เจมส์ เอ. เวลส์ ผู้บุกเบิกวิศวกรรมโปรตีนและการค้นพบยา

เจมส์ อัลเลน เวลส์ (James Allen Wells) เกิดเมื่อวันที่ 28 เมษายน ค.ศ. 1950 เป็นศาสตราจารย์ด้านเคมีเภสัชกรรม (Pharmaceutical Chemistry) และเภสัชวิทยาเชิงเซลล์และโมเลกุล (Cellular & Molecular Pharmacology) ประจำมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานฟรานซิสโก (UCSF) นอกจากนี้เขายังเป็นสมาชิกของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (National Academy of Sciences) ของสหรัฐอเมริกา

เวลส์ได้รับการศึกษาปริญญาตรีด้านชีวเคมีและจิตวิทยาจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ ในปี ค.ศ. 1973 และปริญญาเอกด้านชีวเคมีจากมหาวิทยาลัยวอชิงตันสเตต (Washington State University) ภายใต้การดูแลของ ราล์ฟ ยูนท์ (Ralph Yount) ในปี ค.ศ. 1979 จากนั้นเขาได้ศึกษาต่อในระดับหลังปริญญาเอกที่โรงเรียนแพทย์มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด (Stanford University School of Medicine) ร่วมกับ จอร์จ สตาร์ก (George Stark) จนเสร็จสิ้นในปี ค.ศ. 1982

เขาได้รับการยอมรับในฐานะผู้บุกเบิกในหลายสาขา ได้แก่ วิศวกรรมโปรตีน (Protein Engineering), การแสดงออกของโปรตีนบนฟาจ (Phage Display), การค้นพบยาโดยใช้ชิ้นส่วนโมเลกุล (Fragment-based lead discovery), กลไกการตายของเซลล์ (Cellular apoptosis) และโปรตีโอมบนพื้นผิวเซลล์ (Cell surface proteome)

เส้นทางอาชีพและผลงานทางวิทยาศาสตร์

การทำงานที่ Genentech (ค.ศ. 1982–1998)

เจมส์ เวลส์ เริ่มต้นอาชีพนักวิจัยอิสระในฐานะสมาชิกผู้ร่วมก่อตั้งแผนกวิศวกรรมโปรตีนที่ Genentech โดยเขาและทีมงานได้บุกเบิกสิ่งที่เรียกว่า "วิศวกรรมเพิ่มหน้าที่" (Gain-of-function engineering) ของเอนไซม์ (เช่น subtilisin), ปัจจัยการเจริญเติบโต (เช่น ฮอร์โมนการเจริญเติบโตของมนุษย์) และแอนติบอดี โดยใช้เทคนิคการกลายพันธุ์เฉพาะจุด (Site-directed mutagenesis) และ Phage Display

ความสำเร็จจากการวิจัยของเขานำไปสู่การพัฒนาผลิตภัณฑ์ชีวภาพหลายชนิด เช่น Pegvisomat (Somavert) ซึ่งเป็นตัวต้านฮอร์โมนการเจริญเติบโตที่ออกแบบมาเพื่อรักษาโรคอะโครเมกาลี (Acromegaly) และการทำให้ Bevacizumab (Avastin) ซึ่งเป็นตัวต้าน VEGF สำหรับรักษามะเร็งมีความเป็นมนุษย์มากขึ้น (Humanization) นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาเอนไซม์โปรตีเอสสำหรับใช้ในผงซักฟอกที่ผลิตโดย Genencor International

ในด้านเทคนิค เวลส์ได้พัฒนาเครื่องมือสำคัญ เช่น Cassette mutagenesis, Alanine scanning และ Phage Display รวมถึงหลักการออกแบบโปรตีน เช่น "จุดร้อน" (Hot-spots) ในส่วนเชื่อมต่อของโปรตีน ซึ่งกลายเป็นมาตรฐานในการวิศวกรรมเอนไซม์และฮอร์โมนในปัจจุบัน

การก่อตั้ง Sunesis Pharmaceuticals (ค.ศ. 1998–2005)

ในปี ค.ศ. 1998 เวลส์ได้ร่วมก่อตั้งบริษัท Sunesis Pharmaceuticals โดยดำรงตำแหน่งประธานและประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายวิทยาศาสตร์ (CSO) ที่นี่เขาได้พัฒนาเทคโนโลยี Tethering ซึ่งเป็นการค้นพบยาโดยใช้ชิ้นส่วนโมเลกุลแบบระบุตำแหน่ง เพื่อใช้กับเป้าหมายที่เป็นโรคมะเร็งและการอักเสบ

ทีมของเขาเป็นกลุ่มแรกๆ ที่สามารถพัฒนาโมเลกุลขนาดเล็กที่มีประสิทธิภาพในการยับยั้งส่วนเชื่อมต่อระหว่างโปรตีนกับโปรตีน (Protein-protein interfaces) และตำแหน่ง Allosteric ที่เคยถูกมองว่า "ไม่สามารถใช้ยาจัดการได้" (Undruggable) หนึ่งในความสำเร็จที่สำคัญคือการค้นพบยาต้านการอักเสบ Lifitegrast ซึ่งปัจจุบันใช้รักษาโรคตาแห้ง (Dry eye syndrome)

บทบาทที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานฟรานซิสโก (ค.ศ. 2005–ปัจจุบัน)

เวลส์เข้าร่วมเป็นคณาจารย์ที่ UCSF ในปี ค.ศ. 2005 โดยก่อตั้งศูนย์การค้นพบโมเลกุลขนาดเล็ก (Small Molecule Discovery Center) และดำรงตำแหน่งประธานภาควิชาเคมีเภสัชกรรมเป็นเวลา 8 ปี

งานวิจัยในห้องปฏิบัติการของเขาครอบคลุมหลายด้าน:

• กลไกการตายของเซลล์: ศึกษาพื้นฐานโมเลกุลของการตายของเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับมะเร็งและการอักเสบ โดยการพัฒนาเอนไซม์วิศวกรรม เช่น subtiligase และ SNIPer เพื่อวิเคราะห์เส้นทางการส่งสัญญาณของโปรตีเอส
• การแก้ไขยีนและโปรตีน: พัฒนา split-Cas9 สำหรับการแก้ไขยีนตามช่วงเวลา และการสร้างแอนติบอดีจำเพาะต่อฟอสฟอรีเลชันของโปรตีน
• Antibiome Center: ก่อตั้งขึ้นในปี ค.ศ. 2012 เพื่อสร้างแอนติบอดีรีคอมบิแนนท์ของมนุษย์ในระดับโปรตีโอม โดยใช้แพลตฟอร์ม Phage Display ประสิทธิภาพสูง

ปัจจุบัน ห้องปฏิบัติการของเวลส์มุ่งเน้นการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของโปรตีโอมบนพื้นผิวเซลล์ในสภาวะสุขภาพและโรค โดยใช้แมสสเปกโทรเมทรี (Mass spectrometry) ร่วมกับวิศวกรรมโปรตีน เพื่อทำความเข้าใจและยับยั้งกระบวนการส่งสัญญาณที่ก่อให้เกิดโรคในมนุษย์

รางวัลและเกียรติยศ

เจมส์ เวลส์ ได้รับรางวัลทางวิทยาศาสตร์มากมายตลอดอาชีพการทำงาน ตัวอย่างที่สำคัญ ได้แก่:

• สมาชิกสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (National Academy of Sciences) ปี ค.ศ. 1999
• รางวัล Pfizer Award จากสมาคมเคมีอเมริกัน (ACS) ปี ค.ศ. 1990
• รางวัล Christian B. Anfinsen Award จาก Protein Society ปี ค.ศ. 1998
• ได้รับเลือกเข้าสู่ MedChem Hall of Fame โดยสมาคมเคมีอเมริกัน ปี ค.ศ. 2011
• สมาชิกสถาบันศิลปะและวิทยาศาสตร์อเมริกัน (American Academy of Arts & Sciences) ปี ค.ศ. 2015
• สมาชิกสถาบันนักประดิษฐ์แห่งชาติ (National Academy of Inventors) ปี ค.ศ. 2016