เทคนิคการเรียนรู้ของเครื่องสำหรับการพัฒนาประสิทธิภาพของการผสมคู่ยา TAMOXIFEN กับยาชนิดต้านฮอร์โมนสำหรับการบำบัดโรคมะเร็งเต้านมชนิด ER+

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

กิตติภพ กุมภิโร, ธนดล อย่างสวย

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

ธีระวุฒิ จันทะพันธ์, ชวลิต บัวพรม

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนวิทยาศาสตร์จุฬาภรณราชวิทยาลัย มุกดาหาร

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2566

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

โรคมะเร็ง (cancer) เป็นโรคที่เกิดจากการเเบ่งที่เซลล์ผิดปกติในร่างกายและเซลล์เหล่านี้มีการเจริญเติบโตรวดเร็วเกินจนร่างกายไม่สามารถควบคุมไม่ได้ เซลล์เหล่านี้จึงเจริญลุกลามและแพร่กระจายทั่วร่างกาย (metastasis) ส่งผลให้เซลล์ปกติของเนื้อเยื่ออวัยวะต่าง ๆ ล้มเหลว ไม่สามารถทำงานได้ตามปกติจากข้อมูลทางสถิติในปี ค.ศ. 2023 คาดการณ์ว่าจะมีผู้เป็นมะเร็งเต้านม (breast cancer) มากถึง 300,590 คน และคาดว่าจะมีผู้เสียชีวิตถึง 43,700 คน(5) และจากสถิติในไทยยังพบผู้ป่วยในผู้หญิงไทย 18000 คนต่อปี และมีผู้เสียชีวิตจากมะเร็งเต้านมราว 4800 คน อีกทั้งยังมีแนวโน้มอัตราการเกิดโรคเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยประมาณ 80% ของมะเร็งเต้านมทั้งหมดมีภาวะ ER-positive นั่นหมายความว่าเซลล์มะเร็งจะเติบโตตามฮอร์โมนเอสโตรเจน

ในปัจจุบันมีการรักษาหลายวิธีหนึ่งในนั้นคือการบำบัดโรคด้วยยา (drug therapy) แต่การรักษาด้วยยาเดี่ยวแม้ว่าจะมีใช้มานานหลายปี แต่ก็ไม่ได้ผลเสมอไป และผู้ป่วยจำนวนมากกลับเป็นซ้ำหลังการรักษาครั้งแรก นอกจากนี้ ในผู้ป่วยบางราย การตอบสนองต่อการรักษาจะอ่อนแอลง หรือการดื้อต่อการบำบัดด้วยยาเดี่ยวจะพัฒนาเมื่อเวลาผ่านไป นี่เป็นปัญหาโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับมะเร็งเต้านมระยะลุกลาม ในปัจจุบันจึงมีคิดค้นการบำบัดแบบผสมผสาน (drug combination therapy) ซึ่งมักจะมีประสิทธิภาพมากกว่าการบำบัดแบบเดี่ยวและแสดงความเป็นพิษในระดับที่ต่ำกว่าในระหว่างการรักษาระยะยาว โดยในปัจจุบันการศึกษาประสิทธิภาพของยาคู่ผสมยังต้องใช้ผลการทดลองจากห้องปฏิบัติการซึ่งทำให้ใช้เวลามากและยังมีค่าใช้จ่ายที่สูงทำให้ในปัจจุบันการเรียนรู้เชิงลึก (Deep learning) มีบทบาทที่สำคัญอย่างมากในการศึกษาประสิทธิภาพของยาคู่ผสม

การเรียนรู้เชิงลึก เป็นรูปแบบหนึ่งของการเรียนรู้ของเครื่องที่สามารถวิเคราะห์หาความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรนำเข้า (input) และตัวแปรส่งออก (output) ผ่านระบบโครงข่ายประสาทเทียมหลายชั้น ในปัจจุบันการเรียนรู้เชิงลึก มีส่วนช่วยในการแก้ปัญหาและความท้าทายในด้านจีโนมิกส์สำหรับโรคมะเร็ง อาทิ การแยกชนิดมะเร็งการทำนายการเสริมฤทธิ์ของยารักษาโรคมะเร็ง สำหรับในงานด้านการทำนายการเสริมฤทธิ์ของยารักษาโรคมะเร็งนั้น การเรียนรู้เชิงลึกสามารถช่วยทำนายประสิทธิภาพของยาคู่ผสมได้ รวมถึงการทำนายโครงสร้างยาและประสิทธิภาพของยาคู่ผสมชนิดใหม่ๆที่ยังไม่เป็นที่รู้จัก โดยในการสร้างแบบจำลองการเรียนรู้เชิงลึกสำหรับการค้นหาตัวบ่งชี้ทางชีวภาพนั้นจะมีการใช้ข้อมูลพหุโอมิกส์ (multi-omics) ของเซลล์มะเร็งในผู้ป่วย ได้แก่ การแสดงออกของยีน (gene expression) และปฏิกริยาระหว่างโปรตีน (PPI) การแสดงออกของยีนซึ่งเกิดจากกระบวนการนำข้อมูล DNA ในยีนไปสร้างเป็นผลผลิตของ DNA เช่น RNA และโปรตีน การแสดงออกของยีนในเซลล์มะเร็งนั้นจะสัมพันธ์กับการตอบสนองต่อยา ซึ่งจะทำให้การตอบสนองต่อยาที่ใช้รักษานั้นแตกต่างกัน สำหรับฐานข้อมูลพหุโอมิกส์และข้อมูลยีนที่มีความสำคัญ ได้แก่ ฐานข้อมูล TCGA Pan-Cancer Atlas ที่มีการรวบรวมข้อมูลพหุโอมิกส์ของเซลล์มะเร็งชนิดต่าง ๆ และข้อมูล ข้อมูลความไวของยา จาก Genomics of Drug Sensitivity in Cancer (GDSC)

Tamoxifen เป็นยาในกลุ่ม SERMs ที่ได้รับการขึ้นทะเบียนในประเทศไทย ซึ่งในปัจจุบันยากลุ่ม SERMs มีเพียง Tamoxifen ที่จัดเป็นยาในบัญชียาหลักแห่งชาติโดยตัวยามีหน้าที่ แย่งจับแบบแข่งขันที่ตัวรับเอสโตรเจนของเซลล์ภายในเต้านมแบบ partial antagonist ทำให้เอสโตรเจนไม่สามารถกระตุ้นการทำงานของตัวรับเอสโตร เจนได้ส่งผลให้มีการแบ่งตัวของเซลล์มะเร็งลดลงและส่วนใหญ่ยังใช้กับผู้ป่วยที่เป็นโรคมะเร็งที่มีภาวะ ER+