Column ประจำ
Sponsor

การรักษาด้วยเซลล์ต้นกำเนิด ความฝัน ความหวัง และความจริง

โดย : ศ.ทพ.ดร. ประสิทธิ์ ภวสันต์
Tags : stem cells , เซลล์ต้นกำเนิด , induced pluripotent stem cells , iPS , macular degeneration , platelets disease , health tip , ประสิทธิ์ ภวสันต์

มาถึงวันนี้ พวกเราคงคุ้นเคยกับ เซลล์ต้นกำเนิด (stem cells) หรือการรักษาแบบเซลล์บำบัด (stem cells therapy) กันมากพอสมควร เนื่องจาก stem cells เป็นเซลล์มีศักยภาพในการซ่อมแซม หรือฟื้นฟูเนื้อเยื่อที่เสียหายได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้มีความหวังว่าเราจะสามารถใช้ stem cells มาฟื้นฟูการทำงานของอวัยวะ หรือสร้างอวัยวะใหม่เพื่อเปลี่ยนให้แก่ผู้ป่วย แม้ว่าแนวคิดนี้ มีการพูดถึงมานานหลายปีแล้ว แต่ด้วยข้อจำกัดบางประการ ทำให้ในปัจจุบันนี้ การรักษาด้วย stem cells ที่เป็นที่ยอมรับ ก็ยังคงจำกัดอยู่ที่โรคมะเร็งเม็ดเลือดเท่านั้น อย่างไรก็ดี ความพยายามในการศึกษาและพัฒนาเพื่อนำ stem cells ไปใช้รักษารอยโรคอื่นๆ ยังคงดำเนินไปอย่างต่อเนื่อง และมีความก้าวหน้ามาโดยลำดับ

ปัญหาของการนำ stem cells มาใช้ทางคลินิก

ข้อจำกัดของการนำ stem cells ไปใช้ในการรักษาทางคลินิกนั้น หลักๆ จะอยู่ที่ แหล่งที่มาของ stem cells และจำนวนของ stem cells ที่ต้องการ การตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันของร่างกาย และการควบคุมให้ stem cells นั้นเปลี่ยนไปเป็นเซลล์ที่เราต้องการโดยไม่กลายเป็นเซลล์เนื้องอก โดยเฉพาะ teratoma

แหล่งที่มาของ stem cells โดยทั่วไปแล้ว เราสามารถแบ่ง stem cells ออกได้เป็นสองกลุ่มใหญ่ๆ คือ embryonic stem cells จากตัวอ่อน และ adult stem cells ที่สามารถแยกได้จากอวัยวะต่างๆในร่างกายของเรา เช่น กล้ามเนื้อ ไขมัน ไขกระดูก รวมทั้งจากฟัน เป็นต้น

แม้ว่า embryonic stem cells จะเป็นเซลล์ที่มีศักยภาพสูงมาก เนื่องจากสามารถเปลี่ยน เป็นเซลล์ได้ทุกชนิดในร่างกาย แต่เนื่องจากเซลล์ชนิดนี้ ต้องเตรียมขึ้นมาจากเซลล์ของตัวอ่อน (inner cell mass) ในระยะ blastocyst ทำให้เกิดเป็นปัญหาทางจริยธรรมในการนำเซลล์ชนิดนี้ มาศึกษา หรือ ใช้งาน เนื่องจากการแยก embryonic stem cells นั้นจะต้องมีการทำลายตัวอ่อน

ส่วน adult stem cells นั้น ถึงแม้ว่าจะมีปัญหาทางจริยธรรมน้อยกว่า แต่ปัญหาหลัก คือ stem cells จากแต่ละอวัยวะนั้น มีศักยภาพในการเปลี่ยนเป็นเซลล์ชนิดต่างๆได้ไม่เท่ากัน เช่น stem cells จากกล้ามเนื้อ จะมีความสามารถในการ differentiate เป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ได้น้อยกว่าเซลล์จากไขกระดูก หรือจากเนื้อเยื่อฟัน เป็นต้น รวมทั้งวิธีการแยก stem cells จากแต่ละอวัยวะ ก็มีความยากลำบากแตกต่างกัน ซึ่งในกรณีนี้ เซลล์จากเนื้อเยื่อฟัน เป็นเซลล์ที่มีปัญหาทางจริยธรรมน้อยมาก เนื่องจากปกติเมื่อเราถอนฟัน ไม่ว่าจะเป็นฟันน้ำนม หรือฟันแท้ เรามักจะถือเป็นของเสีย ที่ถูกทิ้งเป็นขยะติดเชื้อ ทั้งๆที่ภายในฟันที่ถอน ยังมีเซลล์ที่มีคุณสมบัติของ stem cells อยู่จำนวนหนึ่ง

ปัญหาเรื่อง การควบคุมการเกิดเนื้องอก ซึ่งในกรณีนี้ ก่อนอื่น เราคงต้องยอมรับกันก่อนว่า stem cells และ cancer cells นั้น มีคุณลักษณะที่คล้ายคลึงกันมาก เนื่องจากเซลล์ทั้งสองชนิดนี้ มีความสามารถในการแบ่งตัวได้ไม่สิ้นสุดเหมือนๆกัน แต่ต่างกันตรงที่ stem cells นั้น สามารถแปรสภาพไปเป็นเซลล์ที่ทำหน้าที่เฉพาะได้ ในขณะที่ cancer cells ทำไม่ได้ และมีรายงานจำนวนมากที่แสดงว่า ความพยายามในการนำ stem cells โดยเฉพาะ embryonic stem cells ไปใช้ ในขั้นตอนการทดสอบในสัตว์ทดลองนั้น จะพบว่า stem cells บางส่วนจะกลายเป็น teratoma เสมอ การเข้ากันได้กับเนื้อเยื่อ ซึ่งยังมีข้อถกเถียงกันทางวิชาการมาโดยตลอดว่า stem cells นั้น จะกระตุ้นการทำงานของระบบภูมิคุ้มกัน และนำไปสู่การต่อต้านของร่างกายหรือไม่

กำเนิด iPS

ในช่วงปี 2006-2007 มีรายงานโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่น Shinya Yamanaka ที่ค้นพบวิธีการเหนี่ยวนำเซลล์ของร่างกายมนุษย์ ให้กลับไปเป็น stem cells โดยการใส่ยีนที่พบใน stem cell บางยีน เข้าไปในเซลล์ของร่างกายที่พัฒนาเต็มที่แล้ว เซลล์ที่ได้รับยีนเหล่านี้ จะมีคุณสมบัติเหมือน embryonic stem cells และเรียกเซลล์ชนิดนี้ว่า induced pluripotent stem (iPS) cells (ในการทดลองของ Yamanaka ได้ใส่ยีน 4 ตัวเข้าในเซลล์ fibroblast ที่โตเต็มที่แล้ว คือ Myc, Oct3/4, Sox2 และ Klf4 ซึ่งทำให้เซลล์ fibroblast นั้นเปลี่ยนไปมีคุณสมบัติเหมือน embryonic stem cells)

การค้นพบนี้ทำให้ Yamanaka ได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือแพทยศาสตร์ (Physiology or Medicine) ในปี 2012 ร่วมกับ John Gurdon ซึ่งเป็นผู้ค้นพบว่าถ้า โดยการย้ายนิวเคลียสของ เซลล์ไข่ของกบ ไปใส่แทนที่นิวเคลียสของเซลล์ที่โตเต็มที่แล้ว จะเปลี่ยนเซลล์กบที่พัฒนาเต็มที่แล้ว ให้กลับเป็นเซลล์อ่อนได้

แม้ว่าการค้นพบนี้ จะทำให้เกิดความหวังในการพัฒนาการใช้ stem cells ในการรักษาโรคเพิ่มขึ้น เพราะแก้ปัญหาเรื่องแหล่งที่มาของ stem cells ได้ แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ยังมีความกังวล เนื่องจาก iPS เอง ก็สามารถกลายเป็นเซลล์มะเร็ง หรือกระตุ้นการทำงานของระบบภูมิคุ้มกันได้

iPS กับ โรค macular degeneration

Aged-related macular degeneration เป็นรอยโรคที่สามารถพบได้ในทุกช่วงอายุ แต่จะพบมากในผู้ป่วยที่มีอายุมากกว่า 60 ปี สาเหตุของรอยโรคนี้มักเกิดจาก การเจริญที่ผิดปกติของเส้นเลือดที่เข้ามาเลี้ยงตา โดยเฉพาะเส้นเลือดจากชั้น choroid ของตา (wet form) หรือเกิดจากการสะสมของ cellular debris ระหว่างชั้น choroid และ retina (dry form) ทำให้เกิดการหลุดร่อนของเซลล์รับแสง ในชั้นเรตินา (light sensitive photoreceptor ของ retinal epithelium) โดยเฉพาะที่บริเวณ macula ทำให้เกิด blindness โดยเฉพาะที่บริเวณกึ่งกลางภาพ (loss of central vision)

โดยที่โรคนี้เป็นโรคที่มีอัตราการเกิดสูง และเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้ผู้สูงอายุตาบอด ดังนั้น จึงมีความพยายามในการบูรณะ degenerative retina ของผู้ป่วยด้วยวิธี stem cells therapy การเลือกโรคนี้ เป็นโมเดลของการทดลอง stem cells therapy นั้น มีข้อดี คือ ในการรักษานั้น ใช้เซลล์จำนวนไม่มากนัก และหากเกิดมะเร็งขึ้น ก็จะสามารถสังเกตได้ง่าย และกำจัดได้ง่ายด้วย

รายงานผู้ป่วยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Lancet นำเสนอผลของการทดลองใช้ human embryonic stem cells มาเหนี่ยวนำให้เป็น retinal pigmented epithelium ผลการติดตามเป็นเวลา 22 สัปดาห์ พบว่ายังไม่มีการเจริญที่ผิดปกติของเซลล์ที่ใส่เข้าไป รวมทั้งไม่พบการเกิด rejection และแม้ว่าจะมีอัตรา improved ที่น่าพอใจในผู้ป่วยส่วนใหญ่ (10 จาก 18) แต่ก็ยังมีคนไข้กว่าครึ่ง ที่ยังมีปัญหา รวมทั้งยังมีความกังวลในเรื่องของการใช้ยา immunosuppression

เพื่อแก้ปัญหาของการใช้ embryonic stem cells เมื่อเร็วๆนี้ Dr. Masao Takahashi แห่งสถาบันวิจัย RIKEN ในประเทศญี่ปุ่น ได้ทดลองนำเซลล์ของผู้ป่วยมาพัฒนาให้เป็น iPS จากนั้นจึงนำไปเหนี่ยวนำให้กลายเป็น retinal pigment epithelial (RPE) cells ผลการทดสอบความปลอดภัยในห้องปฏิบัติการและในสัตว์ทดลอง พบว่า iPS-derived retinal cells สามารถกดการกระตุ้นการทำงานของ T cell ในขณะที่การนำ iPS-RPE ไปฝังใน nude mice ไม่พบว่าก่อให้เกิดมะเร็ง

จากนั้นในการทดลองฝัง human iPS ที่ถูกเหนี่ยวนำให้เป็น retinal pigmented epithelium ในตาของสัตว์ทดลอง ทั้งในหนูและในลิง ปรากฏผลว่า สามารถทำให้การมองเห็นของสัตว์ดีขึ้น ไม่พบการกระตุ้นการทำงานของระบบภูมิคุ้มกัน และไม่พบการเกิดมะเร็ง

หลังจากประสบความสำเร็จทั้งในระดับห้องปฏิบัติการและในสัตว์ทดลอง Dr Takahashi ร่วมกับ นายแพทย์ Yasuo Kurimoto จาก Kobe Medical Center General Hospital ได้ทดลองฝัง Retinal pigment epithelial cell sheath ขนาด 1.3 x 3.0 mm ที่พัฒนามาจากเซลล์แขน ของผู้ป่วยเอง ให้แก่ผู้ป่วยหญิงชาวญี่ปุ่นวัย 70 ปี ซึ่งนับเป็นคนไข้รายแรกที่ได้รับการรักษาด้วย iPS ที่พัฒนามาจากตัวผู้ป่วยเอง ซึ่งหากการศึกษาเป็นผลสำเร็จ ก็จะช่วยให้ความฝันในการทำ stem cells therapy เข้าใกล้ความเป็นไปได้มากขึ้น ซึ่งข้อดีของการใช้ iPS คือเป็นเซลล์ที่มีศักยภาพเหมือน embryonic stem cells หากแต่จะไม่มีปัญหาเรื่องการเข้ากันได้ของเนื้อเยื่อ

iPS and platelets disease

นอกเหนือจากโรค macular degeneration แล้ว การพัฒนา iPS ให้กลายเป็น megakaryocytes ที่ทำหน้าที่สร้าง platelets ก็มีความก้าวหน้าอย่างมากในปัจจุบัน โดยสืบเนื่องจากการขาดแคลน platelets สำหรับผู้ป่วยโรคเลือด เนื่องจากการแยก platelets จากเลือดที่บริจาค ยังมีจำนวนจำกัด และยังมีปัญหา short shelf life รวมทั้งความเสี่ยงจาก infections risks related to donor transmission ดังนั้น หากการพัฒนา iPS ให้เป็นเซลล์สร้าง platelets ประสบความสำเร็จ ก็จะสามารถช่วยเหลือผู้ป่วยจำนวนมากในอนาคต

ความสำเร็จของการใช้ iPS ในผู้ป่วย จะช่วยแก้ปัญหาเรื่องแหล่งของ stem cells และทำให้ความฝันของเราในการมีชีวิตที่ยืนยาว และมีสุขภาพที่ดี มีความหวังมากยิ่งขึ้น

อ่านประกอบ:

  1. Nature 513, 287–288 (News, 18 September 2014) doi:10.1038/513287a
  2. Sugita S et al., 2015 Invest Ophthalmol Vis Sci 56(2):1051
  3. Kamemura H et al., 2014 PLoS One 9(1):e85336
  4. Maeda T et al., 2013 J Biological Chemistry 288(48):34484
  5. Kamao H et al., Stem cell Reports 2014;2(2):205-18

บทความอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง

??????????? thaidentalmag.com