ในอดีตเมื่อปี ค.ศ. 2003 โลกต้องเผชิญกับการระบาดของโรค SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome) ทำให้มีผู้เสียชีวิตทั่วโลกมากกว่า 700 คน ต่อมาปลายปี ค.ศ. 2019 โรคระบาดจากไวรัสกลับมาอีกครั้งในชื่อ COVID-19 (Coronavirus Disease 2019)

          การระบาดของโรคได้กระจายอย่างต่อเนื่องและทวีความรุนแรงมากขึ้น จนกระทั่งเดือนมีนาคม ปี ค.ศ. 2020 องค์การอนามัยลกได้ประกาศให้โรค COVD-19 เป็นโรคระบาดใหญ่ เนื่องจากมีการแพร่กระจายของโรคไปทั่วโลกและยากต่อการควบคุม ซึ่งในปัจจุบันมีผู้ติดเชื้อทั่วโลกมากกว่า 75 ล้านคน โดยไวรัสที่ทำให้เกิดโรคระบาดนี้เป็นไวรัสสายพันธุ์ใหม่ที่ชื่อว่า SARS CoV -2 เนื่องจากไวรัสนี้มีลำดับทางพันธุกรรมคล้ายคลึงกับไวรัสโรคซาร์ส (SARS-CoV ไวรัสชนิดนี้มีลักษณะอย่างไร และจะส่งผลอย่างไรต่อร่างกายของเรา ลองมาศึกษากันค่ะ

ลักษณะของไวรัส SARS-CoV-2

          การศึกษาภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนพบว่าไวรัสเป็นทรงกลม มีจีโนมเป็น RNA สายเดี่ยวที่ถูกห่อหุ้มด้วยเปลือกโปรตีน (แคปซิด) และมีเยื่อหุ้มแบบฟอสโฟลิพิปิดส่องชั้นหุ้มอีกครั้งหนึ่ง ที่เยื่อหุ้มนี้จะมีส่วนโปรตีนสไปค์ (S-protein, Spike) ยื่นเป็นหนามแหลมล้อมรอบมีลักษณะคล้ายมงกุฎ จึงเป็นที่มาของซื่อเรียกทั่วไปว่า "ไวรัสโคโรนา" ซึ่งตัวหนามนี้เป็นกลไกสำคัญที่ไวรัสตัวร้ายใช้ในการเข้าถึงเซลล์ของเจ้าบ้าน (Azkur et al., 2020)

ภาพที่ 1 โครงสร้างลักษณะของไวรัส SARS-CoV-2

          สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ได้จัดทำคลิปวีดิทัศน์เพื่อให้ความรู้และเข้าใจถึงอันตรายที่จะเกิดขึ้นในร่างกายของเรา ซึ่งสามารถเข้าชมคลิปวีดิทัศน์ได้ที่นี่

รู้หรือไม่ ?

            SARS-CoV-2 มีอยู่ 3 Type ได้แก่ งpe A B และ C ซึ่งแตกต่างกันที่ลำดับกรดอะมิโน โดย Type A และ C ส่วนใหญ่จะพบในยุโรปและสหรัฐอเมริกา ส่วน Type B จะพบในแถบเอเชียตะวันออก

กลไกการออกฤทธิ์ของเชื้อไวรัส

            ผู้อ่านทุกท่านคงจะทราบแล้วว่า หากเราได้รับละอองฝอยจากสารคัดหลั่ง (น้ำลาย เสมหะ น้ำมูก) ของผู้ป่วยจากการไอหรือจาม และสัมผัสเชื้อโรคที่แพร่กระจายปนเปื้อนตามพื้นผิวต่าง ๆ แล้วมาสัมผัสจมูก ปาก หรือ ตา (อวัยวะที่มีเยื่อเมือกบู จะเป็นการเปิดโอกาสให้ไรรัสเข้าสู่เซลล์ภายในร่างกายเราได้ ซึ่งกลไกเป็นดั่งนี้ สไปค์โปรตีนบนผิวของไวรัสจะใช้บริเวณที่ทำหน้าที่จดจำ (Receptor-binding  domain  site, RBD) จับกับตัวรับจำเพาะบนเยื่อหุ้มเซลล์(Angiotensin-Converting Enzyme 2, ACE2) และมีเอมไซม์ Serine Pro tease ทำให้เกิดการหลอมรวมเยื่อหุ้มเซลล์ ไวรัสจึงสามารถเข้าไปในเซลล์ได้ (Hoffmann et al., 2020) ไวรัสจะทำการเพิ่มจำนวน RNA และสังเคราะห์โปรตีนที่เป็นโครงสร้างของไวรัสในซโทพลาสซึมของเชลล์ จากนั้นจะประกอบเป็นอนุภาคไวรัสใหม่ที่เยื่อหุ้มระหว่างเอนโดพลาสมิก เรติคูลัมและกอลจิบอดี (Endoplasmic Reticulum Golgi Intermediate Compartment, ERGIC) และขนส่งออกนอกเซลล์โดยบรรจุอยู่ในถุงเวสิเคิลทำให้ไวรัสแพร่กระจายไปยังเชลล์อื่น ๆ ทั่วร่างกายอย่างรวดเร็ว

ภาพที่ 2 กลไกการออกฤทธิ์ของเชื้อไวรัส
ที่่มา https://www.ptglab.com 

การแสดงออกของอาการ

            อาการทั่วไปของผู้ป่วย โรค COVID-19 คือ มีไข้ ไอ อ่อนเพลีย และอาจท้องเสียร่วมด้วย แต่อาการ และระดับความรุนแรงของโรคในผู้ป่วยจะแตกต่างกันออกไป ซึ่งทางไวรัสวิทยาเชื่อว่าขึ้นอยู่กับปริมาณของไวรัสที่เข้าสู่ร่างกาย (Gralinski et al, 2013) โดยทั่วโลกพบว่า ผู้ป่วยส่วนใหญ่จะมีอาการเล็กน้อยจนถึงป่านกลางแต่สำหรับผู้ป่วยที่มีอาการรุนแรงมักจะเป็นผู้ป่วยที่มีโรคประจำตัวอยู่ก่อน เช่น ความดันโลหิตสูง เบาหวาน โรคอ้วน โรคปอดเรื้อรัง รวมถึงผู้สูงอายุ (Dong et al.2020) และมีผู้ป่วยบางรายที่ไม่แสดงอาการของโรคแต่สามารถเป็นพาหะแพร่เชื้อได้

ภาพที่ 3  การแสดงออกของอาการ
ที่่มา https://www.moj.go.th/view/41896

อันตรายของไวรัส SARS-CoV-2

            ปกติแล้วระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายสามารถกำจัดสิ่งแปลกปลอมออกจากร่างกายเราได้เอง โดยจะไปกระตุ้นเซลล์ปี ให้พลาสมาเซลล์มีการหลั่งอิมมูโนโกลบูลินเพื่อกำจัดเชื้อโรคเหล่านั้น รวมถึงไปกระตุ้นเซลล์เม็ดเลือดขาวชนิด CD4 และ CD: ซึ่งเป็นเซลล์เม็ดเลือดขาวที่มีหน้าที่เกี่ยวกับภูมิคุ้มกันโดยตรง แต่สำหรับอันตรายของไวรัส SARS-CoV-2 นี้คือ เมื่อไวรัสเข้าไปยังปอด ไวรัสจะเข้าไปยังถุงลมซึ่งมีหน้าที่แลกเปลี่ยนแก๊สโดยตรง ในถุงลมจะมีเซลล์อยู่สองชนิด คือ เซลล์ Type / ที่มีผนังบางทำหน้าที่ให้ออกซิเจนผ่านเข้าออกเพื่อแลกเปลี่ยนแก๊ส และเซลล์ Type I มีหน้าที่หลั่งเมือกออกมาป้องกันการยุบเสียหายของถุงลม ซึ่งสไปค์โปรตีนบนผิวของไวรัสจะเข้าไปจับกับตัวรับ ACE2 เพื่อเพิ่มจำนวนในเซลล์ทั้งสองนี้ เมื่อไวรัสเพิ่มจำนวนมากขึ้นทำให้เซลล์เสียหาย เมื่อขาดเซลล์ Type I ส่งผลให้ระดับปริมาณออกซิเจนในเลือดลดลง และขาดเมือกจากเซลล์ Type II ทำให้ถุงลมเกิดการยุบตัวเสียหาย ของเหลวจึงไหลเข้ามาสะสม ทำให้เกิดอาการปอดบวม หายใจติดขัด หอบเหนื่อย (Gralinski et al. 2013)

ภาพที่ 4 ลักษณะของถุงลมเมื่อมีีของเหลวอยู่่ภายในถุงลม

            นอกจากนี้ เซลล์ที่ตายหรือเกิดการเสียหายจะทำให้เม็ดเลือดขาวชนิด Neutrophil เพิ่มจำนวนขึ้นเพื่อที่จะพยายามทำลายเซลล์ที่ถูกติดเชื้อ ส่งผลให้เซลล์ปอดทั้งสองชนิดถูกทำลายอย่างรวดเร็วด้วยเช่นกันเกิดเป็นภาวะอาการหายใจลำบากเฉียบพลัน (Acute Respiratory Distress Syndrome, ARDS) และถ้าโปรตีนที่อยู่ในของเหลวไหลปนเข้าไปในกระแสเลือดและไปยังอวัยวะต่าง ๆ จะสามารถทำให้เกิดการอับเสบทั่วทั้งร่างกาย จนผู้ป่วยเสียชีวิตได้ในที่สุด (Gralinskiet al., 2013)

รู้หรือไม่

            ทำไม COVID-19 ถึงรุนแรงกว่าโรคซาร์ส ทั้งที่เกิดจากไวรัสตระกูลเดียวกัน

• ไวรัส SARS-CoV-2 มีความแข็งแกร่ง เนื่องจากสไปค์โปรตีนของ SARS-CoV-2 สามารถยึดเกาะกับตัวรับ ACE2 ได้ดีกว่าไวรัสโคโรนาที่ทำให้เกิดโรคซาร์ส (SAR-CoV 10 เท่า
• ไวรัส SARS-Cov-2 สามารถจริญติบโตได้ดีกว่าไวรัสโรคซาร์สที่อุณหภูมิ 33 งศาเซลเซียส ถึง 100 เท่า จึงทำให้สามารถเกาะจับกับ ACE2 ของเซลล์ในทางเดินหายใจส่วนบน คือ ในโพรงจมูกและลำคอได้ไม่ต้องลงไปจับลึกถึงที่ปอดเหมือนกับโรคชาร์สทำให้สามารถติดเชื้อและแพร่กระจายเชื้อได้ง่ายกว่า (V'Kovski el al., 2020)

วัคซีนแห่งความหวัง

            เมื่อการระบาดของโรค COVID-19 ลุกลามไปทั่วและไม่มีที่ท่าจะควบคุมได้ ทำให้เศรษฐกิจทั่วโลกย่ำแย่การพัฒนาวัคซีนจึงเป็นความหวังของมวลมนุษยชาติ หลักการพื้นฐานของการผลิตวัคซีน คือ การใช้เชื้อที่ตายแล้วหรือเชื้อที่ยังมีชีวิตอยู่ หรือส่วนของเชื้อฉีดเข้าไปในร่างกาย เพื่อกระตุ้นให้ร่างกายสร้างภูมิคุ้มกันต่อเชื้อโรคชนิดนั้นขึ้นเอง เช่น ประเทศจีนได้นำเชื้อที่ตายแล้วซึ่งเป็นเชื้อที่แยกได้จากผู้ป่วยมาเลี้ยงขยายพันธ์ จากนั้นฆ่าเชื้อด้วยสารเคมีและทำเชื้อให้บริสุทธิ์ แล้วจึงนำมาทดลองฉีดในหนูและลิง โดยพบว่าว่างกายของสัตว์ทดลองสามารถสร้างภูมิคุ้มกันชนิดอิมมูในโกลบูลิน G ที่จำเพาะต่อโปรตีนในสไปค์โปรตีนของไวรัส โดยทางผู้พัฒนาคาดว่าสามารถนำวัคนนี้มาใช้ได้ในปี ค.ศ. 2022 (Gao et al. 2020) นอกจากนี้ ยังมีการใช้เทคโนโลยีใหม่ คือ การผลิตวัคซีนจาก mRNA ของไวรัส ซึ่งเป็นส่วนที่จำเพาะต่อการสร้างสไปค์โปรตีนของเชื้อไวรัส โตย mRNA จะถูกห่อหุ้มด้วยไขมันขนาดเล็กเพื่อป้องกันการย่อยสลายจากเอนไซม์ในร่างกายก่อนนำเข้าสู่ร่างกาย เมื่อ mRNA เข้าสู่ร่างกายแล้ว จะกระตุ้นให้ร่างกายสร้างภูมิคุ้มกันที่จำเพาะต่อเชื้อไวรัสได้ ขณะนี้ได้เริ่มมีการทดลองใช้ mRNA วัคชีนกับอาสาสมัครแล้ว พบว่าวัคซีนมีประสิทธิภาพที่สามารถป้องกันโรคได้สูง ซึ่งคาดว่าจะใช้เวลาในการทดลองอีกระยะหนึ่งจึงจะนำมาใช้จริง (Corbett et al., 2020) อย่างไรก็ตาม การพัฒนาวัคซีนจะต้องทดสอบประสิทธิภาพของวัคซีนอีกหลายขั้นตอนเพื่อให้เกิดความปลอดภัยและประสิทธิภาพสูงสุดในการรักษา จึงต้องใช้ระยะเวลานานกว่าจะมีการประกาศใช้วัคซีนสำหรับป้องกันโรคนี้ได้

ภาพที่ 5 วัคซีน
ที่่มา https://workpointtoday.com/mrna-3/

การดูแลตัวเองเพื่อหลีกเลี่ยง COVID-19

            สำหรับช่วงเวลาที่ทุกคนรอคอยวัคซีนแห่งความหวังท่ามกลางสถานการณ์การระบาดของโรค COVID-19 ทุกคนควรดูแลสุขภาพของตนเองให้แข็งแรง หลีกเลี่ยงอยู่ในพื้นที่ที่มีผู้คนหนาแน่น สวมหน้ากากอนามัย รวมทั้งหมั่นล้างมือบ่อย ๆ ด้วยสบู่อย่างถูกวิธี หรือใช้เจลแลกอฮอล์ที่มีส่วนผสมของแอลกคฮล์มากกว่า 70% เพื่อป้องกันการติดเชื้อไวรัสโรคระบบทางเดินหายใจรวมทั้งโรค COVID-19

ภาพที่ 6 หลักปฏิบัติเพื่อป้องกัน COVID-19

บทความนี้เป็นส่วนหนึ่งของนิตยสาร สสวท. ผู้อ่านสามารถติดตามบทความที่น่าสนใจเพิ่มเติมได้ที่ https://magazine.ipst.ac.th/

บรรณานุกรม

Azkur, A. K., Akdis, M., Azkur, D., Sokolowska, M., van de Veen, W., Bruggen, M. C., . Akdis, C. A. (2020). Immune response to SARS-CoV-2 and mechanisms of immunopathological changes in COVID-19. Allergy, 75(7), 1564-1581.

Corbett, K. S., Flynn, B., Foulds, K. E., Francica, J. R., Boyoglu-Barnum, S., Werner, A. P., . Minai, M. (2020). Evaluation of the mRNA-1273 vaccine against SARS-CoV-2 in nonhuman primates. New England Journal of Medicine.

Dong, X., Cao, Y. y., Lu, X. x., Zhang, J. j., Du, H., Yan, Y. a., .. . Gao, Y. d.(2020). Eleven faces of coronavirus disease 2019. Allergy,75, 1699-1709.

Gao, Q., Bao, L., Mao, H., Wang, L., Xu, K., Li, Y., . . . Gao, H. (2020). Rapid development of an inactivated vaccine for SARS-CoV-2.bioRxiv. Retrieved December 7, 2002, from https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.04.17.046375v1.

Gralinski, L. E., Bankhead, A., Jeng, S., Menachery, V. D., Proll, S., Belisle, S. E., . . . . Shukla, A. K. (2013). Mechanisms of severe acute respiratory syndrome coronavirus-induced acute lung injury. MBio, 4(4):800271-13. doi:10.1128/mBio.00271-13

Hoffmann, M., Kleine-Weber, H., Schroeder, S., Kruger, N., Herrler, T., Erichsen, S., . . Nitsche, A. (2020). SARS-CoV-2 cell entry depends on ACE2 and TMPRSS2 and is blocked by a clinically proven protease inhibitor. Cell, 52(5), 731-733

V'kovski, P., Steiner, S., Gultom, M., Kelly, J. N., Russeil, J., Mangeat, B., ... Kratzel, A. (2020). Disparate temperature-de-pendent virus-host dynamics for SARS-CoV-2 and SARS-CoV in the human respiratory epithelium. bioRxiv. Retrieved December 7, 2002, from https://doi.org/10.1101 /2020.04. 27.062315.