การวิเคราะห์ความหลากหลายของยีนที่สร้างโปรตีนบนผิวเมอร์โรซอยต์ชนิดที่ 1 ของพลาสโมเดียม ฟัลซิปารั่ม ในมิติเวลาและสถานที่ของประเทศไทย

Abstract

มาลาเรียยังคงเป็นปัญหาที่สำคัญที่ทำให้เกิดการเสียชีวิตของประชากรในกลุ่มประเทศเขตร้อนรวมทั้งประเทศไทย มาตราการในการควบคุมโรคมาลาเรียที่มุ่งเน้นไปยังการควบคุมโรคมาลาเรียในคน ยุงก้นปล่อง และเชื้อมาลาเรียนั้นกลับมีอุปสรรคจากการที่เชื้อดื้อต่อยาต้านมาลาเรียหลายชนิดรวมทั้งยุงก้นปล่องก็ดื้อต่อยาฆ่าแมลงเช่นกัน ดังนั้นมาตราการอันหนึ่งที่น่าสนใจคือการผลิตวัคซีนป้องกันโรคมาลาเรีย ในบรรดาโปรตีนที่เป็นที่น่าสนใจที่จะใช้เป็นองค์ประกอบของวัคซีนต่อเชื้อมาลาเรียระยะที่พบอยู่ในเม็ดเลือดแดงของเชื้อพลาสโมเดียมฟาลซิปารั่ม คือโปรตีนที่พบบนผิวเมอร์โรซอยต์ซึ่งมีชื่อเรียกว่าโปรตีนบนผิวเมอร์โรซอยต์ชนิดที่ 1 หรือ พีเอฟเอ็มเอสพี 1 มีขนาดน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 200 กิโลดาลตัน จากหลายการศึกษาพบว่าบริเวณด้านเอ็นเทอรมินอล และซีเทอร์มินอล ของโปรตีนประกอบด้วยอิพิโธปเป้าหมายที่สามารถกระตุ้นให้เกิดภูมิคุ้มกันต่อผู้ติดเชื้อได้ และจากการวิเคราะห์ยีนพีเอฟเอ็มเอสพี 1 ของประชากรเชื้อมาลาเรียที่พบตามธรรมชาตินั้นพบว่าบริเวณซีเทอร์มินอลมีความหลากหลายของนิวคลีโอไทด์ต่ำ ในขณะที่บริเวณเอ็นเทอรมินอลมีความหลากหลายสูงโดยสามารถจัดเป็นจีโนไทป์หลักได้ 3 จีโนไทป์ได้แก่ MAD20, K1 และ RO33 โดยกลุ่มจีนไทป์ MAD20 และ K1 นั้นประกอบด้วยส่วนของลำดับนิวคลีโอไทด์ที่เรียงตัวซ้ำกันเป็นชุดที่ละ 3 กรดอะมิโน ทำให้บริเวณนี้มีความหลากหลายของลำดับเบสและจำนวนความยาวของกรดอะมิโนซ้ำกันสูง ในขณะที่จีโนไทป์ RO33 มีความหลากหลายของลำดับเบสต่ำและไม่พบลักษณะของลำดับนิวคลีโอไทด์ที่เรียงตัวซ้ำกันเป็นชุด เนื่องจากภูมิคุ้มกันต่อบริเวณที่ 2 (block 2) ของโปรตีนชนิดนี้ขึ้นอยู่กับความจำเพาะของแต่ละจีโนไทป์ ดังนั้นการออกแบบวัคซีนที่มีประสิทธิภาพจึงต้องคำนึงถึงชนิดและการแพร่กระจายของจีโนไทป์ที่พบในบริเวณ block 2 ของตัวอย่างเชื้อมาลาเรียที่พบตาม ธรรมชาติทั้งในประเด็นของสถานที่และเวลา ในการศึกษาครั้งนี้คณะผู้วิจัยจึงได้พัฒนาวิธีการที่ง่ายและสะดวก สำหรับการแยกจีโนไทป์ของเชื้อพลาสโมเดียมฟาลซิปารั่ม โดยใช้วิธีการเพิ่มปริมาณดีเอ็นเอของอัลลีลที่จำเพาะในบริเวณ block 2 ของยีนพีเอฟเอ็มเอสพี 1 วิธีการที่ไดัพัฒนาขึ้นมีความไวในการตรวจสอบสูง สามารถตรวจได้แม้มีปริมาณเชื้อมาลาเรียต่ำเพียง 5 ตัวต่อตัวอย่าง และสามารถตรวจแยกจีโนไทป์ที่ต่างกันได้ นอกจากนี้ยังสามารถตรวจสอบจีโนไทป์แบบผสมที่พบในตัวอย่างเดียวกันได้ และเมื่อนำวิธีการนี้มาตรวจสอบจีโนไทป์ในตัวอย่างเชื้อพลาสโมเดีนมฟาลซิปารั่มจำนวนทั้งหมด 349 ประกอบด้วย 49, 124 และ109 ตัวอย่างจากจังหวัดจันทบุรี ยะลา และตาก ตามลำดับ พบว่าสามารถตรวจพบจีโนไทป์ชนิด MAD20 จำนวน 151 ตัวอย่าง ชนิด K1 จำนวน 65 ตัวอย่าง และชนิด RO33 จำนวน 189 ตัวอย่าง นอกจากนี้ยังตรวจพบเชื้อที่มีการปะปนกันของจีโนไทปืที่แตกต่างกันใน 46 ตัวอย่าง สำหรับการแพร่กระจายของจีโนไทป์นั้นมีความแตกต่างในแต่ละพื้นที่แต่ไม่มีความต่างกันชัดเจนในช่วงฤดูกาล ผลการวิเคราะห์ลำดับนิวคลีโอไทด์ของยีนพีเอฟเอ็มเอสพี 1 จากจำนวนตัวอย่างทั้งหมด 60 ตัวอย่างที่มีรูปแบบจีโนไทป์เดี่ยวจากการตรวจสอบด้วยวิธีดังกล่าวข้างต้น พบว่าสามารถจีโนไทป์ MAD20 รูปแบบใหม่ 15 แบบ ได้แก่จีโนไทป์ M13, M14, M30, M31, M32, M33, M37, M38, M39, M40, M44, M45, M49, M53 และ M63 ซึ่งมีจำนวนชุดของกรดอะมิโนซ้ำกันอยู่ระหว่าง 5-14 ชุด โดยพบจีโนไทป์ M47 ได้บ่อยที่สุดคือพบจำนวน 16 ตัวอย่าง ในขณะที่ตรวจพบจีโนไทป์ K1 แบบใหม่ทั้งหมด 4 แบบซึ่งพบในตัวอย่างจากจังหวัดจันทบุรีทั้งหมด ได้แก่จีโนไทป์ K2, K8, K11 และ K13 โดยมีจำนวนชุดของกรดอะมิโนซ้ำกันอยู่ระหว่าง 5-12 ชุด และจีโนไทป์ K10 เป็นชนิดที่พบได้บ่อยที่สุด ส่วนผลการการวิเคราะห์ลำดับนิวคลีโอไทด์ในจีโนไทป์ RO33 จำนวน 23 ตัวอย่าง พบว่าทุกตัวอย่างเป็นจีโนไทป์แบบเดียวกันทั้งหมด และพบว่าเป็นจีโนไทป์ใหม่ที่ยังไม่มีการรายงานมาก่อนดังนั้นวิธีการตรวจสอบจีโนไทป์ด้วยวิธีพีซีอาร์ที่พัฒนาขึ้นในการศึกษาครั้งนี้จึงเป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับการวิเคราะห์จีโนไทป์ของเชื้อพลาสโมเดียมฟาลซิปารั่มโดยใช้ยีนพีเอฟเอ็มเอสพี 1 เป็นยีนเป้าหมาย ในขณะที่การวิเคราะห์ลำดับนิวคลีโอไทด์นั้นให้รายละเอียดที่สำคัญการแพร่กระจายและชนิดของโคลนของเชื้อมาลาเรีย ผลของการศึกษาครั้งนี้จึงมีความสำคัญเป็นอย่างมากต่อการพัฒนาวัคซีนจากบริเวณ block 2 ของยีนพีเอฟเอ็มเอสพี 1 เพื่อป้องกันโรคมาลาเรีย