไรก็ตามโมเลกุล ddhCTP ไม่พบว่าออกฤทธิ์ไม่ตรงเป้าหมาย คณะนักวิจัยคาดว่าการเกิดขึ้นในธรรมชาติของสารประกอบนั้นภายในร่างกายคนทำให้ไม่มีพิษ

เพื่อประเมินประสิทธิภาพของ ddhCTP คณะนักวิจัยแสดงว่าโมเลกุลยับยั้งเอนไซม์ RNA polymerase ของไวรัสไข้เลือดออก ไวรัส West Nile และไวรัส Zika ทั้งหมดอยู่ในกลุ่มไวรัสที่เรียกว่า flaviviruses ต่อมาได้ค้นหาว่าโมเลกุลยับยั้งการทำสำเนาสารพันธุกรรมของไวรัส Zika ในเซลล์มีชีวิตหรือไม่

ผู้ช่วยศาสตราจารย์ Joyce Jose หนึ่งในคณะนักวิจัย กล่าวว่า โมเลกุลยับยั้งโดยตรงการทำสำเนาสารพันธุกรรมของไวรัส Zika 3 สายพันธุ์ โดยมีประสิทธิภาพเท่าๆ กันต่อสายพันธุ์ต้นกำเนิดจากปี 1947 และต่ออีก 2 สายพันธุ์จากการระบาดเมื่อเร็วๆ นี้ปี 2016 นี้เป็นเรื่องน่าตื่นเต้นเพราะยังไม่มีวิธีรักษาสำหรับ Zika

โดยสรุปผลการศึกษาแสดงผลต้านไวรัสหลายตัวของ flaviviruses ของ ddhCTP แต่เอนไซม์ RNA polymerase ของไวรัสไรโน (rhinovirus) และไวรัสโปลิโอของคน ซึ่งจัดอยู่ในกลุ่มที่เรียกว่า picornaviruses ไม่ถูกยับยั้งด้วยโมเลกุล คณะนักวิจัยวางแผนที่จะศึกษาโครงสร้าง polymerase ของไวรัสเหล่านี้เพื่อให้เข้าใจดีขึ้นทำไม flaviviruses จึงถูกยับยั้งโดย ddhCTP ในขณะที่ picornaviruses ไม่ถูกยับยั้ง การศึกษานี้ยังอาจจะทำให้เข้าใจว่า flaviviruses อาจพัฒนาการดื้อต่อโมเลกุลอย่างไร

ที่มา: Penn State (2018, June 20). Compound made inside human body stops viruses from replicating. ScienceDaily. Retrieved August 15, 2018, from https://www.sciencedaily.com/releases/2018/06/180620150150.htm

คณะนักวิจัยจาก Department of Energy’s Joint BioEnergy Institute ได้พัฒนาวิธีใหม่ในการสังเคราะห์ดีเอ็นเอที่ รวดเร็วกว่า ถูกกว่าและถูกต้องมากกว่า งานวิจัยครั้งนี้ถูกเผยแพร่ในวารสาร Nature Biotechnology

ตามปกติเอนไซม์ที่ใช้ในการสังเคราะห์ดีเอ็นเอคือ TdT (terminal deoxynucleotidyl transferase) และ nucleotide (องค์ประกอบย่อยของดีเอ็นเอ) ที่ใช้จะต้องมีกลุ่มห้าม (blocking group) อย่างไรก็ตามมีปัญหาว่าบริเวณเร่งของเอนไซม์ไม่ใหญ่พอที่ nucleotide ที่มีกลุ่มห้ามจะเข้าไป Daniel Arlow หนึ่งในคณะนักวิจัย กล่าวว่า นักวิจัยพยายามที่จะขยายช่องในเอนไซม์โดยทำให้เกิดการกลายพันธุ์เพื่อทำให้มีบริเวณสำหรับกลุ่มห้าม ซึ่งเป็นเรื่องที่ยากเพราะต้องขยายบริเวณและต้องไม่ทำให้การทำหน้าที่ของเอนไซม์เสียไป

Arlow กล่าวว่า แทนที่จะขยายบริเวณในเอนไซม์ สิ่งที่ทำคือทำให้หนึ่ง nucleotide ติดกับแต่ละเอนไซม์ TdT ด้วยตัวเชื่อมที่ตัดออกได้  ด้วยวิธีนี้หลังจากสังเคราะห์เพิ่มโมเลกุลดีเอ็นเอโดยใช้ nucleotide ที่ถูกเชื่อมติด เอนไซม์จะไม่มี nucleotide อื่นเพื่อเพิ่มเข้าไปในสายดีเอ็นเอ ดังนั้นเอนไซม์จึงหยุด ข้อดีหลักของวิธีนี้คือ แกนหลัก (backbone) ของดีเอ็นเอ เหมือนกับดีเอ็นเอในธรรมชาติ

เมื่อ nucleotide ถูกเติมเข้าไปในสายดีเอ็นเอ เอนไซม์จะถูกตัดออก ต่อจากนั้นรอบใหม่สามารถเริ่มอีกครั้งด้วย nucleotide ตัวถัดไปเชื่อมติดกับอีกหนึ่งเอนไซม์ TdT

ที่มา:  DOE/Lawrence Berkeley National Laboratory (2018, June 18). Faster, cheaper, better: A new way to synthesize DNA. ScienceDaily. Retrieved August 10, 2018, from https://www.sciencedaily.com/releases/2018/06/180618163842.htm

ความร่วมมือนำโดยคณะนักวิจัยจาก University of Maryland, the U.S. Department of Energy’s (DOE) Brookhaven National Laboratory, และ the U.S. Army Research Lab พัฒนาและศึกษาวัสดุของขั้วลบซึ่งสามารถเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานของขั้วไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนขึ้น 3 เท่า งานวิจัยนี้ถูกเผยแพร่ในวารสาร Nature Communications

คณะนักวิจัยสังเคราะห์วัสดุของขั้วลบ เป็นรูปที่ถูกปรับเปลี่ยนของ iron trifluoride (FeF3) ซึ่งประกอบด้วยธาตุที่มีราคาไม่แพงและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเช่น iron และ fluorine คณะนักวิจัยเลือกที่จะใช้ FeF3 ในแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนเพราะให้ความจุที่มากกว่าวัสดุของขั้วลบทั่วไป

Enyuan Hu หนึ่งในคณะนักวิจัย กล่าวว่า วัสดุที่ใช้ในแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนตามปกติใช้ intercalation chemistry ซึ่งมีประสิทธิภาพมาก แต่ขนส่งอิเล็กตรอนเดียวดังนั้นความจุของขั้วลบจึงถูกจำกัด FeF3 สามารถขนส่งหลายอิเล็กตรอนโดยกลไกของปฏิกิริยาที่ซับซ้อนมากกว่าที่มีชื่อว่า conversion reaction

ถึงแม้ FeF3 สามารถเพิ่มความจุของขั้วลบ แต่ไม่สามารถทำงานได้ดีในแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนเนื่องจาก 3 ข้อจำกัดของ conversion reaction เพื่อแก้ปัญหานี้ คณะนักวิจัยได้เพิ่มอะตอม cobalt และ oxygen ไปยัง FeF3 nanorod โดยขบวนการที่มีชื่อว่า chemical substitution

Sooyeon Hwang หนึ่งในคณะนักวิจัย กล่าวว่า เมื่อลิเทียมไอออนถูกแทรกเข้าไปใน FeF3 วัสดุนี้ถูกเปลี่ยนเป็น iron และ lithium fluoride อย่างไรก็ตามปฏิกิริยานี้ไม่สามารถผันกลับได้อย่างสมบูรณ์ หลังจากแทนที่ด้วย cobalt และ oxygen โครงสร้างหลักของวัสดุของขั้วลบคงสภาพไว้ดีขึ้นและปฏิกิริยาผันกลับได้ดีขึ้น

ที่มา: DOE/Brookhaven National Laboratory (2018, June 14).Tripling the energy storage of lithium-ion batteries. ScienceDaily. Retrieved August 10, 2018, from https://www.sciencedaily.com/releases/2018/06/180614213644.htm

คณะนักวิจัยจาก Milner Centre for Evolution ที่ University of Bath และ Max-Planck Institute for Biophysical Chemistry ที่ Gottingen ประเทศเยอรมัน ค้นพบเป็นครั้งแรกยีสต์ใช้การแปลรหัสดีเอ็นเอที่แตกต่างกัน 2 แบบโดยการสุ่ม การค้นพบนี้ถูกเผยแพร่ในวารสาร Current Biology

ยีสต์ที่มีชื่อว่า Ascoidea asiatica สามารถแปลรหัส CTG เป็นกรดอะมิโน serine หรือ leucine แบบสุ่มเหมือนโยนเหรียญหัวก้อย เพื่อทำให้เข้าใจว่ากลไกนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร คณะนักวิจัยศึกษา tRNA (ตัวแปลรหัสดีเอ็นเอโดยอ่านรหัสแล้วนำกรดอะมิโนมาต่อกันเป็นโปรตีน)

ดร. Martin Kollmar หนึ่งในคณะนักวิจัย กล่าวว่า A. asiatica มี 2 ชนิด ของ tRNA สำหรับรหัส CTG หนึ่งชนิดเชื่อมติดกับ leucine และอีกหนึ่งชนิดเชื่อมติดกับ serine ดังนั้นเมื่อแปลรหัส CTG จะมีการสุ่มหยิบหนึ่งชนิดจากสองชนิดของ tRNA ดังนั้นหยิบแบบสุ่มระหว่าง serine และ leucine

ดร. Stefanie Muhlhausen หนึ่งในคณะนักวิจัย กล่าวเพิ่มว่า การเปลี่ยนจาก luecine เป็น serine สามารถทำให้เกิดปัญหาใหญ่ในโปรตีนเนื่องจากทั้งสองกรดอะมิโนมีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน serine พบบ่อยๆ บนผิวของโปรตีนในขณะที่ leucine ไม่ชอบน้ำจะฝังตัวอยู่ภายในโปรตีน ยีสต์นี้แก้ปัญหาการแปลรหัสแบบสุ่มได้อย่างไร พบว่า A. asiatica มีการใช้รหัส CTG ไม่บ่อยและหลีกเลี่ยงส่วนสำคัญของโปรตีน

ที่มา: University of Bath (2018, June 14). Microbe breaks ‘universal’ DNA rule by using two different translations. ScienceDaily. Retrieved August 10, 2018, from https://www.sciencedaily.com/releases/2018/06/180614213814.htm