ชีวพิษโบทูลินัม

โบทูลินั่ม ท็อกซิน (อังกฤษ: Botulinum toxin) หรือชื่อการค้ารู้จักกันชื่อว่า โบท็อกซ์ (Botox) ที่นำมาใช้เสริมความงาม เป็นสารสกัดจากแบคทีเรียที่มีชื่อว่า คลอสตริเดียม โบทูลินัม (Clostridium Botulinum) มี 7 ชนิด คือ โบทูลินั่ม ท็อกซิน ชนิด เอ (botulinum toxin type A) ถึงโบทูลินั่ม ท็อกซิน ชนิด จี (botulinum toxin type G) จัดเป็นสารพิษออกฤทธิ์ต่อระบบประสาท (neurotoxin) โดยจะไปรบกวนการทำงานของระบบประสาท มีผลทำให้กล้ามเนื้อเป็นอัมพาตชั่วคราว

ชีวพิษโบทูลินัม

ข้อมูลทางคลินิก
ช่องทางการรับยา	IM (approved),SC, intradermal, into glands
รหัส ATC	M03AX01 (WHO)
กฏหมาย
สถานะตามกฏหมาย	US: ℞-only
ตัวบ่งชี้
เลขทะเบียน CAS	93384-43-1
PubChem CID	5485225
DrugBank	DB00083
ECHA InfoCard	100.088.372
ข้อมูลทางกายภาพและเคมี
สูตร	C6760H10447N1743O2010S32
มวลต่อโมล	149.322,3223 kDa g·mol−1
สารานุกรมเภสัชกรรม

ที่มาและการค้นพบ botulinum toxin

botulinum toxin เกิดขึ้นในยุคสมัยของสงครามนโปเลียน ตั้งแต่ พ.ศ. 2338 ถึง 2356 เนื่องจากการค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างไขมัน ไส้กรอก และอาการป่วยเป็นอัมพาตโดย Justinus Kerner นักสาธารณสุขอายุ 29 ปี ผลจากการสังเกตครั้งนั้นนับเป็นหลักฐานสำคัญทางด้านระบาดวิทยาของโรค Botulism ซึ่งมีรากศัพท์มาจากภาษาละตินคือ botulus แปลว่าไส้กรอก

ใน พ.ศ. 2365 มีการตีพิมพ์งานวิจัยหลายฉบับของ Kerner ซึ่งเป็นการวิจัยที่เริ่มทดลองในสัตว์ทดลอง ต่อมาจึงเริ่มทดลองกับตนเอง ทำให้พบว่าพิษที่สกัดออกมาจากไส้กรอกส่งผลให้เกิดอาการอ่อนแรง และเหงื่อไม่ออกตามร่างกาย และเป็นที่น่าสนใจว่า สารพิษตัวนี้ในปริมาณเล็กน้อย อาจใช้รักษาความผิดปกติต่างๆของระบบประสาทได้

อีก 75 ปีต่อมา Emile-Pierre van Ermengen ได้ค้นพบว่าสาเหตุของอาการกล้ามเนื้ออ่อนแรง และเหงื่อไม่ออกที่เกิดขึ้นในงานวิจัยของ Kerner มีสาเหตุมาจากสารพิษที่ถูกผลิตขึ้นโดยแบคทีเรียที่ชื่อว่า Clostridium botulinum ซึ่งมีชื่อเรียกว่า botulinum toxin

ใน พ.ศ. 2487 Schantz สามารถสกัดแยกสารพิษ botulinum toxin ให้อยู่ในรูปของ crystalline form และใน พ.ศ. 2493 Brook สามารถแสดงให้เห็นได้ว่า botulinum toxin จะสกัดกั้นการหลั่งของสารสื่อประสาท acetylcholine จากปลายกระแสประสาทในกล้ามเนื้อลาย

ช่วงตอนต้นของพ.ศ. 2513 Scott ร่วมมือกับ Schantz พยายามทดลองหาสารพิษที่ออกฤทธิ์ทำให้กล้ามเนื้อรอบดวงตาเป็นอัมพาต และพบว่า botulinum toxin สามารถนำมาใช้รักษาอาการตาเหล่ ตาเขในคนได้ และได้คาดคะเนว่าอาจจะสามารถนำสารนี้มาใช้รักษาภาวะผิดปกติในกล้ามเนื้อ หรืออาการอื่น ๆที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติของกระแสประสาทได้

ใน พ.ศ. 2530 Dr. Jean Carruthers ซึ่งเป็นศัลยแพทย์ผู้เชี่ยวชาญด้านศัลยกรรมพลาสติก ได้ไปเยี่ยมเยียนห้องปฏิบัติการของ Scott โดยสามีของเธอ Dr. J. Alastair Carruthers ซึ่งเป็นแพทย์โรคผิวหนัง ได้พบว่าเมื่อใช้สารพิษตัวนี้ ในการรักษาอาการตากระตุก แล้วจะเกิดผลข้างเคียงทำให้รอยย่นจากการขมวดคิ้วจางลง จึงเป็นสาเหตุให้ทั้ง 2 คนทำการศึกษาผลของ botulinum toxin ในแง่ที่เกี่ยวกับความสวยความงาม และตีพิมพ์รายงานครั้งแรกใน พ.ศ. 2535 ซึ่งในขณะนั้นมีการนำ toxin ตัวนี้มารักษาโรคตากระตุก ตาเข โรคคอเอียงแต่กำเนิดอันมีผลมาจากกล้ามเนื้อ โรคกล้ามเนื้อบนใบหน้ากระตุก และ โรคไข้แหงน (dystonia) หรืออาการแข็งเกร็งของกล้ามเนื้อที่ทำให้อวัยวะในบริเวณนั้นผิดรูปไป ต่อมาจึงได้มีการนำ botulinum toxin มารักษาอาการอื่นๆหลังจากปี พ.ศ. 2535 อันได้แก่ โรคเหงื่อออกมากผิดปกติ โรคไมเกรน และอาการปวดหลังส่วนล่าง

กลไกการออกฤทธิ์

กลไกการออกฤทธิ์ของ BoNT ชนิดต่างๆ

botulinum toxin (BoNT: หรืออาจพบว่ามีอักษรย่ออื่นๆ ที่ใช้กันด้วย เช่น BTX, BNT แล้วแต่แหล่งข้อมูลจะกำหนด) มีชนิดย่อยๆ ที่ศึกษาแล้วถึง 7 ชนิด ได้แก่ BoNT A, B, C, D, E, F, G โดยที่แต่ละชนิดจะมีกลไกการทำงานที่แตกต่างกันคือจะแยกสลายโปรตีนตนละตัวกัน ในที่นี้ 5 จาก 7 ชนิดของ botulinum toxin ออกฤทธิ์ได้กับมนุษย์

สารชนิดนี้ประกอบขึ้นจากโปรตีน 2 สาย คือสายหนัก (heavy chain: H) มีมวลประมาณ 100 kDa และสายเบา (light chain: L) มวลประมาณ 50 kDa เชื่อมกันด้วยพันธะ disulfide (การลำดับของกรดอะมิโน (sequencing) อ้างอิงได้จากภาคผนวก) โมเลกุลขนาดใหญ่นี้จะถูกทำลายที่อุณหภูมิสูงกว่า 60 °C จึงเป็นสาเหตุที่ botulinum toxin ที่นำมาใช้ต้องมีการเก็บรักษาในอุณหภูมิที่เหมาะสม

สายหนักของสารพิษเป็นส่วนที่จะเข้าไปยึดกับปลาย axon ของเซลล์ประสาท โดยจะยึดจับกับ surface protein receptor (synaptotagmin) และเข้าสู่เซลล์โดยกระบวนการ endocytosis ทำให้เกิดเป็น vesicle เมื่ออยู่ภายในปลายประสาทแล้วสายโซ่เบาของสารพิษทำลายผนังของ vesicle ออกมาเพื่อเข้าสู่ cytoplasm เนื่องจากสายโซ่เบามีสมบัติเป็น enzyme ชนิด protease

สายโซ่หนักของ BoNT A เข้าทำลาย SNAP-25 protein ซึ่งเป็น SNARE protein ชนิดหนึ่ง (BoNT ชนิดอื่นๆ จะทำลาย SNARE protein ชนิดต่างๆ กัน) โปรตีนในกลุ่มนี้เป็นสารที่สำคัญต่อกระบวนการ vesicle fusion (กระบวนการ exocytosis: เป็นวิธีการที่เซลล์ใช้หลั่งสารสื่อประสาท acetylcholine) เป็นการยับยั้งการหลั่งสารสื่อประสาท

เนื่องจากในภาวะปกติ กล้ามเนื้อจะทำงาน เคลื่อนไหว หรือ หดตัว ต้องอาศัยการสั่งงานจากเซลล์ประสาท เมื่อเซลล์ไม่สามารถหลั่งสารสื่อประสาทได้ จึงทำให้กล้ามเนื้อขาดการรับรู้การสั่งงานจากเซลล์ประสาท จึงไม่เกิดการหดตัว

มีงานวิจัยหลายชิ้นที่ทำการศึกษาลำดับของกรดอะมิโนใน botulinum toxin พบว่ามีรูปแบบคล้ายคลึงกับโปรตีนที่มีส่วนเกี่ยวข้องกับโรคบาดทะยัก (tetanus)

botulinum toxin มีความเป็นพิษสูงมาก แม้ยังไม่มีข้อมูลปริมาณขั้นต่ำที่ทำให้ถึงตายได้ในมนุษย์ เราสามารถประมาณได้จากข้อมูลในลิง จะได้ว่าสำหรับมนุษย์ที่มีน้ำหนักตัว 70 kg ปริมาณที่อันตรายถึงตายในมนุษย์คือ botulinum toxin type A ในรูปผลึก

• 0.09–0.15 μg โดยการฉีดเข้ากระแสเลือดหรือกล้ามเนื้อ
• 0.70–0.90 μg โดยการหายใจ
• 70 μg โดยการกิน

เชื้อที่ก่อพิษ

บทความหลัก: คลอสตริเดียม โบทูลินัม

ชื่อของ botulinum toxin

botulinum toxin ก็เหมือนกับตัวยาชนิดอื่นๆ ที่ผู้คนโดยทั่วไปมักรู้จักด้ยชื่อทางการค้า คนไทยและคนส่วนมากทั่วโลกรู้จัก botulinum toxin กันในชื่อ Botox จริงๆ แล้ว สารชนิดนี้มีหลายบริษัทผลิตออกมา ปัจจุบัน botulinum toxin ที่มีวางขายใน ท้องตลาด 3 ชนิด คือ type A ที่มีวางขายทั่วโลก ได้แก่ Botox และในยุโรปคือ Dysport ส่วน type B ชื่อ Myobloc

เนื่องจากโมเลกุลที่ซับซ้อนทำให้ปริมาณการใช้สำหรับผลิตภัณฑ์จากแต่ละบริษัทจึงไม่เหมือนกันนัก ต้องอาศัยการสังเกตทางคลินิก พบว่าหนึ่งยูนิตของ Botox ในหนู จะมีขนาดเทียบเท่าประมาณ 3-4 ยูนิต ของ Dysport และ 100 ยูนิต ของ Myobloc ดังนั้น ในการอ่านปริมาณการใช้ใดๆ ต้องให้มั่นใจว่าแหล่งข้อมูลที่ใช้อยู่นั้น อ้างอิงกับผลิตภัณฑ์ชิ้นใด

botulinum toxin กับประโยชน์ทางการแพทย์

ในปี 1980 หลังจากที่มีการริเริ่มทดลองในสัตว์มาตั้งแต่ทศวรรษที่ 1960 ก็มีการใช้ botulinum toxin กับมนุษย์เป็นครั้งแรก ในการรักษาอาการตาเหล่ (strabismus: crossed eyes) และตาปิดเกร็ง (การกะพริบตาที่ไม่สามารถควบคุมได้: blepharospasm) ต่อมาในปี 1993 ได้มีการใช้ botulinum toxin ในการรักษาอาการหดเกร็งของหูรูดปลายล่างของหลอดอาหาร (achalasia: a spasm of the lower esophageal sphincter) โดย Pasricha และคณะ ต่อมาอีกปีหนึ่ง Bushara และ Park ก็พบว่า botulinum toxin มีความสามารถในการยับยั้งการหลั่งของเหงื่อได้

อาการตาเหล่ และตาปิดเกร็ง

ในช่วงต้นทศวรรษที่ 1980 นักจักษุวิทยาตามมาหวิทยาลัยหลายแห่งในสหรัฐฯ และแคนาดา เริ่มศึกษาถึงความสามารถในการรักษาอาการอาการตาเหล่ และตาปิดเกร็งของ botulinum toxin จนกระทั่งปี 1985 จึงสามารถระบุขนาดการใช้ และวิธีการฉีดได้ชัดเจน

การรักษาอาการตาเหล่ และตาปิดเกร็งด้วย botulinum toxin หากทำอย่างถูกต้อง จะมีผลข้างเคียงน้อยมากและไม่เป็นอันตราย อย่างไรก็ตาม ผลของการรักษาจะอยู่ได้เพียง 4–6 เดือน

ในปี 1989 บริษัทผู้ผลิต botulinum toxin: Allergan, Inc. (ภายใต้ชื่อ Botox) ได้รับการรับรองจากองค์การอาหารและยาของสหรัฐฯ (U.S. FDA) เพื่อผลิต botulinum toxin สำหรับรักษาอาการตาเหล่ ตาปิดเกร็งและอาการเกร็งครึ่งใบหน้าสำหรับผู้ป่วยที่มีอายุเกิน 12 ปี

การหดเกร็งของกล้ามเนื้อ

สืบเนื่องจากความสำเร็จในการรักษาอาการตาเหล่ และตาปิดเกร็งนี่เอง ที่ทำให้เกิดการศึกษาความสามารถและขนาดของ botulinum toxin ที่จะใช้รักษาอาการหดเกร็งของกล้ามเนื้อ (spasm) ซึ่งกำลังเริ่มเป็นที่ยอมรับในหลายๆ ประเทศ

upper motor neuron syndrome

ในปัจจุบัน botulinum toxin เป็นสารที่ใช้เยียวยาอาการที่เกิดจาก upper motor neuron syndrome (อาการที่เกิดจากกล้ามเนื้อไม่สามารถคลายตัวได้เต็มที่ เป็นการจำกัดการเคลื่อนไหวของข้อต่อนั้น) เนื่องจากอาการเหล่านี้เกิดจากการหดตัวที่มากเกินไปของกล้ามเนื้อ คล้ายกับการหดเกร็ง (spasm)

การฉีด botulinum toxin จะทำให้กล้ามเนื้อนั้นหดตัวน้อยลง ทำให้ข้อต่อใช้การได้มากขึ้น กรณีที่น่าสนใจกรณีหนึ่งคือกรณีของชายออสเตรเลียคนหนึ่ง ในปี 2009 ซึ่งต้องอยู่บนรถเข็นเป็นเวลากว่า 20 ปี จนกระทั่งได้รับการรักษาด้วย botulinum toxin จนเดินได้อีกครั้ง

ยับยั้งการเกิดเหงื่อ

การทดลองของ Khalaf Bushara และ David Park ในปี 1993 เกี่ยวกับสมบัติในการยับยั้งการหลั่งเหงื่อของ botulinum toxin นับเป็นการนำสารนี้ไปใช้ในด้านที่ไมม่ได้เกี่ยวข้องกับกล้ามเนื้อเป็นครั้งแรก จากการศึกษานี้ ทำให้ botulinum toxin เป็นตัวเลือกหนึ่งในการเยียวยาอาการเหงื่อออกมากเกิน (hyperhidrolysis) โดยเฉพาะบริเวณรักแร้

อื่นๆ

botulinum toxin ยังสามารถใช้รักษาอาการต่างๆ ได้อีก เช่น

• cervical dystonia
• ปวดหัวเรื้อรัง (chronic migraine)
• อาการอื่นๆ ที่ยังต้องมีการศึกษาเพิ่มเติม เช่น prostatic dysfunction, asthma ฯลฯ

botulinum toxin ในการเสริมความงาม

การฉีดโบท็อกมีวิธีการทำอยู่ 2วิธี ได้แก่

1. standard technique: ใช้เมื่อจุดที่ต้องการให้เกิดการออกฤทธิ์มีความชัดเจน และมีความเสี่ยงต่ออันตรกิริยาที่ไม่พึงประสงค์น้อย
2. microinjection technique: มักใช้ในการรักษาตีนกา โดยจะฉีดหลายเข็ม เป็นบริเวณ แต่ละเข็มห่างกันราว 1 cm และฉีดเพียงในชั้นผิวเท่านั้น

ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับการใช้ botulinum toxin เสริมความงาม

การรักษาหน้าที่ไม่สมมาตร

การช่วยให้หน้าที่ไม่สมมาตรกลับมาสมมาตรอย่างเดิมร่วมถึงลดความแตกต่างระหว่างความไม่เท่ากัน โดยวิธีการที่จะได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดคือการฉีดยาเข้าที่กล้ามเนื้อ ปริมาณของยาควรขึ้นอยู่กับชนิดของกล้ามเนื้อของแต่ละคน แนะนำให้ใช้เพียงครึ่งหนึ่งก่อนแล้วอาจจะเพิ่มขึ้นได้หลังจาก15วันผ่านไป

การยกกระชับ

การที่อายุเพิ่มขึ้นนั้นส่งผลต่างๆมากมายต่อผิวหนัง กล้ามเนื้อ หรือกระดูก botulinum toxin ก็เป็นอีกตัวเลือกหนึ่งที่เราสามารถน้ำมาปรับใช้ให้เข้ากับผิวหนังหรือกล้ามเนื้อของเราที่เปลี่ยนไปได้ จุดมุ่งหมายของการรักษาชนิดนี้คือการลดภาวะที่สูงไปหรือต่ำไปของหน้ารวมถึงส่วนคอด้วย แบ่งการทำออกเป็น

1. Upper Third Treatment: ใช้ส่วนมากที่บริเวณคิ้ว
2. Mid and Lower Thirds Treatment: ใช้ส่วนมากบริเวณตีนกา
3. Lower Third and Neck: ใช้ส่วนมากที่บริเวณด้านล่างของปากรวมถึงส่วนของลำคอ

การรักษาโดย microinjection technique

การรักษาวิธีนี้เป็นการรักษาที่เป็นที่นิยมมาก ข้อดีของเทคนิคนี้ก็คือ การที่เกิดผลเสียน้อย เทคนิคนี้สามารถเข้าไปฉีดในที่ที่เคยไม่สามารถเข้าไปฉีดได้เช่น แก้ม เป็นต้น บริเวณที่มักจะถูกใช้กันอย่างมากคือ บริเวณตีนกาและแก้ม การรักษาวิธีนี้ยังสามารถผสมรวมกับการรักษาอีกวิธีที่เรียกว่า macro-injection ซึ่งการรักษาวิธีนี้สามารถให้ผลดีอย่างมากเช่นกัน แต่อย่างไรก็ตามก็ยังมีผลเสียคือ microinjection ต้องใช้การฉีดในหลายจุดด้วยกันซึ่งสามารถทำให้เกิดอาการช้ำหรือเลือดคั่งได้

ปัจจัยที่อาจทำให้แพทย์เลือกที่จะไม่ใช้วิธีฉีด botulinum toxin ให้

1. ภาวะ dysmorphism คือภาวะที่ผู้ป่วยมีความกังวลกับริ้วรอยเล็กน้อยหรือริ้วรอยที่ไม่ได้มีอยู่จริง ซึ่งแพทย์ไม่เห็นว่าจำเป็นต้องใช้วิธีนี้ อีกทั้งผู้ป่วยที่มีภาวะนี้ ยังมีแนวโน้มมากกว่าที่จะไม่พึงพอใจกับผลที่เกิดขึ้น ไม่ว่าจะเป็นผลจากการฉีด botulinum toxin หรือ ผลข้างเคียงที่อาจเกิดขึ้น
2. ผู้ป่วยที่มีอาการเกี่ยวกับระบบประสาท ซึ่งอาจไดีรับผลทางลบจากการฉีด botulinum toxin เช่น amyotrophic lateral sclerosis, myasthenia gravis, multiple sclerosis และ Eaton Lambert syndrome
3. ผู้ที่ตั้งครรภ์ และให้นมบุตรอยู่ในระยะนั้น
4. ผู้ที่แพ้สารในกลุ่ม botulinum toxin
5. ผู้ที่ใช้ยาซึ่งอาจเกิดอันตรกิริยากับ botulinum toxin ได้ ส่วนมากจะเป็นยาที่ออกฤทธิ์ในระบบและตำแหน่งใกล้เคียงกันกับ botulinum toxin เช่น aminoglycosides, cyclosporine, d-penicillamine, muscle relaxants, quinidine, magnesium sulfate, lincosamides และ aminoquinolones
6. ผู้ป่วยที่มีปัญหาเรื่องเลือดหยุดยากจะมีความเสี่ยงที่จะเกิดรอยช้ำมากกว่า (ข้อนี้ต้องแจ้งให้ทราบ ให้ผู้ป่วยรับได้)

ผลเสียและผลข้างเคียง

botulinum toxin เป็นยาที่มีความปลอดภัยมาก ในด้านความสวยงามมีปัญหาเฉพาะการใช้โบท็อกที่ไม่ทราบที่มาอย่างชัดเจน หรือใช้โดยแพทย์ที่ไม่มีความรู้มาก่อน

หากเราใช้ในปริมาณที่เหมาะสมก็จะไม่เกิดผลเสียต่อร่างกาย แต่อย่างไรก็ตาม botulinum toxin ก็ยังคงเป็นยาอยู่ซึ่งสามารถก่อให้เกิดผลเสียกับร่างกายได้ตามแต่ปริมาณที่ใช้และสภาพร่างกายของบุคคล อาจแบ่งอาการหรือข้อไม่พึงประสงค์ได้ดังนี้

ผลข้างเคียงที่เกิดจากการฉีด

• ความเจ็บจากการฉีดยา
• ช้ำ เลือดคลั่ง ฟกช้ำ
• อาการปวดหัว
• ผิวหนังแห้งตรงบริเวณที่ฉีด

ผลข้างเคียงที่เกิดจากการกระจายตัวของสาร

• เปลือกตาหย่อน
• เปลือกตาล่างแบะออก
• ตาสองข้างมองไปคนละทิศละทางกัน
• ผลข้างเคียงทำให้กล้ามเนื้อติดกันและคิ้วผิดตำแหน่ง

อาการแพ้ botulinum toxin type A ซึ่งเป็นที่ใช้กันกว้างขวาง

antibodies ต่อต้าน botulinum toxin: ในบางรายพบว่าร่างกายมีการสร้าง antibody เพื่อต้าน botulinum toxin จึงเป็นผลให้สารออกฤทธิ์ได้น้อยลง

botulinum toxin ไม่ได้ออกฤทธิ์ได้ถาวร: botulinum toxin จะเริ่มออกฤทธิ์ในการลดริ้วรอยเหี่ยวย่น จากการเกร็งตัวของกล้ามเนื้อ ภายใน 2-3 วัน และเห็นผลสูงสุดภายใน 7-14 วัน ซึ่งจะรู้สึกได้ว่า ริ้วรอยบนใบหน้าหายไป botulinum toxin อาจจะมีฤทธิ์อยู่ได้นาน 4-6 เดือน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับแต่ละบุคคล ขนาดยาที่ฉีด และความแข็งแรงของกล้ามเนื้อ (muscle tone) มัดนั้นๆ

botulinum toxin ในฐานะอาวุธชีวภาพ

การก่อการร้ายทางชีวภาพ (bioterrorism) เป็นการนำอาวุธชีวภาพหรือเชื้อโรคที่มีอัตราการระบาด และความรุนแรงในการเกิดความเจ็บป่วยถึงชีวิต มาทำให้เกิดการแพร่กระจายและก่อให้เกิดความเสียหายในวงกว้าง ซึ่งหากไม่สามารถควบคุมการกระจายให้อยู่ในวงจำกัด หรือขาดแคลนยาที่ใช้ในการรักษาอย่างเพียงพอ ก็จะเกิดมหันตภัยกับมวลมนุษยชาติได้

botulinum neurotoxins ที่ผลิตจากแบคทีเรียสายพันธุ์ Clostridia เป็นเชื้อพิษที่ร้ายแรงที่สุด สามารถประดิษฐ์เป็นอาวุธได้ง่ายและตรวจจับยากเนื่องจากเป็นสารไร้สี ไร้กลิ่น ไร้รส เป็นอาวุธสงครามที่สร้างความตื่นกลัวได้ผลดีแม้เป็นเพียงข่าวลือว่าถูกนำมาใช้เป็นอาวุธต่อสู้ (มีผลทางจิตวิทยา) แนวโน้มรูปแบบที่จะถูกนำมาใช้คือปล่อยละอองในอากาศให้สูดดมเข้าไปในร่างกายหรือใส่สปอร์พิษปนเปื้อนในอาหาร มีความพยายามพัฒนามาใช้เป็นอาวุธชีวภาพตั้งแต่ 60 ปีที่แล้ว หลังปี 2005 ก็มีการคำนวณถึงความเสียหายต่อชีวิตหากผู้ก่อการร้ายนำสารนี้มาใช้อยู่หลายเหตุการณ์ด้วยกัน เช่น สมมุติการปนเปื้อนในอาหารตามภัตตาคาร ใส่สายพานลำเลียงนมวัวสำหรับส่งออกต่างประเทศ ล้วนแล้วแต่ก่อให้เกิดการสูญเสียชีวิตอย่างมหาศาล เหตุเพราะ botulinum toxin หนึ่งหน่วยสามารถแพร่กระจายในอากาศทำให้คนที่อยู่ใต้ลมเป็นรัศมีครึ่งไมล์กลายเป็นบุคคลไร้ความสามารถหรือเสียชีวิตได้

เหตุผลหลักที่หลายประเทศนำ botulinum neurotoxins มาใช้เป็นอาวุธชีวภาพใช้ปริมาณสารพิษน้อย ไร้สี ไร้กลิ่น ไร้รสชาติ ทำให้ตรวจจับได้ยาก ก่อให้เกิดอาการบาดเจ็บร้ายแรงและถึงแก่ชีวิต ผลิตง่ายและเคลื่อนย้ายสะดวก ผู้บาดเจ็บจากพิษต้องการการรักษาอย่างใกล้ชิดต่อเนื่องยาวนาน ประวัติการพัฒนาเป็นอาวุธชีวภาพมาใช้ในการก่อการร้ายสากล

ประเทศที่ต้องสงสัยว่าผลิต พัฒนา และครอบครองได้แก่แคนาดา อิรัก อิหร่าน สหรัฐอเมริกา อังกฤษ ซีเรีย อเมริกาใต้ เกาหลีเหนือ และฝรั่งเศส อิรักเป็นประเทศที่มีหลักฐานน่าเชื่อถือมากที่สุดว่ามีโครงการผลิตอาวุธชีวภาพหลายประเภทที่กำลังดำเนินการอยู่

การใช้อาวุธชีวภาพ botulinum toxin ในประเทศต่างๆ

อิรัก

อิรัก - อิรักเริ่มพัฒนาโครงการอาวุธชีวภาพอีกครั้งในปี 1985 หลังจากที่เคยลงนามการหยุดครอบครองอาวุธชีวภาพปี 1975 แล้วก็ยอมรับกับองค์การสหประชาชาติในอีกสิบปีต่อมาว่าได้ผลิต botulinum neurotoxin เพื่อใช้กับระเบิดพิสัยไกล 600 กิโลเมตร จรวดมิสไซส์ (ในจำนวนนั้น 2 ลูกประกอบจากเชื้อแอนแทรกซ์ 10 ลูกประกอบจาก Alfa toxin และ 13 ลูกประกอบจาก botulinum toxin) และถังสเปรย์เป็นจำนวนมากกว่า 19,000 ลิตร ในจำนวนนั้นมากกว่า 10,000 ลิตรถูกผลิตเป็นอาวุธสงคราม ปริมาณนั้นสามารถฆ่าคนได้กว่าสามเท่าตัวของจำนวนประชากรมนุษย์ทั้งหมดบนโลก นอกจากนี้ยังมีระเบิดอีก 180 กิโลกรัมสำหรับใช้ได้ทันที ในจำนวนนี้ 100 กิโลกรัมบรรจุด้วย botulinum toxin อย่างไรก็ตามอิรักก็ไม่ได้ใช้อาวุธสงครามที่ผลิตขึ้นได้นี้ในสงครามอ่าวเปอร์เซียหรือในเหตุการณ์ความพยายามปลดปล่อยอิรักและคาดว่าปัจจุบันคลังอาวุธคงถูกทำลายไปแล้ว

อิรักยังคงผลิตขีปนาวุธมากขึ้นเรื่อยๆ ได้ชื่อว่าเป็นประเทศที่มีทรัพยากรมนุษย์ที่เชี่ยวชาญทางเคมีมาก อิรักยอมรับว่าได้ทำวิจัยเรื่องการใช้ botulinum toxins เพื่อการสงคราม และได้ทำกระสุนมากกว่า 100 นัดที่บรรจุสารพิษนี้ไว้ตั้งแต่ปีค.ศ.1995

ญี่ปุ่น

ญี่ปุ่น - ขณะที่ญี่ปุ่นเข้าครอบครองแมนจูเรียในปีค.ศ.1930 กองกำลังของญี่ปุ่นที่เรียกว่า Unit 731 ได้ทดลองใช้ Clostridium botulinum และสารชีวภาพหลายอย่างกับนักโทษชาวแมนจูในโครงการศึกษาและพัฒนาอาวุธชีวภาพของญี่ปุ่นขณะนั้น

ลัทธิโอมชินริเกียวซึ่งถือกำเนิดในประเทศญี่ปุ่นในปีค.ศ.1987 ก็มีประวัติการใช้อาวุธชีวภาพมากมายเพื่อก่อการร้าย หนึ่งในอาวุธชีวภาพที่พยายามผลิตและนำมาใช้คือสาร botulinum neurotoxin ระบบความเชื่อของลัทธินี้มีรากฐานจากเรื่องราวลึกลับและคำสอนด้านปรัชญาเกี่ยวกับการทำลายล้างเพื่อความอยู่รอด การสิ้นสุดของโลก และสงครามโลกครั้งที่สาม บรรดาสาวกถูกกระตุ้นให้เข้าไปมีส่วนร่วมทางการเมืองของประเทศ โชโก อะซาฮาระ ผู้ก่อตั้งเคยเป็นศาสตราจารย์ในมหาวิทยาลัยมาก่อนจึงมีนักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่และผู้เชี่ยวชาญชั้นนำจากหลายมหาวิทยาลัยมีชื่อหลายคนที่เชื่อในลัทธินี้ ลิทธิโอมชินริเกียวจึงมีนักวิทยาศาสตร์กว่าสามร้อยคนที่เชี่ยวชาญเรื่องเคมี ชีววิทยา ยา และพันธุวิศวกรรมที่ทำงานให้กับลัทธิโดยมีเงินทุนกว่าหมื่นล้านดอลล่าสหรัฐจากการบริจากของสมาชิกและการขายหนังสือ ต่อมาภายหลังสาวกของลัทธิแพ้การเลือกตั้งอย่างราบคาบ โชโก อะซาฮาระที่โกรธแค้นก็กล่าวหาว่ารัฐบาลโกงและเริ่มก่อเหตุสังหารหมู่นับแต่นั้น

สาวกของลัทธินี้ใช้อาวุธชีวภาพหลายชนิดก่อการร้ายหลายครั้งท่ามกลางฝูงชน ที่ก่อความเสียหายมากที่สุดคือการปล่อยของเหลวที่เรียกว่าซารินในรถไปใต้ดินโตเกียว 5 ขบวนในช่วงเวลาเร่งรีบในปี 1995 มีคนเสียชีวิต 12 คน บาดเจ็บอีกมากกว่า 5,000 คนในเหตุการณ์นั้น ภายหลังตำรวจพบว่าลัทธิสามารถผลิตซารินในจำนวนที่สามารถฆ่าได้หลายล้านคน ก่อนหน้านี้ลัทธินี้ได้วางกระเป๋าเดินทางสามใบที่อ้างว่าบรรจุสาร botulinum neurotoxin ไว้ในทางเดินใต้ดินแต่ก็ถูกตำรวจพบก่อน และยังมีความพยายามใช้ botulinum neurotoxin แบบละอองกระจายในอากาศเพื่อจุดประสงค์ทางการเมืองตามมาอีกสองครั้งในช่วงปี 1990-1995 เป้าหมายคือฐานทัพทหารสหรัฐฯ ในญี่ปุ่น แต่ความพยายามไม่เป็นผลสำเร็จเพราะความผิดพลาดทางเทคนิคจุลชีววิทยา โดยผลิตแบคทีเรีย Clostridium botulinum จากดินจากภาคเหนือของประเทศญี่ปุ่น

อื่นๆ

• อเมริกาใต้ - โครงการชายฝั่งทะเล (Project Coast) ซึ่งเป็นโครงการศึกษาอาวุธชีวภาพของอเมริกาใต้ได้พัฒนาความเป็นไปได้ของการนำ botulinum toxin มาใช้ภายใต้การควบคุมของพันเอกโวลเตอร์ เบดส์สัน แม้โครงการจะสิ้นสุดไปแล้วแต่มีการสันนิษฐานว่าข้อมูลการผลิตอาวุธและเทคโนโลยีที่ใช้ถูกขายให้กับประเทศอื่นไปสานต่อเช่น ลิเบีย
• อเมริกา - นักวิจัยชาวอเมริกาเริ่มพัฒนา botulinum toxin มาใช้เป็นอาวุธตั้งแต่ช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง และเนื่องจากเยอรมนีนำ botulinum toxin มาใช้ในสงคราม อเมริกาจึงต้องผลิตวัคซีน botulinum กว่า 1 ล้านโดส เผื่อใช้ในวันดีเดย์ที่ทหารอเมริกาต้องขึ้นฝั่งเยอรมนี
• แคนาดา - เคยมีการจับกุมชายผู้หนึ่งได้ขณะกำลังข้ามด่านตรวจเขตแดนแคนาดาและอเมริกา เขาครอบครอง botulinum toxin จำนวนหนึ่ง ไรซิน กระสุนปืน 20,000 นัดรวมทั้งเงินสด 89,000 ดอลลาร์สหรัฐ แต่เขาแขวนคอตัวเองในคุกหนีความผิดขณะรอการไต่สวนจึงไม่ทราบสาเหตุของการกระทำ
• อังกฤษ - ฤดูใบไม้ผลิปี 1942 มีข้อสันนิษฐานว่าการลอบสังหาร Reinhard Heydrich เจ้าหน้าที่ผู้โหดเหี้ยมคนหนึ่งของพรรคนาซีที่กรุงปราก ประเทศอิตาลี โดยทหารอังกฤษที่ถูกฝึกพิเศษนั้นอาจมีการใช้ระเบิดบรรจุ botulinum toxin ร่วมด้วย
• เยอรมนี - หน่วยสืบราชการลับของฝ่ายพันธมิตรรายงานว่าเยอรมนีพยายามพัฒนา botulinum toxin มาใช้ในสนามรบเพื่อต่อต้านการข่มขู่จากฝ่ายพันธมิตร แต่ในเวลานั้นส่วนประกอบที่ทำให้ C. botulinum เป็นพิษนั้นยังไม่ทราบแน่ชัด ดังนั้นการวิจัยในช่วงแรกจึงเป็นเพียงการแยกสารให้ได้พิษที่บริสุทธิ์และการเพิ่มจำนวนสารพิษ แต่ก็ยังมีการวิจัยความเป็นไปได้ของการทำเป็นอาวุธชีวภาพด้วย (อเมริกาใช้รหัสลับเรียกสาร botulinum neurotoxin ว่า “agent X”)
• รัสเซีย (สหภาพโซเวียต) - มีรายงานว่าสหภาพโซเวียตทดลองอาวุธบรรจุ botulinum บนเกาะVorozhdeniye ในทะเลอารัล และยังใช้เทคโนโลยีพันธุวิศวกรรมพยามยามตัดต่อสารพิษไปใส่ในแบคทีเรียชนิดอื่นอีกด้วย หลังโซเวียตล่มสลายก็มีรายงานตามมาว่า 4 ประเทศที่อเมริกากำหนดเป็นประเทศที่สนับสนุนการก่อการร้ายได้แก่ เกาหลีเหนือ อิรัก อิหร่าน และซีเรียได้พัฒนา (หรือเชื่อกันว่าได้พัฒนา) botulinum toxin ขึ้นอีกในด้านความเป็นไปได้ในการใช้เป็นอาวุธชีวภาพ

การควบคุม

มีระเบียบระดับนานาชาติ เพื่อป้องกันการนำอาวุธชีวภาพมาใช้ ได้แก่ พิธีสารเจนีวา พ.ศ. 2478 ซึ่งมีสาระสำคัญในการห้ามใช้อาวุธเคมีและอาวุธชีวภาพ หรืออนุสัญญาห้ามอาวุธชีวภาพซึ่งห้ามการพัฒนา สะสม และผลิตอาวุธชีวภาพ การตระหนักถึงความสำคัญของการป้องกันการก่อการร้ายทางชีวภาพในปัจจุบันไม่จำกัดเพียงในกลุ่มผู้กำหนดนโยบายเท่านั้น แต่ยังได้ขยายไปยังกลุ่มประชาคมวิจัยด้วย โดยมีความพยายามในการป้องกันมิให้ผู้ประสงค์ร้ายมีโอกาสเข้าถึงเชื้อโรคที่มีศักยภาพในการนำไปใช้เป็นอาวุธชีวภาพ ซึ่งปกติประชาคมวิจัยจะใช้ในการวิจัยเพื่อประโยชน์ทางการแพทย์ ผ่านการปฏิบัติงานภายใต้ระเบียบ กฎเกณฑ์ ของระบบความปลอดภัยทางชีวภาพ (Biosafety) และความมั่นคงทางชีวภาพ (Biosecurity) เป็นมาตรการหลักในการป้องกัน

สหประชาติชาติได้กำหนด อนุสัญญาห้ามอาวุธชีวะ (Biological and Toxins Weapons Convention : BWC) ชื่อเต็ม “Convention on the Prohibition of the Development, Production and Stockpiling of Bacteriological (Biological) and Toxin Weapons and on their Destruction” ชื่อไทยว่า “อนุสัญญาว่าด้วยการห้ามการพัฒนา, การผลิต, และการสะสมอาวุธชีวภาพ และ ท็อกซิน และการทำลายอาวุธดังกล่าว” มีสาระสำคัญห้ามรัฐภาคีพัฒนา ผลิต สะสมอาวุธชีวะ และต้องทำลายอาวุธชีวะในครอบครองด้วย โดยอนุสัญญาฉบับนี้มีผลบังคับใช้ตั้งแต่วันที่ 26 มีนาคม 2518 (ค.ศ. 1975) และไม่ได้ระบุระยะเวลาสิ้นสุด

แต่แม้สหภาพโซเวียตและอิรักจะลงนามในข้อตกลงนี้ด้วยแต่ก็ยังมีการขยายการผลิตอาวุธชีวภาพซึ่งประกอบด้วยการวิจัย botulinum neurotoxin และการผลิตอาวุธสงครามอยู่อย่างลับๆ เพราะ BWC ขาดประสิทธิภาพที่แท้จริงในการบังคับใช้เนื่องจากไม่มีระบบตรวจสอบพิสูจน์ยืนยันระหว่างประเทศที่เป็นกลางและไม่เลือกปฏิบัติ เพื่อควบคุมและป้องกันมิให้ละเมิดอนุสัญญาฯ ดังนั้น จึงมีการตั้งคณะทำงานเฉพาะกิจ (Ad Hoc Group: AHG) ของรัฐภาคี BWC ขึ้นเมื่อปี 2538 (ค.ศ. 1995) เพื่อพิจารณากำหนดมาตรการที่เหมาะสมในการพิสูจน์ยืนยัน (verification mechanism) การปฏิบัติตามอนุสัญญาฯ อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อเสริมสร้างความแข็งแกร่งให้แก่อนุสัญญาฯ ในลักษณะเป็นพิธีสาร (protocol) แนบท้ายอนุสัญญา BWC, AHG ของ BWC ได้จัดประชุมอย่างต่อเนื่อง (รวม 24 ครั้งแล้ว) เพื่อจัดทำร่างพิธีสาร แต่ยังไม่มีความคืบหน้าเท่าที่ควร เนื่องจากความเห็นและท่าทีของประเทศต่างๆ ยังไม่อาจตกลงกันได้โดยเฉพาะในเรื่องของการเยี่ยมเยือน (visit) และการตรวจสอบ (inspection)

อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน อนุสัญญาว่าด้วยการห้ามอาวุธชีวภาพถือเป็นเพียงกลไกเดียวในการควบคุมการพัฒนา ใช้ โอน ผลิตและสะสม และทำลายอาวุธชีวภาพ แต่เนื่องจาก ยังไม่มีมาตรการพิสูจน์ยืนยัน จึงทำให้อนุสัญญาฯ ไม่มีประสิทธิภาพในการบังคับใช้

ทางด้านอเมริกาซึ่งไม่ลงนามในอนุสัญญา เนื่องจากเห็นว่า ประเด็นในเรื่องการตรวจสอบนั้นกระทบต่ออุตสาหกรรมการผลิตของสหรัฐฯ ที่อาศัยเทคโนโลยีชีวภาพซึ่งกระทำอย่างบริสุทธิ์ ดังนั้น สหรัฐฯ จึงขอถอนตัวจากการเจรจาเพื่อจัดทำร่างพิธีสารฯ แต่ประธานาธิบดีนิกสันของสหรัฐอเมริกาก็ยังมีคำสั่งให้ทำลายคลังอาวุธชีวภาพทั้งหมดของหน่วยพัฒนาขีปนาวุธแห่งสหรัฐเมื่อปีค.ศ.1969-1970

โรคที่เกิดจาก botulinum toxin

มี 3 ประการที่นำไปสู่การเกิดพิษจาก botulinum toxin ซึ่งแต่ละประการเกิดจากการซึบซับของสารพิษเข้าสู่กระแสเลือด ได้แก่

1. foodborne botulism: มีสาเหตุมาจากการย่อยอาหารและเครื่องดื่มที่มี botulinum toxin ปนเปื้อนมาด้วย ความร้อนช่วยยับยั้งสารพิษได้ ดังนั้นเมื่ออาหารที่รับประทานไม่ได้ผ่านความร้อนจึงอาจมีสารปนเปื้อนอยู่และอาจจะเกิดอันตรายต่อผู้บริโภค
2. wound botulism: เป็นผลมาจากการเป็นแผล เชื้อตัวนี้สามารถแพร่กระจายและเพิ่มจำนวนได้ในบาดแผล ซึ่งจะซึมเข้าสู่กระแสเลือด และพบกระจายเป็นจำนวนมากในเส้นเลือดดำ
3. intestinal botulism: เป็นผลมาจากมีสารพิษภายในลำไส้หลังจากการกินอาหารที่มีสาร botulinum toxin ปนเปื้อน สาเหตุนี้พบได้มากในผู้ใหญ่มากกว่าเด็ก

ในที่นี้จะเน้นที่ foodbourne botulism มากกว่า เพราะเป็นกลุ่มที่พบมากในบรรดาผู้ป่วยทั้งหมด

อาการของผู้ที่ได้รับสารพิษจาก botulinum toxin

อาการของผู้ป่วย botulism คือหนังตาตกย้อย และม่านตาเปิดกว้าง เป็นอัมพาต แต่ยังคงมีสติสัมปชัญญะอยู่

เนื่องจากชนิดของ botulism มีหลากหลายชนิด แต่อาการที่เกิดจากสารพิษนี้มีลักษณะคล้ายกัน แต่ระยะเวลาการปรากฏอาการนั้นใช้เวลาต่างกัน ขึ้นอยู่กับปริมาณสารพิษที่ร่างกายได้รับเข้าไป อาการของ foodborne จะปรากฏระหว่าง 12-72 ชั่วโมง หลังจากการย่อย แต่จะเริ่มกระจายพิษจาก 2 ชั่วโมงจนกระทั่ง 8 วัน เริ่มแรกอาการจากสาเหตุสามประการข้างต้นนี้ ไม่สามารถระบุได้ว่าเป็นเพราะเหตุใด

นอกจากนี้พิษจาก botulinum toxin ยังเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดโรคอัมพาต ซึ่งเริ่มจากกล้ามเนื้อบริเวณศีรษะและลำคอ ต่อมาอาจส่งผลถึงการพูด การสื่อสาร การมองเห็น การหายใจ และการกลืนทำให้กลไกต่างๆ ดังกล่าวไม่สามารถทำงานได้ปกติ มีการตอบสนองต่อสิ่งต่างๆ ช้าลง

การแพร่กระจาย

เนื่องจาก botulinum toxin สามารถทำลายให้หมดไปได้ในสภาวะที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 85 °C เป็นเวลา 5 นาที อาหารที่มีเชื้อจึงเป็นอาหารที่ไม่ได้ผ่านการให้ความร้อนอย่างทั่วถึงเสียก่อน เชื้อนี้อาจติดมากับอาหารแทบทุกชนิด แต่จากสถิติในสหรัฐฯ พบว่า กลุ่มอาหารที่พบ C. botulinum มากที่สุดคือ พืชผัก โดยเฉพาะที่มีค่าความเป็นกรดต่ำ เช่น ถั่ว พริกไทย แครอท ฯลฯ นอกจากนี้ ยังสามารถพบเชื้อนี้ได้ใน อาหารกระป๋อง และอาหารที่ผ่านการถนอมไว้ในสภาพกรดต่ำด้วย เช่น กรณีการระบาดครั้งใหญ่ที่สุดในสหรัฐฯ ในปี 1977 พบว่าผู้ป่วย 59 ราย ได้รับประทานพริก jalapeño ที่ถนอมเองโดยภัตตาคารแห่งหนึ่ง

ชนิดของ botulinum toxin ที่พบในผู้ป่วยมากที่สุด ได้แก่ type A (54.1%), type E (26.7%) และ type B (14.8%) ตามลำดับ ส่วน type C และ D ไม่พบว่าทำให้เกิดโรคในมนุษย์

แหล่งข้อมูลอื่น

• A diagram of how botox works
• A Poison that can Heal เก็บถาวร 2007-10-20 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน from the U.S. Food and Drug Administration
• Does Botox get into the brain? Troubling research contradicts earlier findings about the treatment
• BotDB: extensive resources on BoNT structures, inhibitors, kinetics, and literature
• โบท็อกซ์ ศัลยกรรมตกแต่งด้วยท็อกซินโบทูลินัม
• Arnon, Stephen S.; Schechter R, Inglesby TV, Henderson DA, Bartlett JG, Ascher MS, Eitzen E, Fine AD, Hauer J, Layton M, Lillibridge S, Osterholm MT, O'Toole T, Parker G, Perl TM, Russell PK, Swerdlow DL, Tonat K; Working Group on Civilian Biodefense. (21 February 2001). "Botulinum Toxin as a Biological Weapon: Medical and Public Health Management." Journal of the American Medical Association 285 (8): 1059–1070. (link)
• "Pathogen: Clostridium botulinum - bacteria." Canadian Food Inspection Agency. 15 Jul. 2011. (link)
• "Clostridium Botulinum Outbreak FAQs." Centers for Disease Control and Prevention. 26 Jul. 2007. (link)
• "Botulism." WHO Media centre. Aug, 2002. (link)
• ประวิตร พิศาลบุตร. "การใช้ Botulinum toxin ทางด้านโรคผิวหนัง." วิชัยยุทธจุลสาร พฤษภาคม - สิงหาคม 2549: 34. (link) เก็บถาวร 2010-06-28 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน
• Jane L. Halpern, Leonard A. Smith, Kenneth B. Seamon, Karen A. Groover, and William H. Habig. "Sequence Homology between Tetanus and Botulinum Toxins Detected by an Antipeptide Antibody." Infection amd Immunity Jan 1989 (57), 18-22. (link)
• “Botulinum Toxin.” Wikipedia, the free encyclopedia. 18 Aug, 2011. (link)

• de Maio, Mauricio, and Rzany Bolman, Berthold. Botulinum Toxin in Aesthetic Medicine. Berlin, Germany: Springer, 2007.
• Kate Coleman Moriarty. Botulinum Toxin in Facial Rejuvenation. Mosby, 2004.
• "Botulinum toxin (Botulism)." Center for Biosecurity of UPMC. 12 Jul. 2009. (link) เก็บถาวร 2010-01-28 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน
• “Clostridium botulinum.” MicrobeWiki. 15 Apr, 2011. (link)
• Nantel, Albert J. “Clostridium botulinum.” International Programme on Chemical Safety, Poisons Information Monograph 858. Feb. 2002 (link)
• “Clostridium botulinum.” Wikipedia, the free encyclopedia. 1 Jul, 2011. (link)
• “Botulism.” Wikipedia, the free encyclopedia. 1 Sep, 2011. (link)