“เสียง” ทำลายไวรัส? การศึกษาใหม่พบว่าอัลตราซาวด์ทำให้ COVID-19 และไข้หวัดใหญ่แตก
แทนที่จะยับยั้งไวรัสด้วยยา หรือกระตุ้นภูมิคุ้มกันด้วยวัคซีน การทำลายไวรัสด้วย "พลังของเสียง" เป็นการวิจัยที่ดูเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์ แต่กำลังได้รับความสนใจในฐานะบทความวิทยาศาสตร์ที่แท้จริง
ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยเซาเปาโลในบราซิลและที่อื่น ๆ ได้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการใช้คลื่นเสียงอัลตราซาวด์ความถี่สูงเพื่อทำลายโครงสร้างของ SARS-CoV-2 ซึ่งเป็นไวรัสที่ทำให้เกิด COVID-19 และไวรัสไข้หวัดใหญ่ H1N1 ผลการวิจัยถูกตีพิมพ์ใน Scientific Reports และรายงานโดย Phys.org และ FAPESP
จุดสำคัญคือ อัลตราซาวด์ไม่ได้ "เผาไวรัสด้วยความร้อน" หรือ "ทำลายไวรัสด้วยสารเคมีเหมือนยา" ทีมวิจัยได้ให้ความสำคัญกับปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "การสั่นพ้องเสียง" ซึ่งคลื่นเสียงทำให้โครงสร้างของอนุภาคไวรัสสั่นสะเทือนจนเยื่อหุ้มและเปลือกนอกไม่สามารถทนได้
แนวคิดในการทำลายไวรัสด้วย "เสียงกรีดร้อง"
รายงานระบุว่า กลไกนี้เปรียบเสมือนการต่อสู้กับไวรัสด้วยเสียงกรีดร้อง แน่นอนว่าไม่ใช่การที่มนุษย์ตะโกนเสียงดังแล้วไวรัสจะแตก แต่เป็นการใช้คลื่นเสียงอัลตราซาวด์ที่มีความถี่สูงซึ่งมนุษย์ไม่ได้ยิน
ในการศึกษาครั้งนี้ ได้มีการพิจารณาอัลตราซาวด์ความถี่สูงที่ 3-20MHz ซึ่งใกล้เคียงกับความถี่ที่ใช้ในการวินิจฉัยภาพทางการแพทย์ ในขณะที่กลไกต่างจากอัลตราซาวด์ที่ใช้ในการทำความสะอาดหรือฆ่าเชื้อ ซึ่งใช้ปรากฏการณ์ "คาวิเทชัน" ที่ฟองอากาศขนาดเล็กในของเหลวพังทลายอย่างรุนแรง คาวิเทชันมีพลังมากแต่สามารถทำลายเนื้อเยื่อชีวภาพรอบข้างได้ง่าย
ทีมวิจัยมุ่งเป้าไปที่การสะสมพลังงานการสั่นสะเทือนในอนุภาคไวรัสเองด้วยอัลตราซาวด์ในย่าน MHz แทนที่จะใช้การทำลายล้างด้วยฟองอากาศที่พังทลายด้วยความถี่ต่ำ เยื่อหุ้มที่ห่อหุ้มไวรัสจะสั่นสะเทือน บิดเบี้ยว และสุดท้ายแตกออก นักวิจัยเปรียบเทียบสิ่งนี้กับ "ผลป๊อปคอร์น" ที่ระเบิดจากภายใน
การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่ยืนยันใน SARS-CoV-2 และ H1N1
บทความวิจัยรายงานว่า ทั้ง SARS-CoV-2 และไวรัสไข้หวัดใหญ่ H1N1 มีการเปลี่ยนแปลงขนาดและโครงสร้างของอนุภาคหลังจากการฉายอัลตราซาวด์
ในกรณีของ SARS-CoV-2 อนุภาคไวรัสที่ไม่ได้รับการรักษาแสดงการกระจายขนาดที่ค่อนข้างสม่ำเสมอ แต่หลังจากการรักษาด้วยอัลตราซาวด์มีการปรากฏของยอดที่แสดงถึงชิ้นส่วนขนาดเล็กกว่า ซึ่งบ่งชี้ว่าอนุภาคไวรัสอาจถูกแยกส่วนหรือแตกเป็นชิ้นๆ ในกรณีของ H1N1 มีการระบุว่าไม่มีสัญญาณอนุภาคที่ชัดเจนในช่วงที่วัดได้หลังการรักษา ซึ่งอาจบ่งบอกถึงการพังทลายของโครงสร้างที่กว้างขวางมากขึ้น
การสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนและกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมแสดงให้เห็นว่า ขอบนอกของ SARS-CoV-2 พังทลาย มีการเกิดรอยบุ๋มและรอยแตกบนพื้นผิว และอนุภาคไวรัสที่เคยเรียบเนียนเปลี่ยนเป็นรูปทรงที่ไม่สม่ำเสมอ ผลลัพธ์นี้แสดงให้เห็นว่าไม่เพียงแค่ขนาดที่เปลี่ยนไป แต่โครงสร้างเยื่อหุ้มและพื้นผิวที่สำคัญต่อการติดเชื้อก็ถูกทำลายด้วย
การติดเชื้อก็ลดลง แต่ยังเป็นการศึกษาในหลอดทดลอง
หากโครงสร้างถูกทำลายเพียงอย่างเดียว อาจพูดได้ว่า "แค่รูปลักษณ์เปลี่ยนไป" สิ่งสำคัญคือว่ามันนำไปสู่การลดลงของความสามารถในการติดเชื้อหรือไม่
ทีมวิจัยได้ทำการติดเชื้อ SARS-CoV-2 ที่ผ่านการรักษาด้วยอัลตราซาวด์ในเซลล์ และตรวจสอบสัญญาณของโปรตีนสไปค์ของไวรัสและ RNA สองสายที่เป็นตัวบ่งชี้การจำลอง พบว่าในเงื่อนไขเฉพาะ สัญญาณที่บ่งบอกถึงการติดเชื้อหรือการจำลองถูกลดลงอย่างมาก โดยเฉพาะในเงื่อนไขใกล้เคียงกับ 7.5MHz ที่แสดงผลอย่างแข็งแกร่ง โดยใน SARS-CoV-2 ชนิดป่า สัญญาณของแอนติเจนไวรัสหรือการจำลองหายไปเกือบหมด
อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องอ่านอย่างระมัดระวัง การศึกษาครั้งนี้เป็นการศึกษาในหลอดทดลองหรือใช้เซลล์เพาะเลี้ยงเป็นหลัก ยังต้องมีการตรวจสอบว่าจริง ๆ แล้วสามารถทำลายไวรัสในร่างกายมนุษย์ได้อย่างปลอดภัยและเพียงพอหรือไม่ และสามารถส่งอัลตราซาวด์ไปยังไวรัสที่อยู่ในปอด จมูก เลือด หรือเนื้อเยื่อได้อย่างปลอดภัยหรือไม่
ยังเร็วเกินไปที่จะสรุปว่า "สามารถรักษา COVID-19 หรือไข้หวัดใหญ่ด้วยอัลตราซาวด์ได้" ในขณะนี้ ควรเข้าใจว่าเป็นเพียง "การเห็นความเป็นไปได้ที่อัลตราซาวด์อาจทำลายอนุภาคไวรัสทางกายภาพและลดความสามารถในการติดเชื้อภายใต้เงื่อนไขเฉพาะ"
ทำไมเฉพาะไวรัสที่ถูกทำลาย แต่เซลล์ไม่ถูกทำลายง่าย
เหตุผลที่การศึกษานี้ได้รับความสนใจไม่ใช่เพียงเพราะไวรัสถูกทำลาย การใช้พลังงานที่แรงสามารถทำลายหลายสิ่งได้ ปัญหาคือว่าจะสามารถเล็งเป้าไปที่ไวรัสโดยไม่ทำลายร่างกายได้หรือไม่
ตามคำอธิบายของทีมวิจัย กุญแจสำคัญอยู่ที่ "รูปทรง" และ "ขนาด" ไวรัสที่มีเยื่อหุ้มที่มีรูปร่างใกล้เคียงกับทรงกลมสามารถดูดซับพลังงานอัลตราซาวด์ในความถี่เฉพาะได้ง่าย พลังงานเสียงสะสมอยู่ภายในอนุภาคและสร้างความเครียดทางกลไกในเปลือกนอกหรือเยื่อหุ้ม ผลที่ได้คืออนุภาคไวรัสบิดเบี้ยว แตก และสูญเสียโครงสร้างที่จำเป็นต่อการติดเชื้อ
ในขณะที่เซลล์โฮสต์มีขนาดใหญ่กว่าไวรัสมากและมีโครงสร้างที่แตกต่างกัน จึงเชื่อว่าดูดซับพลังงานในสนามเสียงเดียวกันได้ยากกว่า บทความวิจัยเน้นย้ำว่าไม่ใช่กลไกที่ฟองอากาศพังทลายและทำลายรอบข้างอย่างไม่เลือกหน้าเหมือนคาวิเทชันความถี่ต่ำ แต่เป็นกลไกที่ไม่ใช้ความร้อนหรือสารเคมีโดยการสั่นพ้องในย่าน MHz
อย่างไรก็ตาม การที่จะยืนยันว่า "ไม่มีผลกระทบต่อเซลล์เลย" จำเป็นต้องมีการตรวจสอบในเซลล์ชนิดต่าง ๆ เนื้อเยื่อ โมเดลสัตว์ และสุดท้ายคือการทดลองทางคลินิก หากคิดถึงการประยุกต์ใช้ทางการแพทย์ จะต้องตรวจสอบความถี่ กำลัง เวลาในการฉาย จุดฉาย การลดทอนในเนื้อเยื่อ การเกิดความร้อน และผลกระทบต่อการตอบสนองของภูมิคุ้มกัน
มีโอกาสที่ได้ผลกับไวรัสกลายพันธุ์หรือไม่
หนึ่งในจุดที่นักวิจัยคาดหวังคือวิธีนี้ไม่ขึ้นอยู่กับลำดับพันธุกรรมของไวรัส แต่ขึ้นอยู่กับรูปร่างทางกายภาพ
ยาต้านไวรัสมักมุ่งเป้าไปที่เอนไซม์หรือโปรตีนเฉพาะของไวรัส ดังนั้นหากมีการกลายพันธุ์ที่เปลี่ยนรูปร่างของเป้าหมาย ผลอาจลดลง วัคซีนก็เช่นกัน หากตำแหน่งที่ภูมิคุ้มกันรับรู้เปลี่ยนไป ประสิทธิภาพในการป้องกันการติดเชื้ออาจลดลง
ในทางกลับกัน การทำลายทางกายภาพด้วยการสั่นพ้องเสียงใช้ประโยชน์จากลักษณะโครงสร้างใหญ่ที่ไวรัสมีอนุภาคใกล้เคียงกับทรงกลมและมีเยื่อหุ้ม ในทางทฤษฎี แม้ว่าบางส่วนของโปรตีนสไปค์จะกลายพันธุ์ แต่หากสมบัติทางกายภาพของอนุภาคโดยรวมไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก ผลอาจยังคงอยู่
อย่างไรก็ตาม บทความวิจัยยังแสดงให้เห็นว่ามีความแตกต่างในความไวต่อ SARS-CoV-2 ชนิดป่า สายพันธุ์แกมมา และสายพันธุ์เดลตา โดยเฉพาะในสายพันธุ์แกมมาและเดลตา มีการตรวจพบสัญญาณที่เหลืออยู่ในบางเงื่อนไข ซึ่งบ่งชี้ว่าการตั้งค่าความถี่ที่เหมาะสมมีความสำคัญ ดังนั้นควรมองว่า "ไม่ใช่ว่าไร้ข้อจำกัดจากการกลายพันธุ์" แต่ "เงื่อนไขที่เหมาะสมอาจเปลี่ยนไปตามสายพันธุ์กลายพันธุ์"
ระยะห่างจากการแพทย์อัลตราซาวด์ที่มีอยู่
อัลตราซาวด์ทางการแพทย์ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการตรวจสุขภาพของหญิงตั้งครรภ์ หัวใจ ช่องท้อง และหลอดเลือด เป็นเทคโนโลยีที่ไม่รุกรานและไม่ใช้รังสีในการวินิจฉัยภาพ ดังนั้นจึงมีความคาดหวังว่า "สามารถรักษาไวรัสด้วยเครื่องที่มีอยู่ในโรงพยาบาลแล้วหรือไม่"
อย่างไรก็ตาม การใช้ในการวินิจฉัยและการให้พลังงานในตำแหน่งที่ต้องการเพื่อการรักษาเป็นปัญหาที่แตกต่างกัน อัลตราซาวด์สำหรับการวินิจฉัยถูกออกแบบมาเพื่อให้ได้ภาพ และไม่ได้ถูกปรับให้เหมาะสมเพื่อให้เกิดการสั่นพ้องทำลายอนุภาคไวรัสเพื่อการรักษา การใช้เงื่อนไขที่ใช้ในการวิจัยในเนื้อเยื่อที่ซับซ้อนของร่างกายมนุษย์อาจต้องการการออกแบบอุปกรณ์เฉพาะและโปรโตคอลการฉาย
นอกจากนี้ ในกรณีของการติดเชื้อทางเดินหายใจ ไวรัสอยู่ในหลายตำแหน่ง เช่น จมูก ลำคอ ทางเดินหายใจ และปอด ปอดมีอากาศมาก ทำให้การส่งผ่านอัลตราซาวด์ยากขึ้น การส่งพลังงานไปยังเนื้อเยื่อลึกต้องประเมินผลกระทบต่อเนื้อเยื่อรอบข้างและการสะสมความร้อนอย่างรอบคอบ
ถึงกระนั้น ความคิดในการใช้กลยุทธ์ต้านไวรัสทางกายภาพมีเสน่ห์มาก เพราะอาจไม่ก่อให้เกิดการดื้อยา ใช้สารเคมีน้อยลง และไม่ขึ้นอยู่กับโปรตีนไวรัสเฉพาะ นักวิจัยยังคงดำเนินการทดสอบกับไวรัสที่มีเยื่อหุ้มอื่น ๆ เช่น ไข้เลือดออก ไข้ชิคุนกุนยา และไข้ซิกา
ความคาดหวังและการวิจารณ์ใน SNS
ข่าวนี้ถูกนำเสนอใน Reddit บน r/science และ r/Futurology การตอบสนองแสดงให้เห็นถึงความคาดหวังที่เหมาะสมกับข่าววิทยาศาสตร์ อารมณ์ขันของ SNS และข้อสงสัยที่ระมัดระวัง
สิ่งที่โดดเด่นคือ "นี่จะนำไปสู่การรักษาจริงหรือไม่" การพัฒนายาต้านไวรัสใช้เวลาและค่าใช้จ่ายมาก และการกลายพันธุ์ของไวรัสอาจทำให้ผลลดลง ดังนั้นความสนใจในวิธีการทางกายภาพที่แตกต่างจากยาเป็นธรรมชาติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเป็นเรื่องเกี่ยวกับการติดเชื้อที่คุ้นเคยอย่าง COVID-19 และไข้หวัดใหญ่ มีคนที่รับรู้ว่า "อาจเป็นทางเลือกใหม่สำหรับไวรัสทางเดินหายใจในอนาคต"
ในทางกลับกัน มีคำถามทางเทคนิคในช่องความคิดเห็น เช่น "ความถี่คืออะไร" และมีการตอบสนองที่ให้ความสำคัญกับเงื่อนไข 3-20MHz ที่ระบุในบทคัดย่อของบทความวิจัย และผลที่แข็งแกร่งที่เห็นในเงื่อนไขใกล้เคียงกับ 7.5MHz นี่เป็นมุมมองที่สำคัญมาก แม้ว่าอัลตราซาวด์จะมีหลายประเภท แต่กลไกการทำงานและความปลอดภัยของอัลตราซาวด์ความถี่ต่ำสำหรับการทำความสะอาดและอัลตราซาวด์ความถี่สูงสำหรับการวินิจฉัยภาพทางการแพทย์นั้นแตกต่างกัน
นอกจากนี้ ยังมีการล้อเลียนว่า "ทุกครั้งที่เป็นไข้หวัดใหญ่ต้องไปฝึกในภูเขาหรือไม่" ซึ่งอาจเกิดจากการเปรียบเทียบการทำลายไวรัสด้วยเสียงหรือเสียงกรีดร้องกับ "การตะโกน" ในเกมหรือแฟนตาซี เมื่อข่าววิทยาศาสตร์แพร่กระจายใน SNS การเปรียบเทียบเหล่านี้ช่วยให้เข้าใจได้ง่ายขึ้น แต่ก็