CELL REPROGRAMMING คืออะไร?
- dr.bunlue
- 11 ธ.ค. 2566
- ยาว 2 นาที
อัปเดตเมื่อ 22 ม.ค. 2567
สเต็มเซลล์ สามารถจะกลายไปเป็นเซลล์ได้เกือบทุกชนิดในร่างกาย จากภาวะที่ยังไม่พัฒนา (Undifferentiated State: US) ทั้งสภาพทางกายภาพ สารภายใน จะส่งสัญญาณชั่วขณะไปยังสเต็มเซลล์เพื่อให้เปลี่ยนไปเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ในร่างกาย นักวิทยาศาสตร์เรียกสถานะนี้ว่า Plutipotency (ศักยภาพของสเต็มเซลล์ในการพัฒนาไปเป็น เอนโดเดิร์ม, หรือ เมโซเดิร์ม, หรือ เอ็กโทเดิร์ม ได้ - แปลให้เข้าใจง่าย คือ ความสามารถในการเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์ทุกอย่างได้)
นักวิจัยที่ทำงานในแล็บ จะทำการเปลี่ยนสเต็มเซลล์ไปเป็นเซลล์ของเนื้อเยื่อต่างๆ ( เช่น เซลล์สมอง เซลล์หัวใจ เซลล์ผิวหนัง เป็นต้น) เพื่อศึกษาการพัฒนาการของมนุษย์, เพื่อจะเข้าใจว่าโรคต่างๆ เกิดขึ้นได้อย่างไร และทดสอบตัวยาที่สามารถรักษาได้ รวมทั้งวิธีการรักษาอื่นๆ
เป็นเวลาหลายปี ที่สเต็มเซลล์จะได้รับจากเนื้อเยื่อตัวอ่อน (embryonic tissue) สเต็มเซลล์ตัวอ่อน (Embryonc stem cell: ESC) เหล่านี้จะอยู่ในสภาวะที่ว่างเปล่า ซึ่งจะมีประโยชน์ต่อการทำวิจัยและการค้นคว้าและการรักษาที่มากมาย เป็นผลมาจากการวิจัย ESC นั่นเอง แต่ก็มีปัญหาเนื่องจากการทำวิจัย ESC มีข้อจำกัด ตัวอย่างเช่น มันเข้ากันไม่ได้กับคนไข้แต่ละคน
ในช่วงเปลี่ยนศตวรรษที่ 21 ภารกิจได้เริ่มต้นขึ้น เพื่อสร้าง สเต็มเซลล์ที่ไม่ใช่ตัวอ่อน (non-ESC) ให้สามารถทำงานเหมือนกับ ESC ได้ โดยในปี 2006 นักวิทยาศาสตร์ที่นำโดย Dr. Shinya Yamanaka จาก Kyoto University ประเทศญี่ปุ่น เป็นผู้บุกเบิกเทคโนโลยี่ใหม่ขึ้นมา ที่รู้จักกันดีคือ induced pluripotent stem cells (หรือ iPSC: สเต็มเซลล์ที่ถูกเหนี่ยวนำให้มีศักยภาพในการพัฒนาเป็นเนื้อเยื่ออื่นๆ)จากความก้าวหน้านี้ ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถนําเซลล์ทั่วไปที่โตเต็มวัย (เช่น ผิวหนังหรือเส้นผม เป็นต้น) และมาตั้งโปรแกรมใหม่ ซึ่งวิธีการนี้ก็เหมือนกับว่า เราไปซื้อคอมพิวเตอร์เก่าที่ใช้งานแล้วมา จากนั้นก็นำมาล้างข้อมูลเก่าในฮาร์ดดิสค์ทิ้ง และโหลดซอฟท์แวร์ใหม่เข้าไป – ทำให้คอมพิวเตอร์ตัวนี้จากเดิมที่เคยใช้งานด้านบริหาร มาเป็นเครื่องมือเล่นเกมแทน – เป็นการเปลี่ยนบทบาทเดิม (Identity) ไปโดยสิ้นเชิง
นักวิทยาศาสตร์ทำการตั้งโปรแกรมเซลล์ใหม่ (Cell Reprogramming) ได้อย่างไร?
จากผลงานวิจัยนี้ทำให้ Dr.Shinya Yamanaka ได้รับรางวัลโนเบล, โดยเขาได้ใช้โมเลกุลที่เรียกว่า Transcription factor (เป็นโปรตีนที่นำข้อมูลไปใส่ที่ตำแหน่งเป้าหมายบน DNA) เพื่อสร้างสายเซลล์พิเศษ ที่จะปล่อยสัญญาณรหัสสีออกมาทุกครั้งที่ยีนถูกกระตุ้น ซึ่งยีนเหล่านี้จะพบได้ในทุกเซลล์ในร่างกาย, ซึ่งปกติพวกมันจะถูกเปิดในสเต็มเซลล์ตัวอ่อน (ESC) เท่านั้น ดร.ยามานากะได้แสดงให้เห็นว่า การกระตุ้นยีนในเซลล์ที่ไม่ใช่ตัวอ่อน จะทำให้เซลล์นั้นย้อนกลับสู่สภาวะคล้ายตัวอ่อน (Embryonic-like state) – เป็นการแก้ปัญหางานวิจัยเกี่ยวกับสเต็มเซลล์ตัวอ่อน (ESC) ได้อย่างลงตัว ซึ่งต่อมาเราก็เรียกโมเลกุล transcription factor นี้ว่า Yamanaka factors
การเปลี่ยนเซลล์ที่โตเต็มวัยให้กลับสู่สถานะสเต็มเซลล์ได้นั้น นักวิทยาศาสตร์จะบรรจุ DNA (ที่เรียกว่า Plasmid) ที่มีคำสั่งการตั้งโปรแกรมใหม่ ด้วยสารละลายไขมันที่สามารถผ่านผนังเซลล์และรวมเข้ากับเซลล์ที่เลี้ยงจนโตในจานเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ เมื่อ Transcription factor เข้าไปจับกับตำแหน่งเป้าหมายบน DNA แล้ว, ยีนที่ทําให้เซลล์เป็นเซลล์ต้นกําเนิดจะถูกเปิดใช้งาน และในขณะเดียวกัน ยีนที่ระบุว่าเซลล์เป็นชนิดเฉพาะ ก็จะถูกปิดการทำงาน
ในยุกแรกที่ทำ iPSC, transcription factors จะถูกส่งไปยัง DNA ของเซลล์โดยใช้ไวรัส และสั่งให้เซลล์เปลี่ยนไปเป็นสเต็มเซลล์อีกครั้ง วิธีนี้เรียกว่า Genetic Reprogramming การทำงานแบบนี้พิสูจน์แล้วว่าไม่สมบูรณ์ นักวิทยาศาสตร์พบว่า มีเศษสารพันธุกรรมบางส่วนจะถูกรวมเข้ากับเซลล์ ซึ่งนําไปสู่ผลกระทบที่ไม่ได้ตั้งใจได้ในภายหลัง
เมื่อเร็วๆ นี้ มีวิธีการใหม่คือ Transcription factor ที่เข้ารหัส DNA จะถูกสังเคราะห์ขึ้นมาบน
พลาสมิด (ซึ่งเป็นโครงสร้าง DNA แบบวงกลม) จากนั้นก็กระตุ้นด้วยกระแสไฟฟ้าเพื่อเปิดรูชั่วคราวในเยื่อหุ้มเซลล์ และทำให้ transcription factor สามารถผ่านเข้าสู่เซลล์ได้ และนานพอที่จะทำกระบวนการตั้งโปรแกรมใหม่ให้สำเร็จ
หลังจากผ่านไปหนึ่งเดือน กลุ่มเซลล์ (Colony) ที่ตรงกับรูปแบบของ pluripotent stem cell ที่ต้องการมากที่สุด จะถูกเลือกและดําเนินการทดสอบหลายครั้ง เพื่อวัดดูความเสถียรและความสามารถในการกลายเป็นชั้นเนื้อเยื่ออื่น (endoderm, ectoderm และ mesoderm) ในตอนท้ายของกระบวนการ นักวิจัยก็จะมีกลุ่มเซลล์ที่สามารถกลายเป็นเนื้อเยื่อชนิดใดก็ได้ของมนุษย์ และช่วยให้พวกเขาสามารถถามและตอบคําถามสําคัญ ที่ครอบคลุมตั้งแต่วิทยาศาสตร์พื้นฐานไปจนถึงการแพทย์ได้
สร้างอัตลักษณ์ใหม่ให้เซลล์
เพื่อให้เซลล์มีอัตลักษณ์ใหม่ นักวิจัยใช้ตัวชี้นําจากพัฒนาการทางชีววิทยาแล้วนําไปใส่ในจานเพาะเลี้ยง ในอีกหลายสัปดาห์ต่อมา โมเลกุล - ที่เป็นโปรตีนหรือสารเคมีที่เลียนแบบโปรตีน จะถูกนําไปใส่ในกลุ่มเซลล์ที่ยังไม่พัฒนาการ (UCs: Undifferentiate cells) โมเลกุลเหล่านี้จะส่งสัญญาณลักษณะเดียวกัน เพื่อเปิดสวิทซ์เส้นทางการแสดงออกของยีน, สั่งให้เซลล์เติบโต, แบ่งตัวเพิ่มจำนวน และพัฒนาการแยกไปเป็นเซลล์ประเภทต่างๆ 3 ประเภท
ในอีกหลายสัปดาห์ข้างหน้าโมเลกุล - โดยทั่วไปคือโปรตีนหรือสารเคมีที่เลียนแบบโปรตีน - จะถูกนําเข้าสู่อาณานิคมของเซลล์ที่ไม่แตกต่างกันที่เป็นโปรตีนหรือสารเคมีที่เลียนแบบโปรตีน - จะถูกนําไปใส่ในกลุ่มของเซลล์ที่ยังไม่พัฒนาการ (UCs: Undifferentiate cells)
Dr. Jessica Young, PhD ใช้เซลล์ประสาทที่ได้จากเซลล์ชนิดอื่นในการศึกษาต้นกำเนิดของโรคอัลไซเมอร์
กระบวนการทีละขั้นตอนนี้เป็นไปตามลําดับทางชีวภาพที่คล้ายกันกับกระบวนการที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต หลังจากหลายสัปดาห์ของการให้อาหารเซลล์ ด้วยอาหารที่เฉพาะเจาะจง (ที่มีโมเลกุล), นักวิจัยก็จะตรวจสอบจานเพาะเลี้ยงที่มีเซลล์ได้มาใหม่ (ที่ยังไม่ระบุชนิด) ว่าเริ่มที่จะมีลักษณะและทําหน้าที่เหมือนเซลล์ชนิดใด ตามที่พวกเขาต้องการนำมาศึกษา เมื่อเซลล์พวกนี้เติบโตเป็นเซลล์โตเต็มวัย จะทำงานเช่นเดียวกันกับเซลล์เฉพาะนั้นๆ เช่น เซลล์ประสาท เซลล์หัวใจ เซลล์ไตและเซลล์ประเภทอื่นๆ
Dr. Jessica Young กล่าวว่า "ณ จุดนี้ เราก็จะได้เซลล์ที่พัฒนาการแล้ว ซึ่งมีคุณสมบัติตรงกับเจตนาและวัตถุประสงค์ทั้งหมดของเซลล์ที่ต้องการ ที่ปกติพวกเราจะไม่สามารถศึกษาได้เพราะไม่สามารถเข้าถึงได้" ซึ่งเซลล์ประสาทที่ได้จากการเหนี่ยวนำ pluripotent stem cells (iPSC) จะนำมาใช้ในการศึกษาโรคอัลไซเมอร์ "เพราะว่าพวกเราสร้างเซลล์ประสาทในห้องแล็บขึ้นมา, พวกเราสามารถศึกษากระบวนการเสื่อมสภาพที่เหมือนกันกับที่เกิดในสมองมนุษย์ มันอาจจะไม่เหมือนกันซะทีเดียว แต่ก็ใกล้เคียงกันมาก "
ตอนนี้ในห้องปฏิบัติการ ISCRM มีการใช้ iPCS ที่ได้รับการตั้งโปรแกรมใหม่เพื่อพัฒนาการค้นคว้าในด้านการวิจัยหลายอย่าง รวมถึงโรคไต, โรคอัลไซเมอร์, โรคหัวใจ, ออทิสติกและโรคกล้ามเนื้อเสื่อม และเพื่อสํารวจความลึกลับของการพัฒนาการมนุษย์ในระยะเริ่มต้น
ISCRM: Institute for Stem Cell & Regenerative Medicine ที่ the University of Washington
#drbunlue #NMP #NMN #NAD #ChapaGroupAndMadePhuwiang #ย้อนวัยไปกับ_drbunlue #antiaging #ชะลอวัย #สุขภาพดี #tiktokสุขภาพ #ลืมป่วย #healthy #healthycare #healthyfood #ดูแลสุขภาพ #มณีแดง #RedGem #CellReprogramming
Comments