“Regenerative Medicine” ยาปลูกอวัยวะ

เขียนโดย biology เมื่อ . หัวข้อ บทความ, บทความปี 2545

5-1

สุทธิพงษ์ พงษ์วร

                    ในโลกของวิทยาศาสตร์ จินตนาการเป็นสิ่งสำคัญ นักวิทยาศาสตร์ชื่อดังหลายคนมีชื่อเสียงและได้รับรางวัลต่างๆ มากมายก็เนื่องมาจากจินตนาการอันบรรเจิดของท่านเหล่านั้นนั่นเอง การเป็นคนช่างคิด ช่างสังเกต บวกกับจินตนาการผสมผสานกันอย่างลงตัว นำมาซึ่งปัญหาหรือข้อสงสัย และการตั้งสมมติฐานสำหรับการทดลองค้นคว้าทางด้านวิทยาศาสตร์ 
                    หลายคนคงเคยดูการ์ตูนหรือภาพยนตร์วิทยาศาสตร์หลายๆ เรื่อง รวมทั้งการอ่านหนังสือและนิยายวิทยาศาสตร์ ซึ่งจะเห็นได้ว่ามนุษย์เรา   จะมีจินตนาการหรือการคิดฝันถึงสิ่งโน้นสิ่งนี้ก่อนเสมอ ก่อนที่จะทำให้ความคิดเหล่านั้นเป็นจริงขึ้นมา ฝันหนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์หลายคนกำลังสนใจ และคิดตรงกัน ก็คือการสร้างยาที่สามารถสร้างอวัยวะขึ้นมาใหม่เมื่อได้รับความเสียหายหรือถูกทำลาย เรียกว่า "Regenerative medicine"

5-2 
Picture Ref.: "ยาปลูกอวัยวะ ในยุค Medicine Revolution", Biology Department, IPST


                    "จุดเริ่มต้นของการคิดค้นยาชนิดนี้มาจากไหน?"

                    "stem cell" ชื่อนี้หลายคนคงคุ้นเคยดี เพราะ stem cell ได้เป็นข่าวใหญ่โตในหน้าหนังสือนิตยสาร และหนังสือพิมพ์ทั่วโลกมากมาย   stem cell คืออะไร?    stem cell คือเซลล์เริ่มต้นที่สามารถแบ่งเซลล์ได้ตลอดเวลา การแบ่งเซลล์ดังกล่าว จะให้เป็นเซลล์เดิม และชนิดต่างๆ เพื่อไปทำหน้าที่ที่แตกต่างกันในร่างกายของสิ่งมีชีวิตนั้นๆ 
 

 5-3    5-4
Picture Ref.: "Embryonic Stem Cell", Biology Department, IPST


                    เราจะเห็นการทำงานของ Stem cell (หรือ undifferentiated cell) ได้ชัดเจนจากการศึกษาการงอกใหม่ของอวัยวะบางส่วน หรือทุกส่วนที่เกิดความเสียหาย เช่น หัว สมอง อวัยวะภายใน และรยางค์ ในพลานาเรีย ไฮดรา ดาวทะเล zebrafish หรือแม้แต่การงอกหางใหม่ในซาลาแมนเดอร์ 

            ตัวอย่างที่คุ้นเคย คือ "พลานาเรีย" มีอะไรพิเศษในพลานาเรีย? ทดสอบได้ง่ายๆ โดยนักวิทยาศาสตร์ได้ทดลองตัดพลานาเรีย ออกเป็น 279 ชิ้น และได้พลานาเรียใหม่ 279 ตัวหลังจากเลี้ยงทิ้งไว้ 2 อาทิตย์ และในสิ่งมีชีวิตอื่นๆ   เช่น  ซาลาแมนเดอร์ ดาวทะเล ไฮดรา ก็จะมีการงอกใหม่ของ อวัยวะบางส่วนเช่นเดียวกัน แต่น่าเสียดายที่มนุษย์เราไม่สามารถทำได้

5-5    5-6
Picture Ref.: "การงอกใหม่ของพลานาเรีย และขนาดพลานาเรียเมื่อเทียบกับปลายดินสอ"
และ "การแตกหน่อของไฮดรา" Biology Department, IPST


                    แล้วทำไมมนุษย์ถึงไม่สามารถสร้างอวัยวะที่ขาดหายไปได้? มนุษย์จะมียีนที่ควบคุมการงอกใหม่ของอวัยวะที่เสียหายเหมือนในสิ่งมีชีวิตที่กล่าวมาหรือไม่? ว่าแล้วนักวิทยาศาสตร์หลายคนก็เริ่มต้นทำการศึกษายีน โปรตีน และรูปแบบการส่งสัญญาณในเซลล์ที่ทำหน้าที่สร้างอวัยวะที่เสียหายขึ้นมาใหม่ เทียบกับยีนของมนุษย์ จนกระทั่งในที่สุด Alejandro Sanchez Alvarado จาก the University of Utah in Salt Lake City ก็ได้กล่าวว่า 

                    "เราโชคดี ที่เรามียีนเหมือนกับยีนที่พลานาเรียใช้ในการสร้างสมอง กล้ามเนื้อ และส่วนหัวทั้งหมดขึ้นมา เมื่อส่วนเหล่านั้นถูกทำลาย" 

                    ปัญหาที่เกิดขึ้นหลังจากที่เราค้นพบว่า มนุษย์มียีนเหมือนกับยีนที่พลานาเรียใช้ในการสร้างอวัยวะใหม่ก็คือ ยีนดังกล่าวทำงานอย่างไร? และทำไมยีนของมนุษย์จึงทำงานแค่ในช่วงแรกของชีวิตเท่านั้น   นักวิทยาศาสตร์พบว่าในไฮดราและพลานาเรีย stem cell จะถูกกระตุ้นให้แบ่งตัวเพื่อสร้างเป็นอวัยวะต่างๆ ได้ตลอดชีวิตเลยทีเดียว ซึ่งจะแตกต่างจาก stem cell ที่พบอยู่ในร่างกายของเราที่สามารถเจริญ และเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์ต่างๆ ได้ในขอบเขตจำกัด มีความจำเพาะกับอวัยวะนั้นๆ เท่านั้น คำถามที่ชวนสงสัย คือ ทำไม? อะไรเป็นปัจจัยภายในเซลล์ที่ควบคุมการทำงานของยีนดังกล่าว? 

                    มีการศึกษาเปรียบเทียบถึงเรื่องความพิเศษในการซ่อมแซมอวัยวะต่างๆ ของตัวนิวท์ ซาลาแมนเดอร์ หนอนปล้อง และ zebrafish ทำให้พบว่าเมื่อมีอวัยวะบางส่วนของร่างกายถูกทำลาย เซลล์ที่ถูกทำลายจะส่งสัญญาณไปยังเซลล์ข้างเคียง และสามารถกระตุ้น "differentiated cell" (ซึ่งเป็นเซลล์ที่ได้ผ่านการเจริญเปลี่ยนแปลงและพัฒนามาแล้ว ซึ่งอาจจะเป็นเซลล์ผิวหนัง กล้ามเนื้อ หรือเนื้อเยื่ออื่นๆ) ให้เปลี่ยนกลับไปเป็น stem cell ได้อีก และ stem cell นี้เองก็จะแบ่งตัวเพื่อจำนวน stem cell ในขณะเดียวกันก็จะเพิ่มจำนวนเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์อื่นๆ เพื่อซ่อมแซมส่วนที่เสียหายของร่างกายได้ เราสามารถสังเกตเห็นการทำงานของ stem cell ได้ จากการงอกใหม่ของหางนิวท์ ซาลาแมนเดอร์ และหางจิ้งจก เป็นต้น 

                    ครั้งแรกสำหรับการทดลองในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม ในปี 1998 ดอกเตอร์ Ellen Heber-Katz และคณะ ได้ศึกษาความสามารถในการซ่อมแซมรูที่แผ่นเยื่อแก้วหูที่เขาและเพื่อนๆ ตั้งใจเจาะให้กับหนูสายพันธุ์ที่เรียกว่า "MRL mice" เพื่อทดสอบความสามารถในการซ่อมแซมเยื่อแก้วหู เขาพบว่าหนูสายพันธุ์นี้สามารถซ่อมแซมเยื่อแก้วหูได้อย่างมีประสิทธิภาพ มีรอยแผลเป็นน้อยมาก หลังจากการค้นพบดังกล่าวทีมงานชุดนี้ก็ได้ทำการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับการซ่อมแซมกล้ามเนื้อหัวใจของหนูสายพันธุ์นี้ โดยไม่มีการใช้ยา หรือการปลูกถ่ายเซลล์ หรือเนื้อเยื่อใดๆ ให้กับหนูที่ทดลองเลย เขาพบว่าหลังจากการทำให้กล้ามเนื้อหัวใจได้รับความเสียหายแล้ว 2 เดือนต่อมาหนูที่ทดลองสามารถซ่อมแซมกล้ามเนื้อหัวใจได้เหมือนเดิม เขาพบว่าหนูสายพันธุ์ MRL สามารถซ่อมแซมกล้ามเนื้อหัวใจได้โดยอาศัยเซลล์ซึ่งแตกต่างจากเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจ แต่จะอยู่ในบริเวณรอบๆ แผลซึ่งสามารถสร้างเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจใหม่แทนที่เซลล์เดิมได้ 

                    และเมื่อเปรียบเทียบกับหนูสายพันธุ์อื่นๆ พบว่าหนูสายพันธุ์ MRL มีเซลล์ที่เป็น stem cell ของกล้ามเนื้อหัวใจมากถึง 20% ที่อยู่ในบริเวณที่ได้รับบาดเจ็บ สามารถแบ่งตัวสร้างเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจใหม่ขึ้นมา ในขณะที่หนูสายพันธุ์ที่ทำมาศึกษาเปรียบเทียบมีเซลล์ดังกล่าวเพียงแค่ 1% เท่านั้นที่ทำหน้าที่ซ่อมแซมกล้ามเนื้อในส่วนที่เสียหาย การทำงานของเซลล์ที่แตกต่างกันมาก จนทำให้ John M. Leferovich กล่าวว่า "มากกว่า 15 ปี ที่เดียวที่เราศึกษาการทำงานของกล้ามเนื้อมา เราไม่เคยเห็นอะไรเช่นนี้มาก่อนเลย"

                    จากการศึกษาดังกล่าวทำให้มีการศึกษาเปรียบเทียบเกี่ยวกับความแตกต่างของยีนในหนูสายพันธุ์ MRL กับสายพันธุ์อื่นๆ เพื่อหาทางสร้างยาที่สามารถบังคับให้เซลล์สามารถแบ่งตัวเพื่อมาซ่อมแซมอวัยวะเป้าหมายที่เกิดความเสียหายให้กลับดีดังเดิมได้ 

                    และคำถามสุดท้าย ก็คือ ทำไมต้องมีการศึกษาเปรียบเทียบการทำงานของยีนที่ทำงานเกี่ยวกับการเกิดใหม่ของอวัยวะ ในสิ่งมีชีวิตหลายๆ ชนิด? การศึกษาเปรียบเทียบทำให้นักวิทยาศาสตร์มองเห็นความแตกต่างของการทำงานของยีนในแต่ละระดับ ในสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด การทำงานของยีนที่แตกต่างกัน ก็จะให้ผลที่แตกต่างกัน และเมื่อเรามองเห็นและเข้าใจความแตกต่างของการทำงานของยีนทั้งหมดแล้ว เราก็จะสามารถควบคุมการทำงานของยีนนี้ได้ เมื่อถึงขั้นนั้น "มนุษย์ก็จะสามารถงอกแขนขาได้ใหม่เหมือนจิ้งจกงอกหาง นั่นเอง!" 

เอกสารอ้างอิง 

http://www.nature.com/nsu/011122/011122-14.html, Helen Pearson. Nov 22, 2001. "The regeneration gap". 
      Nature: Science Update. 
Bruce Alberts, and et al. 1994. "Molecular Biology of the Cell". 3rd Edit. Garland Publishing, Inc., New York & 
      London 
http://www.sciencedaily.com/releases/2001/08/010807080356.htm, Aug 7, 2001. "Regeneration In The 
      Mammalian Heart Demonstrated By Wistar Researchers". ScienceDaily Magazine. 

1,077 total views, 0 views today