รางวัลเกียรติยศ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ศาสตราจารย์ ดร. ประพนธ์ วิไลรัตน์
(Professor Dr. Prapon Wilairat)

เมธีวิจัยอาวุโส สกว. ปี พ.ศ. 2543 สาขาชีวเคมี

ประวัติส่วนตัว

เกิดเมื่อวันที่ 30 มิถุนายน 2487 กรุงเทพมหานคร สำเร็จการศึกษา ชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 จากโรงเรียน St. David Preparatory School เมืองลอนดอน ประเทศอังกฤษ และสำเร็จการศึกษา ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 จากโรงเรียน Alexandra Grammar School ประเทศสิงคโปร์ จากนั้น ได้รับทุนโคลัมโบ จากรัฐบาลประเทศออสเตรเลีย ในปี พ.ศ. 2506-2509 ไปศึกษาในสาขาวิชาเคมี ณ มหาวิทยาลัยออสเตรเลียเนชั่นแนล เมืองแคนเบรา หลังจากสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรี เกียรตินิยมอันดับสองแล้ว ได้รับทุนมูลนิธิร็อกกี้เฟลเลอร์ ไปศึกษาต่อในมหาวิทยาลัยโอเรกอน ประเทศสหรัฐอเมริกา จนสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอก สาขาชีวเคมี ในปี พ.ศ. 2517

ประวัติการทำงาน

ปี พ.ศ. 2517 เข้ารับราชการเป็นอาจารย์วิสามัญ ประจำภาควิชาชีวเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ได้รับการแต่งตั้งเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ ในปี พ.ศ. 2520 รองศาสตราจารย์ในปี พ.ศ. 2524 และศาสตราจารย์ในปี พ.ศ. 2541 เคยดำรงตำแหน่งหัวหน้าภาควิชาชีวเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ระหว่างปี พ.ศ. 2531-2534 ปัจจุบันดำรงตำแหน่ง รองผู้อำนวยการสถาบันวิจัยและพัฒนา วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยมหิดล นอกจากนี้ยังได้ปฏิบัติงาน ในหน้าที่อื่นๆ อีก เช่น ประธานสาขาชีวเคมี ของสมาคมวิทยาศาสตร์แห่งประเทศไทยฯ ระหว่างปี พ.ศ. 2531-2533 บรรณาธิการวารสาร Journal of Science Society of Thailand ระหว่างปี พ.ศ. 2534-2535 และกรรมการบรรณาธิการวารสาร Asia Pacific Journal of Molecular Biology and Biotechnology ระหว่างปี พ.ศ. 2537-ปัจจุบัน จากการสอนและการทำวิจัย อย่างต่อเนื่องตลอดมา ทำให้ ศ.ดร. ประพนธ์ วิไลรัตน์ ได้รับรางวัล มหาวิทยาลัยมหิดล สาขาการวิจัย ในปี พ.ศ. 2530 รางวัลมหาวิทยาลัยมหิดล สาขาความเป็นครู ในปี พ.ศ. 2535 รางวัลผลงานวิจัยดีเยี่ยม จากสภาวิจัยแห่งชาติ ในปี พ.ศ. 2538 เป็นผู้ร่วมคณะ ในโครงงานที่ได้รับรางวัลที่ 1 ผลงานประดิษฐ์คิดค้นยอดเยี่ยม จากสภาวิจัยแห่งชาติ ในปี พ.ศ. 2539 รางวัลนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขาเคมีเภสัช จากสภาวิจัยแห่งชาติ ในปี พ.ศ. 2539 ได้รับเลือกเป็นเมธีวิจัยอาวุโส สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย พ.ศ. 2539 รางวัลนักวิทยาศาสตร์ดีเด่นประจำปี พ.ศ. 2540 จากมูลนิธิส่งเสริมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ในพระบรมราชูปถัมภ์ และรางวัลศิษย์เก่าดีเด่น จากมหาวิทยาลัยโอเรกอน ประเทศสหรัฐอเมริกา

ผลงานวิจัยโดยสรุป

ศ.ดร. ประพนธ์ วิไลรัตน์ มีความสนใจในโรค 2 ชนิด ที่พบมากในประเทศไทย คือ มาลาเรีย และธาลัสซีเมีย

ธาลัสซีเมียเป็นโรคโลหิตจาง แต่พยาธิสรีรวิทยาที่สำคัญในผู้ป่วย ธาลัสซีเมียคือ การเกิดสภาวะ oxidative stress ทั้งในเม็ดเลือดแดง และทั่วไปในร่างกายของผู้ป่วย ในเม็ดเลือดแดงนั้นสภาวะ oxidative stress เกิดจากความไม่สมดุลในปริมาณของ สายโกลบิน และมีสายโกลบินมาเกาะที่ด้านในของผนังเซลล์ ทำให้สมบัติของเซลล์ เม็ดเลือดแดงเปลี่ยนไป อาทิ มีแคลเซียมเข้าเซลล์มากขึ้น มีน้ำหลั่งออกจากเซลล์ และมีการเปลี่ยนแปลงที่โครงสร้างผนังเซลล์ทั้งส่วนที่เป็นลิปิด และโปรตีน จึงทำให้ ผนังด้านนอกของเซลล์ก่อปฏิกิริยากับซีรั่ม ทำให้เกิดอาการที่เรียกว่า thalassemic red blood cell immunocoagulopathy ดังนั้นจึงได้ศึกษาในรายละเอียด ระดับ โมเลกุลของเยื่อหุ้มเซลล์เม็ดเลือดแดง จากผู้ป่วยโรคธาลัสซีเมีย จากการใช้เทคนิค โฟลซัยโตมิเตอร์ และแอนติบอดีที่จำเพาะต่อโปรตีน ไกลโคฟอรินบนผนังเซลล์ เม็ดเลือดแดง ได้พบว่ามีเวซิเคิลส์อยู่ในกระแสเลือด ของผู้ป่วยธาลัสซีเมียมากกว่า คนปกติ เวซิเคิลส์เหล่านี้มีคุณสมบัติเร่งการแข็งตัวของเลือด และสามารถกระตุ้น ระบบคอมพลีเมนต์ นอกจากนี้การศึกษาวิจัยทางอณูชีววิทยา พบว่าบ่อยครั้งที่ ความสัมพันธ์ระหว่าง genotype กับ phenotype ไม่ไปด้วยกัน กล่าวคือในผู้ป่วย ซึ่งมีการกลายพันธุ์ในโกลบินยีนแบบเดียวกัน แต่ความรุนแรงของอาการ ไม่เหมือนกัน จึงต้องมีการวิจัยถึงปัจจัยอื่นๆ ที่กำหนดความรุนแรงของโรคธาลัสซีเมีย พบว่าการสร้าง mRNA ของเบตาโกลบินลดต่ำ ในผู้ป่วยเบตาธาลัสซีเมีย/ฮีโมโกลบินอี (Beta-thalassemia/Hb E) ทำให้ แอลฟา/เบตา mRNA ratio สูงขึ้น ถึงแม้ว่าผู้ป่วย จะมี genotype เหมือนกัน ความรู้ที่ได้จะเป็นประโยชน์เมื่อมีการนำวิธีการรักษาโรค ธาลัสซีเมียด้วยยีน (gene therapy) มาใช้ในอนาคต

อุปสรรคสำคัญในการควบคุมโรคมาลาเรีย คือการดื้อต่อยาของเชื้อ Plasmodium falciparum ดังนั้นจึงมีความจำเป็นที่จะต้องพัฒนายาต้านมาลาเรียชนิดใหม่ๆ ขึ้นมา รวมทั้งการค้นคว้าหาเป้าหมายของยาในเชือมาลาเรีย เช่นศึกษาเอ็นไซม์ที่เชื้อมาลาเรีย ใช้ในการเพิ่มจำนวนสารพันธุกรรม พบว่าอนุพันธ์ของ 3.6-diamino-9-anilinoacridines สามารถฆ่าเชื้อมาลาเรีย โดยยับยั้งเอนไซม์ DNA topoisomerase II นอกจากนี้ยังได้ศึกษา กลไกการออกฤทธิ์ของยาชนิดอื่นๆ เช่น artemisinin ทั้งในเม็ดเลือดแดงปกติ และเม็ดเลือด แดงของผู้ป่วยธาลัสซีเมีย พบว่าเม็ดเลือดแดงของผู้ป่วยแอลฟาธาลัสซีเมีย (Alpha-thalassemia) สามารถทำลายประสิทธิภาพของยา artemisinin ได้

ภาวะการตายแบบอะพอพโทลิส (apoptosis) ซึ่งพบได้ทั้งในภาวะสมดุล (homeostasis) และในโรคหรือพยาธิสภาพต่างๆ นั้นปัจจัยหนึ่งที่ทำให้เซลล์ตาย โดยอะพอพโทลิสคือ สภาวะ oxidative stress ได้พบว่าซีรั่มผู้ป่วยธาลัสซีเมียที่มีสภาวะ oxidative stress ทำให้เซลล์บุผนัง หลอดเลือดตาย โดยขบวนการอะพอพโทลีสได้ ดังนั้นการศึกษาการตายแบบอะพอพโทลิส ทั้งในด้านกลไกการเกิด และการหาสารตัวกลางจึงเป็นงานวิจัย ที่จะนำไปสู่การประยุกต์ใช้ สารต้านฤทธิ์ (inhibitors) ในการรักษาผู้ป่วยธาลัสซีเมียได้

งานวิจัยในอนาคต

การดำเนินการวิจัยเพื่อค้นหายาใหม่ๆ ในการรักษาโรคมาลาเรียนั้น จะมุ่งเน้นไปที่ ขบวนการเมตาโบลิสม ที่จำเพาะในเชื้อมาลาเรีย เชื้อมาลาเรียทำลายฮีโมโกลบิน ของเม็ดเลือดแดง ในออร์กาแนล (organelle) ที่เป็นกรดเรียกว่า Food vacuole เพื่อใช้กรดอะมิโนเป็นอาหาร ส่วน heme ที่เป็นพิษต่อเชื้อมาลาเรีย จะถูกแปรเปลี่ยนไปเป็นโพลีเมอร์ จากความรู้ทางอณูชีววิทยา เกี่ยวกับเอนไซม์ ย่อยสลายฮีโมโกลบินชนิด plasmepsins ใน food vacuole ของเชื้อมาลาเรีย จะสามารถนำไปเป็นแนวทาง ในการศึกษายาชนิดใหม่ ซึ่งจำเพาะต่อเชื้อมาลาเรีย การทดลองที่ผ่านมาพบว่า สารเคมีชนิด acridine สามารถฆ่าเชื้อมาลาเรียได้ โดยมีเป้าหมายอยู่ที่เอนไซม์ DNA topoisomerases สารเคมีชนิดนี้ สามารถสะสมในออร์กาแนล ที่เป็นกรดของเซลล์ ถ้าทำการดัดแปลงโครงสร้างบางส่วน ของสารเคมี acridine สารนี้จะสามารถมีฤทธิ์ ระงับขบวนการเกิดโพลิเมอร์ของ heme ภายใน food vacuole ของเชื้อได้ นอกจากนี้ยังมีการศึกษาค้นคว้า หาสารเคมีที่ลดการดื้อ ต่อยาต้านมาลาเรีย chloroquine และศึกษาการทำงานของเอนไซม์ protease ที่เกี่ยวข้องกับการรุกราน เข้าเซลล์เม็ดเลือดแดง ของเชื้อมาลาเรียด้วย ซึ่งจะเป็นเป้าหมายหนึ่ง ของยารักษามาลาเรียในอนาคต

ความรู้ความเข้าใจถึงพยาธิสรีรวิทยา ของโรคธาลัสซีเมียในระดับโมเลกุล ยังล้าหลังความรู้เรื่อง การกลายพันธุ์ของยีน ของโปรตีนโกลบินเป็นอย่างมาก ในคนที่เป็นโรคนี้ มีเม็ดเลือดแดงที่มีอายุสั้นกว่าคนปกติ เนื่องจากสภาวะ oxidative stress เกิดจากความไม่สมดุล ในปริมาณของสายโกลบิน และมีสายโกลบินมาเกาะที่ด้านในของผนังเซลล์ ทำให้สมบัติของเซลล์เม็ดเลือดแดงเปลี่ยนไป หนึ่งในบรรดาเอนไซม์ที่อยู่ที่ผิวเม็ดเลือดแดง ที่ได้รับผลกระทบโดยภาวะนี้คือ เอนไซม์ Ca²⁺-ATPase ดังนั้นการศึกษาเอนไซม์ชนิดนี้ ที่ได้จากเม็ดเลือดแดงผู้ป่วย รวมทั้งเปรียบเทียบคุณสมบัติ ที่ได้จากการจำลองภาวะ oxidative stress ในหลอดทดลอง จะนำไปสู่การพัฒนายา และการรักษา ที่ทำให้ผู้ป่วยมีชีวิตที่ดีขึ้น

อย่างไรก็ตาม ความรู้ความเข้าใจ ในขบวนการกลายพันธุ์ของยีนดังกล่าว ไม่เพียงพอที่จะใช้เป็นเครื่องมือ ทำนายความรุนแรงของโรคโลหิตจางธาลัสซีเมียได้ ยังมีปัจจัยอื่นมาเกี่ยวข้อง เช่น กระบวนการสร้าง และแปลรหัสของ RNA และการกลายพันธุ์ใน enhancer sequence ซึ่งจำเป็นต้องได้รับการทำความเข้าใจมากขึ้น

จากหนังสือ เมธีวิจัยอาวุโส สกว. 2543. TRF Senior Research Scholar 2000.

สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย. [ISBN 974-8196-85-2] หน้า 40-43