กำเนิดของไข้หวัดใหญ่สายพันธุ์ใหม่ H1N1 2009 ที่แท้คือการทำงานของโมเลกุล

1. กำเนิดของไข้หวัดใหญ่สายพันธุ์ใหม่ H1N1 2009 ที่แท้คือการทำงานของโมเลกุล ชุดที่ 1 เชื้อไวรัสเข้าสู่ร่างกายสิ่งมีชีวิตได้อย่างไร เอกสารนี้ จัดทำขึ้นเพื่อให้ประชาชน เข้าใจและเห็นว่า สาเหตุที่แท้จริงของไข้หวัดใหญ่สายพันธ์ใหม่ H1N1 2009 นั้น เป็นเรื่องของธรรมชาติ เป็นเรื่องของวิทยาศาตร์รอบตัวเราที่สามารถเข้าใจได้ จัดทำโดย หน่วยปฏิบัติการวิจัยเคมีคอมพิวเตอร์ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ทุนวิจัยโดย ทุนเมธีวิจัยอาวุโส สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.)

2. H1N1 คืออะไร ทำหน้าที่อะไร ข้อมูลประกอบ ●เชื้อไวรัสใช้ ๏Hเกาะกับตัวรับเชื้อในตัวคนหรือสัตว์เพื่อเข้าสู่ร่างกาย ๏N เกาะกับตัวรับเชื้อในตัวคนหรือสัตว์เพื่อปล่อยตัวมันให้หลุด และแพร่พันธ์ต่อไป ที่มาของภาพ: www.vetscite.org ●สารพันธุกรรมในเชื้อไข้หวัดมี 8 ท่อนคือ PB2 PB1 PA HA NP NA M NS ●เอนไซม์ Hหรือ Hemagglutinin (HA) มี 16 ชนิด เอนไซม์ Nหรือ Neuraminidase (NA)มี 9 ชนิด ภาพจำลองรูปร่างไวรัสไข้หวัดใหญ่ ●Hของเชื้อชนิดใหม่เป็นชนิด H1 ●Nของเชื้อชนิดใหม่เป็นชนิด N1 หน่วยปฏิบัติการวิจัยเคมีคอมพิวเตอร์ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

3. ไข้หวัดใหญ่เข้าสู่สิ่งมีชีวิตโดยใช้ H1 เกาะกับ ตัวรับเชื้อ E190 H183 S224 G225 K222 Y98 Q226 V135 ข้อมูลประกอบ S136 S137 กรดไซแอลิก กาแล็กโตส บริเวณยึดเกาะ กรด ไซแอลิก น้ำตาล กาแล็กโตส เอนไซม์ H1 เกาะกับตัวรับเชื้อ เอนไซม์ H1 (ของเชื้อหวัด) ตัวรับเชื้อ (ของสิ่งมีชีวิต) การยึดเกาะ ไข้หวัดใหญ่ใช้บริเวณยึดเกาะ ของเอนไซน์ H1 เกาะเข้ากับตัวรับเชื้อเมื่อตัวอักษรและหมายเลขแสดงชื่อย่อของกรดอะมิโนลำดับต่าง ๆ ที่บริเวณยึดเกาะ (ดูรายละเอียดในภาคผนวก 1/2) ตัวรับเชื้อไข้หวัดใหญ่ในร่างกายคน และสัตว์คือกรดไซแอลิก (sialic acid) ที่ต่ออยู่กับ น้ำตาลกาแล็กโตส เอนไซม์ H1ประกอบด้วยกรดอะมิโน 566 หน่วยต่อกันเป็นเส้นและม้วน เป็นโครงสร้าง 3 มิติ หน่วยปฏิบัติการวิจัยเคมีคอมพิวเตอร์ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

4. ตัวรับเชื้อไข้หวัดใหญ่ของคน หมู สัตว์ปีก ไม่เหมือนกัน ข้อมูลประกอบ ●ตัวรับเชื้อ: น้ำตาลกาแล็กโตสและกรดไซแอลิก ต่อกันได้ 2 แบบ กรด ไซแอลิก กรด ไซแอลิก น้ำตาล กาแล็กโตส น้ำตาล กาแล็กโตส แบบอัลฟา 2,3 แบบอัลฟา 2,6 ●ตัวรับเชื้อ: ในคนมี 1 แบบ ◊ในสัตว์ปีก1 แบบ ◊ในหมูมีทั้ง 2 แบบ ●การต่อ 2 แบบมีมุมต่างกัน รูปร่างจึงต่างกัน (การวางตัวเอียงต่างกันตามทิศทางของลูกศร) หน่วยปฏิบัติการวิจัยเคมีคอมพิวเตอร์ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

5. ตัวรับเชื้อ: ในคน 1แบบ ในหมู 2แบบ ในสัตว์ปีก 1แบบ HA HA HA HA แบบอัลฟา 2,3 แบบอัลฟา 2,6 แบบอัลฟา 2,3 แบบอัลฟา 2,6 หมูมีตัวรับเชื้อทั้ง 2 แบบ จึงเป็นตัวกลางให้ติดเชื้อข้ามกันได้ หน่วยปฏิบัติการวิจัยเคมีคอมพิวเตอร์ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

6. สรุปได้ว่า.... 1) เชื้อเข้าสู่ร่างกายสิ่งมีชีวิตโดยใช้เอนไซม์H1เกาะกับตัวรับเชื้อของสิ่งมีชีวิต 2)ตัวรับเชื้อประกอบด้วยน้ำตาลกาแล็กโตส ต่ออยู่กับ กรดไซแอลิก 3) น้ำตาลกาแล็กโตสต่อกับกรดไซแอลิกได้ 2 แบบคือ แบบอัลฟา 2,3 (2,3)และ แบบ อัลฟา 2,6(2,6) 4) ตัวรับเชื้อของ คน เป็นแบบ อัลฟา 2,6 สัตว์ปีก เป็นแบบอัลฟา 2,3 หมู เป็นแบบ อัลฟา 2,6และอัลฟา 2,3 ◊◊หมูจึงเป็นตัวกลางทำให้ติดเชื้อข้ามสิ่งมีชีวิตได้◊◊ (การติดเชื้อข้ามชนิดของตัวรับเชื้อ เช่นสัตว์ปีกสู่คน สามารถเกิดได้เช่นกัน หากมีการสัมผัสของเหลวจากสัตว์ปีกในปริมาณมากและบ่อย) 5) ตัวรับเชื้อของคนเกาะกับ H1 ของเชื้อแบบอัลฟา 2,6 ได้อย่างแข็งแรง สรุปของสรุปคือ....ทั้งหมดเป็นการทำงานของโมเลกุล.... หากต้องการป้องกันหรือหายาใหม่ต้องเข้าใจพฤติกรรมของโมเลกุล.... ต้องการงานวิจัยพื้นฐาน... ต้องการนักวิทยาศาสตร์ หน่วยปฏิบัติการวิจัยเคมีคอมพิวเตอร์ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

7. ภาคผนวก ภาคผนวก 1/1:ผลการวิจัยการยึดเกาะ H1 กับ ตัวรับเชื้อ ภาคผนวก 1/2:รู้จักกับโครงสร้างของเอนไซม์ H1 ภาคผนวก 1/3:รู้จักกับกรดอะมิโน ภาคผนวก 1/4:วงจรชีวิตของไวรัสไข้หวัด ภาคผนวก 1/5:ผลการวิจัยไข้หวัดใหญ่สายพันธุ์ใหม่ 2009 H1N1 ภาคผนวก 1/6:ผลการวิจัยไข้หวัดนกH5N1 ภาคผนวก 1/7:แหล่งทุนและคณะนักวิจัย หน่วยปฏิบัติการวิจัยเคมีคอมพิวเตอร์ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

8. ภาคผนวก 1/1: ผลการวิจัยการยึดเกาะ H1กับ ตัวรับเชื้อ (สำหรับผู้ที่สนใจงานวิจัยเชิงลึก) รูป A,B:พื้นผิวของเอนไซม์ H1 ซึ่ง ๏พื้นผิวสีฟ้าคือบริเวณที่มีขั้ว ส่วนสีส้ม ไม่มีขั้ว ๏วงกลมสีแดงคือบริเวณยึดเกาะ ๏ตัวอักษรและหมายเลขคือลำดับกรดอะมิโน ๏SIA1 แทนกรดไซแอลิก ส่วน GAL2 แทนนำตาลกาแล็กโตส รูป C:แสดงเปอร์เซ็นต์การเกิดพันธะไฮโดรเจน (แกนตั้ง) ระหว่างกรดอะมิโนของ H1 (แกนนอน)กับ SIA และ GAL ของตัวรับเชื้อ รูป D:แสดงพลังงาน (แกนตั้ง: ลบคือเสถียร บวกคือไม่เสถียร) ของกรดอะมิโนต่าง ๆ ของ H1 (แกนนอน) บทสรุปคือ ตัวรับเชื้อของคน เกาะกับ H1 ของไข้หวัดใหญ่สายพันธ์ 2009 แบบ อัลฟา 2,6 ได้อย่างแข็งแรง แสดงให้เห็นว่า คนสามารถรับเชื้อไวรัสเข้าสู่เซลล์ได้ง่าย (เป็นผลที่ได้จากการจำลองทางคอมพิวเตอร์โดยวิธี Molecular Dynamics ที่อยู่ระหว่างการส่งตีพิมพ์(ผลงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับไข้หวัดใหญ่สายพันธุ์ใหม่ 2009H1N1 แสดงในภาคผนวก 1/5) N. Nunthaboot, T. Rungrotmongkol, M. Malaisree, P. Decha, N. Kaiyawet, P. Intharathep, P. Sompornpisut, Y. Poovorawan and S. Hannongbua. Molecularinsights of human receptor binding to 2009 H1N1 influenza A hemagglutinin. 2009; Submitted. หน่วยปฏิบัติการวิจัยเคมีคอมพิวเตอร์ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

9. ภาคผนวก 1/2: รู้จักกับโครงสร้างของเอนไซม์ H1 (1) เมื่อนำโครงสร้าง 3 มิติของเอนไซม์ H1 มายืดออก จะได้เส้นของกรดอะมิโนจำนวน 566โมเลกุล โครงสร้าง 3 มิติของเอนไซม์ H1 ของเชื้อหวัด เมื่ออักษรย่อและตัวเลข แทนชนิดของกรดอะมิโนลำดับต่าง ๆ โครงสร้าง 1 มิติของเอนไซม์ H1 ของเชื้อหวัด หน่วยปฏิบัติการวิจัยเคมีคอมพิวเตอร์ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

10. ภาคผนวก 1/2: รู้จักกับโครงสร้างของเอนไซม์ H1 (2) http://www.sc.chula.ac.th/HINImov.mpg (คลิกลิงค์ด้านบนเพื่อชมโครงสร้าง) หน่วยปฏิบัติการวิจัยเคมีคอมพิวเตอร์ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

11. ภาคผนวก 1/3: รู้จักกับกรดอะมิโน กรดอะมิโนมีเพียง 20 ชนิด ซึ่งมีชื่อย่อ ชื่อเต็ม สูตรโมเลกุล และน้ำหนักโมเลกุล ดังนี้ หน่วยปฏิบัติการวิจัยเคมีคอมพิวเตอร์ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

12. ภาคผนวก 1/4: วงจรชีวิตของไข้หวัด (1) เอนไซม์ H โปรตีน M2 ปล่อยสารพันธุกรรมเข้าสู่เซลล์ร่างกายโดยอาศัยโปรตีน M2 ใช้เอนไซม์ Hเกาะกับกรดไซแอลิก เพื่อเข้าสู่ร่างกาย ไวรัส วงจรชีวิตของไข้หวัด แบ่งตัว ใช้เอนไซม์ N เกาะกับกรดไซแอลิก เพื่อปลดปล่อยให้ไปแพร่เชื้อต่อ เอนไซม์ N หน่วยปฏิบัติการวิจัยเคมีคอมพิวเตอร์ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

13. ภาคผนวก 1/4: วงจรชีวิตของไข้หวัด (2) ข้อมูลประกอบ ●เชื้อโรคเข้าสู่ร่างกายของสิ่งมีชีวิตได้อย่างไร ◊ใช้เอนไซม์ H1เกาะกับตัวรับเชื้อของสิ่งมีชีวิต ●เชื้อโรคขยายพันธ์ได้อย่างไรรักษาด้วยยาอะไร ◊มีหลายขั้นตอนแต่ที่คุ้นเคยและมียารักษาคือ ๏การเชื่อมเข้าในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตโดยอาศัยโปรตีน M2 รักษาด้วยยาอะมันทาดีนและรีมันทาดีน ๏การปล่อยหลุดจากเซลล์ของสิ่งมีชีวิตโดยอาศัยเอนไซม์ N รักษาด้วยยาทามิฟลู หรือ โอเซลทามิเวียร์ ●เอนไซม์ฮีแมกกลูตินิน: Hemagglutinin (H) ●ยาทามิฟลู (Tamiflu) หรือ โอเซลทามิเวียร์ (Oseltamivir) ●เอนไซม์นิวรามินิเดส: Neuraminidase (N) ●ยาอะมันทาดีน (Amantadine) ●ยารีมันทาดีน (Rimantadine) ●โปรตีนเอม 2 ชันแนล: M2 หน่วยปฏิบัติการวิจัยเคมีคอมพิวเตอร์ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

14. ภาคผนวก 1/5: ผลงานวิจัยไข้หวัดใหญ่สายพันธุ์ใหม่ 2009 ชนิด H1N1 • T. Rungrotmongkol, P. Intharathep, M. Malaisree, N. Nunthaboot, N. Kaiyawet, P. Sompornpisut, S. Payungporn, Y. Poovorawan and S. Hannongbua. Susceptibility of antiviral drugs against 2009 influenza A (H1N1) virus. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2009; 385: 390-394. • T. Rungrotmongkol, M. Malaisree, N. Nunthaboot, P. Sompornpisut and S. Hannongbua. Molecular prediction of oseltamivir efficiency against probable influenza A (H1N1-2009) mutants: Molecular Modelling Approach. 2009; Submitted. • N. Nunthaboot, T. Rungrotmongkol, M. Malaisree, P. Decha, N. Kaiyawet, P. Intharathep, P. Sompornpisut, Y. Poovorawan and S. Hannongbua. Molecularinsights of human receptor binding to 2009 H1N1 influenza A hemagglutinin. 2009; Submitted. หน่วยปฏิบัติการวิจัยเคมีคอมพิวเตอร์ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

15. ภาคผนวก 1/6: ผลงานวิจัยไข้หวัดนก H5N1 (1) เอนไซม์ H:เกี่ยวข้องกับการยึดเกาะ • P. Decha, T. Rungrotmongkol, P. Intharathep, M. Malaisree, O. Aruksakunwong, C. Laohpongspaisan, V. Parasuk, P.Sompornpisut, S. Pianwanit, S. Kokpol and S. Hannongbua, Source of high pathogenicity of an avian influenza virus H5N1: Why H5 is better cleaved by furin. Biophys. J.2008; 95: 1-7. • T. Rungrotmongkol, P. Decha, M. Malaisree, P. Sompornpisut, and S. Hannongbua, Comment on ‘‘Cleavage mechanism of the H5N1 hemagglutinin by trypsin and furin’’ Amino Acids2008; 35: 511-512. • 3. T. Rungrotmongkol, P. Decha, P. Sompornpisut, M. Malaisree, P. Intharathep, N. Nunthaboot, T. Udommaneethanakit, O. Aruksakunwong, and S. Hannongbua, Combined QM/MM mechanistic study of the acylation process in furin complexed with the H5N1 avian influenza virus hemagglutinin’s cleavage site. Proteins2009; 76: 62-71. โปรตีน M2:เกี่ยวข้องกับการทำงานของยาและการดื้อยาอะมันทาดีน • P. Intharathep, C. Laohpongspaisan, T. Rungrotmongkol, A. Loisruangsin, M. Malaisree, P. Decha, O. Aruksakunwong, K. Chuenpennit, N. Kaiyawet, P. Sompornpisut, S. Pianwanit, and S. Hannongbua, How amantadine and rimantadine inhibit proton transport in the M2 protein channel. J. Mol. Graph. Model.2008; 27: 342-348 • 2. C. Laohpongspaisan, T. Rungrotmongkol, P. Intharathep, M. Malaisree, P. Decha, O. Aruksakunwong, P. Sompornpisut and S. Hannongbua, Why amantadine loses its function in influenza M2 mutants: MD simulations. J. Chem. Inf. Model.2009; 49(4):847-52. หน่วยปฏิบัติการวิจัยเคมีคอมพิวเตอร์ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

16. ภาคผนวก 1/6: ผลงานวิจัยไข้หวัดนก H5N1 (2) เอนไซม์ N:เกี่ยวข้องกับการทำงานของยาและการดื้อยาทามิฟลู • O. Aruksakunwong, M. Malaisree, P. Decha, P. Sompornpisut, V. Parasuk, S. Pianwanit and S. Hannongbua. On the lower susceptibility of oseltamivir to influenza neuraminidase subtype N1 than those in N2 and N9. Biophys. J.2007; 92: 789-807. • 2. P. Nimmanpipug, J. Jitonnom, C. Ngaojampa, S. Hannongbua, V. S. Lee.A computational H5N1 neuraminidase model and its binding to commercial drugs. Molecular Simulation2007; 33: 487-493. • 3. M. Malaisree, T. Rungrotmongkol, P. Decha, P. Intharathep, O. Aruksakunwong, and S.Hannongbua. Understanding of known drug-target interactions in the catalytic pocket of neuraminidase subtype N1. Proteins2008; 71(4): 1908-1918. • 4. M. Malaisree, T. Rungrotmongkol, N. Nunthaboot, O. Aruksakunwong, P. Intharathep, P. Decha, P. Sompornpisut and S. Hannongbua. Source of oseltamivir resistance in avian influenza H5N1 virus with the H274Y mutation. Amino Acids2008; In press. • 5. T. Rungrotmongkol, M. Malaisree, T. Udommaneethanakit and S. Hannongbua. Comment on “Another look at the molecular mechanism of the resistance of H5N1 influenza A virus neuraminidase (NA) to oseltamivir (OTV)” Biophys. Chem.2009; 141: 131-132. • T. Rungrotmongkol, V. Frecer, W. De-Eknamkul, S. Hannongbua and S. Miertus. Design and in silico screening of combinatorial library of oseltamivir analogs inhibiting neuraminidase of avian influenza virus H5N1. Antiviral Res.2009; 82: 51-58. • T. Rungrotmongkol, T. Udommaneethanakit, M. Malaisree, N. Nunthaboot, P. Intharathep, P. Sompornpisut and S. Hannongbua. How does each substituent functional group of oseltamivir lose its activity against virulent H5N1 influenza mutants? 2009; Submitted. หน่วยปฏิบัติการวิจัยเคมีคอมพิวเตอร์ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

17. ภาคผนวก 1/7: แหล่งทุนและคณะนักวิจัย หน่วยงานสนับสนุนทุนวิจัย 1. สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย 2. สำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ 3. คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย 4. จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย กลุ่มวิจัยชีววิทยาเชิงโมเลกุล หน่วยปฏิบัติการวิจัยเคมีคอมพิวเตอร์ ศ. ดร. สุพจน์ หารหนองบัว ศ. นพ. ยง ภู่วรวรรณ ผศ. ดร. พรเทพ สมพรพิสุทธิ์ ผศ.ดร.ปิยรัตน์ นิมมานพิภักดิ์ ดร.วรรณจันทร์ แสงหิรัญ ลี ดร. สัญชัย พยุงภร ดร. ธัญญดา รุ่งโรจน์มงคล ดร. ณัฏฐาเนตร นันทบุตร ดร. พนิตา เดชา ดร. ปทุมวดี อินทรเทพ นส. มธุรส มาลัยศรี นาย นพพร ไกยเวช นส. อาทิตยา มีประเสริฐ หน่วยปฏิบัติการวิจัยเคมีคอมพิวเตอร์ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

18. โปรดติดตาม เอกสารเผยแพร่ความรู้ ชุดที่2 เรื่อง...การทำงานของยาและการดื้อยา “ ทามิฟลู ” หน่วยปฏิบัติการวิจัยเคมีคอมพิวเตอร์ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย