รอบๆ ตัวคุณมีสารเคมีมากกว่า 100,000 ชนิดที่นักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่รู้ว่ามีโทษต่อร่างกายพวกเราไหม สารเคมีเหล่านี้อยู่ในผลิตภัณฑ์ทุกชนิดที่เราอุปโภคบริโภค ยิ่งไปกว่านั้นผู้ผลิตยังต้องแสวงหาสารสังเคราะห์ตัวใหม่ๆ เพื่อเพิ่ม Line Product ในระดับอุตสาหกรรม ที่กว่าจะเป็นผลิตภัณฑ์ให้พวกเราได้ใช้ ก็ต้องผ่านการทดสอบไม่รู้กี่ครั้ง
แล้วใครจะเป็นผู้ทดสอบว่าสารเคมีดังกล่าวว่าจะเป็นพิษต่อคุณไหม
ก็ ‘สัตว์ทดลอง’ ไงล่ะ!
โดยพื้นฐานแล้วนักวิจัยทั่วโลกจำเป็นต้องใช้สัตว์ทดลองในการทำวิจัย ยิ่งเกี่ยวข้องกับสารเคมีด้วยแล้ว ยิ่งจำเป็นต้องใช้สัตว์ทดลองจำนวนมาก ยกตัวอย่างเช่น งานวิจัยที่เกี่ยวกับสารฆ่าศัตรูพืชและสัตว์รำคาญ ต้องใช้สัตว์ทดลองไม่ต่ำกว่า 30 ชนิด อาจใช้งบประมาณมากถึง 600 ล้านบาทเป็นอย่างต่ำ อาจใช้หนูทดลองมากถึง 10,000 ตัว หรือบางกรณีอาจใช้กระต่าย และสุนัขร่วมด้วย ซึ่งการทดลองสักโครงการหนึ่งอาจกินระยะเวลาเบาะๆ 5 ปีเป็นอย่างต่ำ
ปริมาณสารเคมีที่กำลังอยู่ในขั้นทดลองและยังไม่ได้วางตลาด ก็ไม่แน่ชัดว่าเราจะต้องใช้เยอะขนาดไหน การทดลองจึงเป็นกระบวนการ Trial & Error จนกว่านักวิจัยจะได้ผลแล็บที่แน่นอนที่สุด แต่ก็ต้องแลกกับชีวิตสัตว์ทดลองจำนวนมากที่สละชีพเพื่อความก้าวหน้าทางวิทยาการ
AI จะมาช่วยลดภาระสัตว์ทดลอง
ยุคนี้ ทุกวงการพูดถึงระบบปัญญาประดิษฐ์ (artificial intelligence) และ machine learning ที่สามารถเรียนรู้ได้ด้วยตัวเอง กลุ่มนักวิทยาศาสตร์จึงมองเห็นความหวังว่า AI อาจมีบทบาทในการทดลอง ลดการใช้สัตว์ที่มีชีวิตลง แม้อาจจะไม่ได้ลดจนหายไปเลย แต่ช่วยทำให้คุณภาพชีวิตสัตว์ทดลองเหล่านี้ดีขึ้น โดยมนุษย์เบียดเบียนพวกมันน้อยลง
นักวิทยาศาสตร์ทางเลือกจึงจัดตั้งกลุ่ม Center for Alternatives to Animal Testing (CAAT) ตั้งอยู่ในมหาวิทยาลัย Johns Hopkins University เพื่อสร้างทางเลือกใหม่ๆ ให้แวดวงระบบวิจัยด้วยวิทยาการล้ำหน้า พวกเขาพัฒนา AI ประสิทธิภาพสูงที่สามารถประมวลผลข้อมูลจำนวนมากๆ โดยเฉพาะข้อมูลเกี่ยวกับความเป็นพิษของสารเคมี (chemical toxicity) และให้ผลออกมาเป็นข้อมูลชุดใหม่ AI ซึ่งได้ข้อมูลที่เกี่ยวกับสารทางพิษวิทยามากกว่า 800,000 ชุด และสารพิษกว่า 10,000 ชนิดที่ถูกขึ้นทะเบียนจากหน่วยงานคณะกรรมาธิการสหภาพยุโรปควบคุมการใช้สารเคมีด้วยระเบียบสารเคมีของสหภาพยุโรป (Registration Evaluation and Authorization of Chemicals เรียกย่อว่า REACH) เมื่อข้อมูลเหล่านี้ถูกป้อนให้กับอัลกอริทึมของ AI มันจะคำนวณและคาดคะแนนความเป็นพิษของสารชนิดใหม่ โดยไม่ต้องทดลองกับสัตว์
แผนที่จักรวาลสารเคมี จุดสีส้มคือสารเคมีแต่ละชนิด เส้นที่ขีดเชื่อมโยงคือ สารเคมีนั้นๆมีองค์ประกอบใกล้เคียงกัน (ภาพ :Thomas Hartung, CC BY-SA )
ระบบ AI สามารถเรียนรู้จากข้อมูลจำนวนมาก เนื่องจากสารเคมีบางชนิดมีสมบัติทางเคมี (chemical properties) คล้ายคลึงกัน แล้วจะสร้างเป็นแผนที่ขนาดมหึมาราวกับแผนที่จักรวาล สารเคมีไหนมีคุณสมบัติใกล้กันก็จะอยู่ใกล้กัน เมื่อป้อนข้อมูลสารเคมีใหม่เข้า AI ก็จะคำนวณว่าสารเคมีชนิดใหม่นี้ควรจะอยู่ ณ จุดใดบนแผนที่ มีสารใดเป็นเพื่อนบ้านใกล้เคียง มีสารใดเป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม ยิ่งข้อมูลถูกป้อนไปได้มากเท่าไหร่ AI ก็จะสามารถเรียนรู้และทำนายผลได้แม่นยำมากขึ้น
ระบบ AI นี้ใช้บริการของ Amazon cloud server ซึ่งอาจจะไม่ได้ใหญ่โตหรูหราอะไร และเมื่อป้อนข้อมูลให้ AI ก็จะใช้เวลาประมาณ 2 วัน เพื่อสร้างแผนที่และหา ‘หมุดหมาย’ ของสารเคมีชนิดใหม่ลงบนแผนที่ท่ามกลางสารเคมีนับ 10 ล้านชนิด
ขณะนี้ระบบ AI ของ CAAT สามารถรู้และจำองค์ประกอบของสารเคมีได้ราว 10 ล้านโครงสร้าง และข้อมูล 50,000 ชุด ซึ่งเป็นข้อมูลเกี่ยวกับสัตว์ทดลองล้วนๆ จากสัตว์หลายสปีชีส์ ข้อมูลเหล่านี้รวบรวมได้ภายในเวลาไม่กี่ปี แต่ระบบสามารถรู้จำได้มากถึงขนาดนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงตื่นเต้นกับความมาแรงของการทดลองผ่าน AI ที่จะทำให้การใช้สัตว์ทดลองลดลง (เอาจริงๆ นักวิจัยหลายคนก็ไม่ค่อยชอบการใช้สัตว์ทดลองในการวิจัยเท่าไหร่ เพราะภาพไม่ค่อยน่าดูนัก)
การใช้ AI นั้น แม่นยำขนาดไหน
ทีมวิจัยเชื่อมั่นว่า การใช้ AI ในการหาความเป็นพิษของสารชนิดใหม่มีความแม่นยำราว 87% ซึ่งมากกว่าอัตรา 70% ของการใช้สัตว์ทดลองด้วยซ้ำ และเอาเข้าจริงสารบางชนิดก็มีการทดลองซ้ำแล้วซ้ำเล่า ให้ผลที่แน่นอนแล้ว แต่ก็ยังถูกทดลองกับสัตว์ทดลองอยู่ดี จึงกลายเป็นชีวิตที่เสียเปล่า
AI จึงเป็นกระบวนการใหม่ที่จะมาเปลี่ยนระเบียบวิจัยในอนาคต ลดการฆ่าสัตว์ทดลองที่ไม่จำเป็น ช่วยลดการใช้ทุนวิจัย ทีมวิจัยเชื่อว่าระบบ AI กำลังทำได้ดีขึ้นเรื่อยๆ และเมื่อพบว่าสารเคมีใดมีพิษสูง ยังสามารถประมวลผลเพื่อทำให้ความเป็นพิษลดลง ผลที่ได้สามารถแชร์ให้กับหน่วยงานอื่นๆ ได้ใช้และพัฒนาฐานข้อมูลร่วมกัน
‘สัตว์ทดลอง’ เป็นผู้รับไม้แรกของความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ จะสำเร็จหรือล้มเหลวนั้น พวกมันก็ต้องเสียสละอยู่ดี ทุกวันนี้มีการถกเถียงกันอยู่ตลอดถึงจริยธรรมในวิจัยที่ใช้สัตว์ทดลองเป็นเครื่องมือ จากที่เราใช้พวกมันมาเป็นร้อยๆ ปี
แต่ความก้าวหน้าใหม่ๆ ทำให้สร้างสิ่งเสมือนมามากมาย อย่างในเร็วๆ นี้เราก็สามารถ เลี้ยง ‘เซลล์มนุษย์’ แล้วนำมาจับคู่กับชิปคอมพิวเตอร์ที่เรียกตรงตัวว่า ‘Organ-on-a-chip’ นักวิจัยจะเลี้ยงเซลล์ต้นแบบ (stem cell) ของมนุษย์โดยให้เติบโตบนไมโครชิปเพื่อเลียนแบบการทำงานของอวัยวะที่คุณต้องการ เพื่อเปิดพื้นที่ให้นักวิจัยทำอะไรได้เยอะมากกว่าการทดลองในสัตว์
ชิปแต่ละอันสามารถเป็นไต ตับ กระดูก ปอด ลำไส้ ซึ่งมีขนาดเพียงเมมโมรี่การ์ดของกล้องถ่ายรูป ที่ภายในจำลองหลอดเลือดของมนุษย์ให้ใกล้เคียงธรรมชาติที่สุด ทำให้มันได้ทั้งแรงดันเลือด หรือกลไกแรงกระทำต่างๆ ที่เกิดขึ้นกับเซลล์ และเมื่อเอาชิปทั้งหมดมาต่อกัน ก็จะได้ร่างมนุษย์พร้อมสำหรับการทดลองอันล้ำหน้า
ในเวลาไม่นานระเบียบการวิจัยอาจเปลี่ยนไปตามเทรนด์โลก ที่ทุกชีวิตมีความหมายและมีคุณค่า ที่เราจะไม่ตักตวงประโยชน์จากใครเพียงฝั่งเดียว
อ้างอิงข้อมูลจาก
Computer models could replace animal testing
Database analysis more reliable than animal testing for toxic chemicals
