การทำนายและคัดเลือกเปปไทด์ต้านมะเร็งผิวหนังเมลาโนมาและการลดการสร้างเมลานินจากข้อมูลเปปทิโดมของ Cannabis sativa ด้วยเทคนิคทางชีวสารสนเทศ
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
สุทธิธาร สุวรรณนพคุณ, จุฑามาศ รัตนพงษ์วณิช, ปรีชญา นราประเสริฐกุล
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
ทิพนาถ น้อยแก้ว
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
จากรายงานเกี่ยวกับมะเร็งผิวหนังเมลาโนมา โดย The Global Coalition for Melanoma Patient Advocacy and Euromelanoma (2020) พบว่าในปี ค.ศ. 2018 อัตราการเสียชีวิตของผู้ป่วยมะเร็งผิวหนังเมลาโนมามากกว่าอัตราการเสียชีวิตของผู้ป่วยมะเร็งผิวหนังชนิดที่ไม่ใช่เมลาโนมาถึงประมาณ 3 เท่า เเสดงให้เห็นถึงความสำคัญของการเร่งหาวิธีรักษามะเร็งผิวหนังเมลาโนมา นอกจากนี้การรักษาฝ้าเเละมะเร็งผิวหนังเมลาโนมาที่เเพร่หลายอยู่ในปัจจุบันยังคงมีผลข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์ จึงทำให้ผู้จัดทำสนใจการทำนายเปปไทด์สังเคราะห์ลอกเลียนเเบบจากเมล็ดของกัญชง (Cannabis sativa L. subsp. sativa) เพื่อนำไปใช้ 2 วัตถุประสงค์ ได้แก่ 1) ต้านมะเร็งผิวหนังเมลาโนมา และ 2) ยับยั้งการสร้างเมลานินซึ่งส่งผลให้สามารถยับยั้งการเกิดฝ้าได้ ซึ่งการวิเคราะห์เเละทำนายเปปไทด์โดยใช้วิธีทางชีวสารสนเทศจะสามารถช่วยลดการใช้ทรัพยากร และลดข้อจำกัดในการใช้ตัวอย่างจริงเนื่องจากกัญชงเป็นพืชที่ยังไม่ได้รับอนุญาตให้ปลูกอย่างแพร่หลาย นอกจากนี้เปปไทด์ที่ได้ทำนายขึ้นยังช่วยเพิ่มตัวเลือกใหม่ในการรักษาโรคมะเร็งและฝ้า ซึ่งมีความคาดหวังว่าจะมีผลข้างเคียงน้อยกว่าวิธีการรักษาแบบดั้งเดิม ดังนั้นผู้จัดทำจึงได้ดำเนินการตัดโปรตีนที่พบได้ในเมล็ดกัญชงด้วยเอนไซม์ทริปซิน หลังจากนั้นนำเปปไทด์ที่ตัดแล้วมาวิเคราะห์คุณสมบัติการต้านมะเร็ง (Anticancer) เเละยับยั้งการสร้างเมลานิน (Anti-melanogenesis) โดยใช้โปรเเกรมที่ทำงานโดยหลักการเรียนรู้ของเครื่อง (Machine learning) เช่น AntiCP iACP ToxinPred และ kNN and RF algorithms เป็นต้น เมื่อได้เปปไทด์ที่ต้องการเเล้ว ก็จะนำไปศึกษาโครงสร้างทุติยภูมิของเปปไทด์เเละการสร้างพันธะระหว่างเปปไทด์ที่ทำนายได้กับเอนไซม์ Tyrosinase ซึ่งเป็นหนึ่งในเอนไซม์ที่สำคัญต่อกระบวนการสร้างเมลานิน เพื่อศึกษาคุณสมบัติในการรักษาฝ้าต่อไป ผลการศึกษาพบว่าเปปไทด์ที่มีคุณสมบัติทั้งต้านมะเร็งและต้านการสร้างเมลานิน (Anti-tyrosinase and cancer peptides, ATCPs) มีทั้งหมด 2 เปปไทด์ และจากการศึกษาคุณสมบัติองค์ประกอบของกรดอะมิโน พบว่าเปปไทด์ที่มีคุณสมบัติต้านมะเร็งและคุณสมบัติยับยั้งการสร้างเมลานินมีเเนวโน้มที่จะมีสัดส่วนของกรดอะมิโน Asparagine สูงกว่าเปปไทด์ที่ไม่มีคุณสมบัติดังกล่าวอย่างเห็นได้ชัด นอกจากนี้ ในเปปไทด์ที่มีคุณสมบัติยับยั้งการสร้างเมลานิน จะมีตำแหน่งที่กรดอะมิโน Asparagine สามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนกับกรดอะมิโน Leucine ตำแหน่งที่ 130 ของเอนไซม์ Tyrosinase ได้เป็นส่วนใหญ่ รวมถึงยังสร้างพันธะที่เเข็งเเรงที่สุดเมื่อเทียบกับพันธะไฮโดรเจนอื่นที่สามารถสร้างได้ ดังนั้นจึงสามารถสรุปได้ว่าการมีกรดอะมิโน Asparagine จะช่วยเพิ่มความน่าจะเป็นที่เปปไทด์จะมีคุณสมบัติต้านมะเร็งและยับยั้งการสร้างเมลานินที่จะนำไปสู่การยับยั้งการเกิดฝ้า