‘MyA1c’ เซนเซอร์อัจฉริยะ ตรวจน้ำตาลสะสมในเลือด (ฮีโมโกลบินเอวันซี) ความแม่นยำสูง เอื้อประโยชน์ผู้ป่วยเบาหวาน

นิตยสาร Trust ฉบับที่ 68 | คอลัมน์ Health Focus

“เบาหวาน” เป็นโรคไม่ติดต่อเรื้อรังที่ปัจจุบันยังไม่มีวิธีการรักษาให้หายขาดได้ แต่สามารถควบคุมให้ผู้ป่วยเข้าสู่ระยะสงบของโรคได้โดยไม่แสดงอาการ และมีระดับน้ำตาลในเลือดอยู่ในค่าปกติ โดยผู้ป่วยจำเป็นต้องตรวจค่าน้ำตาลในเลือดอย่างสม่ำเสมอกับโรงพยาบาลซึ่งมีห้องปฏิบัติการที่ได้มาตรฐาน แต่ปัญหานี้กำลังจะคลี่คลาย เมื่อนักวิจัยไทย ศาสตราจารย์ ดร.เกศรา ณ บางช้าง อาจารย์ประจำวิทยาลัยแพทยศาสตร์นานาชาติจุฬาภรณ์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ และผู้อำนวยการศูนย์วิจัยค้นคว้าและพัฒนายา มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ได้ศึกษาวิจัยเพื่อพัฒนาเครื่องมือที่จะช่วยให้ผู้ป่วยหรือประชาชนทั่วไปสามารถตรวจน้ำตาล ซึ่งเป็นน้ำตาลสะสมในเลือดที่เรียกว่า ฮีโมโกลบินเอวันซี (Hemoglobin A1c) ได้อย่างง่าย ๆ ด้วยตนเอง นี่จึงเป็นที่มาของการสร้างต้นแบบนวัตกรรม “เซนเซอร์อัจฉริยะตรวจวัดระดับน้ำตาลสะสมในเลือด (MyA1c)” ที่ประสบความสำเร็จในเวทีประกวดงานวิจัยระดับโลก

ทำความรู้จักโรคเบาหวาน

แต่ก่อนที่จะลงลึกไปถึงเรื่องราวความสำเร็จของนวัตกรรม “เซนเซอร์อัจฉริยะตรวจวัดระดับน้ำตาลสะสมในเลือด (MyA1c)’ เพื่อให้เข้าใจความเจ็บป่วยของโรคเบาหวานมากขึ้น ศ. ดร.เกศราพาไปทำความรู้จักโรคนี้ว่า ในปัจจุบันทั่วโลกมีจำนวนผู้ป่วยเบาหวานกว่า 500 ล้านคน และมีผู้เสียชีวิต 1-2 ล้านคนต่อปี ซึ่งกว่า 90% ของเบาหวานเกิดจากตับอ่อนผิดปกติทำให้สร้างและหลั่งฮอร์โมนอินซูลินได้น้อยลง หรือเป็นภาวะดื้ออินซูลิน ทำให้การควบคุมน้ำตาลกลูโคสที่นำไปใช้ในอวัยวะต่าง ๆ เพื่อให้เกิดพลังงานมีความผิดปกติ เมื่อระดับน้ำตาลสูงเกินกว่าระดับปกติ จะส่งผลกระทบต่ออวัยวะทั่วร่างกาย น้ำตาลกลูโคสจะจับเม็ดเลือดขาวซึ่งทำหน้าที่ต่อต้านเชื้อโรค คนเป็นเบาหวานจึงติดเชื้อง่ายมาก บางคนมีอาการชาตามมือและเท้า ตาเป็นต้อ หัวใจทำงานหนักจากการที่น้ำตาลไปอุดตันเส้นเลือด รวมทั้งไตต้องทำงานหนักเพื่อขับน้ำตาลออกทางปัสสาวะมากขึ้น ทำให้แรงดันไตสูง

“ผู้ป่วยโรคเบาหวานซึ่งเป็นโรคที่รักษาไม่หายขาด จะต้องอยู่กับโรคนี้ให้ได้และใช้ชีวิตใกล้เคียงปกติที่สุด วิธีการรักษาปัจจุบันคือการใช้ยา โดยผู้ป่วยต้องให้ความร่วมมืออย่างดีในการปรับพฤติกรรมการบริโภคอาหาร ออกกำลังกายสม่ำเสมอให้อินซูลินทำงานได้ดีขึ้น เพื่อให้น้ำตาลในเลือดเข้าสู่ภาวะปกติที่สุด”

ภาวะเบาหวาน-การเจาะเลือด

ข้อสังเกตของอาการเริ่มต้นเป็นเบาหวานคือเหนื่อยง่าย ปัสสาวะบ่อย โดยเฉพาะกลางคืนอาจมี 3-4 ครั้ง ดื่มน้ำมาก กระหายน้ำ รับประทานอาหารมากขึ้น ชาตามมือและเท้า ตาพร่ามัว ซึ่งต้องรีบไปพบแพทย์เพื่อรับการวินิจฉัยโรค โดยจะมีการเจาะเลือดตรวจระดับน้ำตาลในเลือด เพื่อรับการรักษาได้ทันท่วงที ก่อนโรคจะลุกลามไปสู่ระยะรุนแรง

ปกติการเจาะเลือดตรวจน้ำตาลกลูโคสที่ทำประจำนั้น คือ การตรวจกลูโคสในเลือดเบื้องต้น ซึ่งสามารถตรวจเองได้ที่บ้าน โดยเครื่องตรวจซึ่งมีขายตามท้องตลาด โดยเจาะเลือดจากปลายนิ้ว หรือการตรวจโดยวิธีมาตรฐานโดยห้องปฏิบัติการของโรงพยาบาล โดยเจาะเลือดจากหลอดโลหิตดำ ซึ่งทั้งสองวิธีเป็นการตรวจที่ให้ผลที่อาจไม่ได้สะท้อนระดับน้ำตาลในเลือดที่ถูกต้อง เนื่องจากระดับน้ำตาลกลูโคสในเลือดจะผันแปรไปตามอาหารที่รับประทาน ผู้ป่วยจึงต้องงดอาหารตลอดคืนก่อนเจาะเลือดเพื่อไปตรวจหาค่าน้ำตาลกลูโคส ซึ่งอาจไม่สะดวกต่อผู้ป่วย

ดังนั้น จึงจำเป็นต้องตรวจน้ำตาลสะสมในเลือดคือฮีโมโกลบินเอวันซี (HbA1c) ควบคู่กันไป ซึ่งเป็นน้ำตาลกลูโคสที่จับกับเม็ดเลือดแดง (Glycosylated Hemoglobin) ผลการตรวจจะแสดงถึงระดับน้ำตาลสะสมในช่วงระยะเวลา 3 เดือน ซึ่งเป็นอายุขัยของเม็ดเลือดแดง โดยไม่ผันแปรตามอาหารที่รับประทาน ทำให้ได้ค่าที่เสถียรกว่าการตรวจน้ำตาลกลูโคส วิธีการตรวจน้ำตาลสะสมฮีโมโกลบินเอวันซีนั้น เป็นวิธีที่ยุ่งยาก ซับซ้อน ต้องการเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่มีราคาแพง จึงไม่สามารถตรวจได้ในโรงพยาบาลขนาดเล็ก หรือโรงพยาบาลชุมชน

นวัตกรรม MyA1c อำนวยความสะดวกผู้ป่วยเบาหวาน

ตามที่ ศ. ดร.เกศรากล่าวมา จากวิธีดั้งเดิมของการตรวจวัดฮีโมโกลบินเอวันซี ที่ดำเนินการได้เฉพาะในห้องปฏิบัติการ โดยใช้เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อนคือ HPLC (High Pressure Liquid Chromatography) เท่านั้น นำไปสู่การคิดค้นนวัตกรรม “เซนเซอร์อัจฉริยะตรวจวัดระดับน้ำตาลสะสมในเลือด (MyA1c)” พร้อมกับอธิบายลงรายละเอียดว่า นวัตกรรมนี้เป็นการตรวจวัดน้ำตาลกลูโคสที่ไปเกาะกับฮีโมโกลบินในเม็ดเลือดแดง

“ผู้ป่วยเบาหวานต้องการควบคุมระดับน้ำตาล จึงต้องมีการตรวจระดับน้ำตาลในเลือดอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้แพทย์สามารถควบคุมการรักษาและปรับชนิดและขนาดยาให้เหมาะสม นอกจากค่าตรวจฯ ราคาประมาณ 300 บาทต่อครั้งแล้ว ผู้ป่วยยังต้องเดินทางไปรับบริการที่โรงพยาบาล ทำให้ไม่สะดวกและยังมีค่าใช้จ่ายอื่น ๆ เพิ่มตามมา ยิ่งหากเป็นโรงพยาบาลขนาดเล็กอาจจะต้องส่งตัวอย่างเลือดไปตรวจในโรงพยาบาลหรือห้องปฏิบัติการที่สามารถตรวจได้ จากปัญหาดังกล่าว จึงเป็นที่มาของการพัฒนาเครื่องตรวจ Point-of-care test (POCT) ให้มีขนาดเล็ก ใช้งานง่าย ราคาเหมาะสม เพื่อให้ผู้ป่วยสามารถเข้าถึงได้อย่างกว้างขวาง สามารถตรวจได้เองที่บ้าน โดยนักวิจัยและทีมงานได้ร่วมกันวิจัยและพัฒนา ใช้ระยะเวลากว่า 1 ปี ในการทดสอบประเมินเปรียบเทียบกับค่าที่วัดโดยวิธีมาตรฐาน ในอาสาสมัครปกติ และผู้ป่วยเบาหวานที่มารับการรักษา ณ โรงพยาบาลธรรมศาสตร์เฉลิมพระเกียรติ พบว่ามีค่าความแม่นยำเกิน 95%”

สำหรับนวัตกรรม “เซนเซอร์อัจฉริยะตรวจวัดระดับน้ำตาลสะสมในเลือด (MyA1c)” ประกอบไปด้วย

- เครื่องเซนเซอร์วัดสัญญาณความต่างศักย์ของกระแสไฟฟ้า (Electrochemical Detector) วัดน้ำตาลสะสมฮีโมโกลบินเอวันซี (HbA1c) และระดับฮีโมโกลบินทั้งหมด (Total Hemoglobin) ในเม็ดเลือดแดง
- แผ่นอิเล็กโทรด (Electrode) ทําจาก Multiwall Carbon Nanotubes เคลือบด้วยอนุภาคนาโนทองคำที่มีขนาดเล็ก (Gold-Nanoparticle) เพื่อให้มีพื้นผิววัดความต่างศักย์ได้โดยมีความไว (Sensitivity) เตรียมจากเปลือกผลไม้เสาวรส ซึ่งมีข้อดีที่ไม่ทำลายสิ่งแวดล้อมต่างจากการใช้สารเคมี และยังสร้างประโยชน์จากของเหลือใช้ (Waste Product) ต้องเจาะเลือดหยดลงบนอิเล็กโทรดก่อนเสียบเข้าเครื่องเซนเซอร์ที่ต่อกับโทรศัพท์มือถือที่มีแอปพลิเคชัน MyA1c
- แอปพลิเคชัน MyA1c ติดตั้งได้ในโทรศัพท์มือถือของผู้ป่วย เพื่อทำหน้าที่อ่านค่าจากเครื่องเซนเซอร์ภายใน 30 วินาที ก่อนแสดงผลระดับน้ำตาลสะสมในเลือด ซึ่งจะวิเคราะห์ให้ว่าผู้ป่วยควบคุมระดับน้ำตาลได้ดีเพียงใด โดยแสดงค่าเป็นเปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับปริมาณของฮีโมโกลบินทั้งหมดในเม็ดเลือดแดง

ทั้งนี้ ผลการตรวจที่ได้รับจะนำไปให้แพทย์วินิจฉัยเพื่อการรักษาต่อไป

จากเครื่องต้นแบบสู่คลินิกชุมชนและคนทั่วไป

ความตั้งใจของ ศ. ดร.เกศราและทีมวิจัยของมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ซึ่งประกอบด้วยวิทยาลัยแพทยศาสตร์นานาชาติจุฬาภรณ์ คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี และคณะแพทยศาสตร์แล้ว คือหลังจากทำเครื่องต้นแบบที่ปัจจุบันยังมีราคาค่อนข้างสูง การดำเนินการโครงการต่อจากไปนี้ จะมีการพัฒนาในเชิงพาณิชย์ให้ราคาลดลงมาอยู่ในระดับที่ประชาชนทั่วไป และผู้ป่วยสามารถเข้าถึงได้ในราคาที่เหมาะสม

“ปัจจุบันมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ได้ลงนามความร่วมมือทางวิชาการกับ K-MEDI Hub สาธารณรัฐเกาหลี ซึ่งเป็นสถาบันของรัฐที่ทำการวิจัยเพื่อพัฒนายาและเครื่องมือการแพทย์ที่มีชื่อเสียงระดับโลก และคาดหวังว่าภายในสิ้นปี 2567 จะสามารถผลิตเครื่องตรวจที่ออกใช้งานได้ในระดับกว้าง โดยคาดหวังว่าระดับราคาจะปรับลดประมาณ 1,500-2,000 บาทพร้อมแผ่นอิเล็กโทรด 100 ชิ้น ซึ่งหากได้ราคาที่เหมาะสมแล้ว ขั้นตอนต่อไปจะทำการขอทุนสนับสนุนเพื่อเป็นค่าใช้จ่ายในการผลิตเครื่องมือ เพื่อแจกจ่ายแก่คลินิกสาธารณสุขของรัฐ และกรณีผู้ป่วยทั่วไปที่ต้องการหาซื้อไปใช้งานส่วนตัวก็สามารถทำได้ โดยการซื้อผ่านโรงพยาบาล หรือคลินิกสาธารณสุขของรัฐที่มีเครื่องนี้ใช้งาน ส่วนแผ่นอิเล็กโทรดที่ไปกับเครื่องหากหมดลงก็ซื้อเพิ่มเติมได้ เพราะราคาประมาณชิ้นละ 10 บาทเท่านั้น”

นวัตกรรม MyA1c รับรางวัลจากเจนีวาในเวทีโลก

นอกจากนี้ ศ. ดร.เกศรายังเล่าว่า ก่อนหน้านี้ไม่เคยทำงานวิจัยเพื่อสร้างนวัตกรรมมาก่อน ที่ผ่านมาจะเป็นการทำงานวิจัยและตีพิมพ์บทความงานวิจัยในวารสารวิชาการในสาขาเภสัชวิทยาและการพัฒนายา ซึ่งอาจมีการนำข้อมูลจากงานวิจัยไปใช้เป็นประโยชน์ในทางสาธารณสุข ดังนั้น ผลงานนวัตกรรม “เซนเซอร์อัจฉริยะตรวจวัดระดับน้ำตาลสะสมในเลือด (MyA1c)” จึงเป็นงานวิจัยเพื่อนวัตกรรมชิ้นแรก และเลือกส่งเข้าประกวดสิ่งประดิษฐ์และนวัตกรรมเวทีที่ใหญ่ที่สุดของโลก จัดขึ้นประจำทุกปีที่นครเจนีวา ประเทศสหพันธ์สาธารณรัฐสวิตเซอร์แลนด์ โดยในปี พ.ศ. 2566 ที่ผ่านมา คืองาน “The 48th International Exhibition of Inventions Geneva” และได้รับรางวัลเหรียญทองเกียรติยศ (Gold Medal with the Congratulations of the Jury)

“พวกเราดีใจและภาคภูมิใจมาก ๆ เพราะเป็นผลงานที่สร้างสรรค์โดยคนไทยในเวทีโลก และสามารถคว้ารางวัลเหรียญทองเกียรติยศนี้มาได้ ซึ่งมาจากหลายองค์ประกอบ อาทิเช่น ประโยชน์ของผลงานที่นำไปใช้ในวงกว้างได้ รวมทั้งนวัตกรรมฯ นี้ ได้รับการจดอนุสิทธิบัตรแล้ว และยังตีพิมพ์ผลงานในวารสารชั้นนำระดับ Quartile 1 มาแล้ว 2 ฉบับ คือ PLOS ONE และ Journal of the Electrochemical Society (JES)

ในฐานะนักวิจัยแล้ว เวลาคิดที่จะทำงานวิจัยในเรื่องใด จะต้องคำนึงถึงว่างานที่จะทำสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้จริง ไม่ใช่เพื่อการตีพิมพ์และได้ตำแหน่งทางวิชาการเท่านั้น ซึ่งงานบางอย่างอาจจะใช้เวลานานกว่าจะนำไปใช้จริง เช่น การพัฒนายาสำหรับมะเร็งท่อน้ำดีที่เราทำกันมาสิบกว่าปีแล้ว โดยได้ทำควบคู่ไปกับนวัตกรรมบางชนิดที่ได้ผลและใช้เวลาไม่นานสร้างเป็นผลิตภัณฑ์ออกมา ซึ่งโจทย์ของทุกงานวิจัย คือจะต้องคิดถึงปัญหา มองปัญหาให้ออก และหาทางลดช่องว่างของปัญหาให้ได้”

MyA1c ที่ไม่ได้จบแค่เบาหวาน แต่ยังต่อยอดสู่การวัดค่าเลือดอื่น ๆ

เนื่องจากก่อนที่จะมาพัฒนานวัตกรรม MyA1c นี้ ศ. ดร.เกศราเป็นหนึ่งในทรัพยากรด้านการแพทย์ของวิทยาลัยแพทยศาสตร์นานาชาติจุฬาภรณ์ ที่มีองค์ความรู้ด้านเภสัชวิทยา พร้อมกับทำวิจัยและพัฒนายาต่าง ๆ เพื่อแก้ปัญหามาลาเรียดื้อยาอย่างต่อเนื่อง รวมทั้งการวิจัยยาสำหรับควบคุมมะเร็งท่อน้ำดี เป็นหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์ที่ได้รับการจัดอันดับอยู่ใน “Top 2% World’s Scientists” ปี 2020 2021 และ 2022 โดยมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด สหรัฐอเมริกา และเคยได้รับรางวัล “นักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ” ปี 2564 สาขาวิทยาศาสตร์เคมีและเภสัช มีแผนต่อยอดงานวิจัยเพื่อสร้างนวัตกรรมเพื่อใช้ประโยชน์ทางการแพทย์อื่น ๆ เช่น การตรวจการทำงานของเอนไซม์ G6PD (Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase) ในเม็ดเลือดแดงกรณีผู้ป่วยจะต้องได้รับยาที่เสี่ยงต่อการทำให้เม็ดเลือดแดงแตก (Intravascular Hemolysis) การตรวจประสิทธิภาพการทำงานของไต การตรวจวัดระดับยาและสารพิษในเลือด เป็นต้น

ช่องทางสนับสนุนทุนวิจัย : สำหรับการดำเนินงานวิจัยชิ้นนี้ได้รับทุนสนับสนุนจากสำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) และยินดีเปิดรับทุนสนับสนุนเพิ่มเติมจากหน่วยงานอื่น ๆ ไม่ว่าจะเป็นบริษัท ห้างร้าน ภาคเอกชน หรือประชาชนทั่วไป