การชี้แจงกลไกของเซลล์ของโรคปริทันต์ด้วยแบบจำลองสัตว์ที่ปรับปรุงแล้ว

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยการแพทย์และทันตกรรมโตเกียว (TMDU) ได้พัฒนาวิธีการที่ให้สามารถวิเคราะห์รายละเอียดของการพัฒนาของโรคปริทันต์ในช่วงเวลาต่างๆ ได้อย่างละเอียด

โรคปริทันต์หรือที่เรียกว่าโรคปริทันต์อักเสบเป็นสาเหตุหลักของการสูญเสียฟันและส่งผลต่อผู้ใหญ่เกือบ 1 ใน 5 คนทั่วโลก ในกรณีส่วนใหญ่ โรคนี้เกิดจากการตอบสนองของการอักเสบจากการติดเชื้อแบคทีเรียในเนื้อเยื่อรอบฟัน

เมื่ออาการแย่ลง เหงือกจะเริ่มหดลง ทำให้รากฟันและกระดูกถูกเปิดออก สังเกตได้ว่าโรคปริทันต์มีอุบัติการณ์เพิ่มขึ้นตามอายุ และเมื่อประชากรโลกมีอายุยืนขึ้น การทำความเข้าใจสาเหตุและความคืบหน้าของโรคจึงเป็นสิ่งสำคัญ

ในการศึกษาวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communicationsนักวิจัยจาก TMDU พบวิธีที่จะบรรลุเป้าหมายนี้โดยการปรับปรุงแบบจำลองสัตว์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการศึกษาโรคปริทันต์

การศึกษาโรคปริทันต์ในมนุษย์โดยตรงเป็นเรื่องยาก ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงมักหันมาใช้แบบจำลองสัตว์สำหรับการศึกษาก่อนทางคลินิก ตัวอย่างเช่น "แบบจำลองหนูที่เป็นโรคปริทันต์จากการผูกเอ็น" ช่วยให้นักวิจัยสามารถศึกษาเกี่ยวกับกลไกของเซลล์ที่อยู่เบื้องหลังโรคนี้ได้ตั้งแต่มีการแนะนำในปี 2012

หากพูดอย่างง่ายๆ แบบจำลองนี้กระตุ้นให้เกิดโรคปริทันต์เทียมโดยการวางไหมบนฟันกรามของหนู ทำให้เกิดคราบพลัคสะสม แม้ว่าวิธีนี้จะสะดวกและมีประสิทธิภาพ แต่ก็ไม่ได้แสดงภาพรวมของโรคปริทันต์ทั้งหมด

ภาพประกอบแผนผังของโปรไฟล์การแสดงออกของยีนที่ก่อให้เกิดการอักเสบในระหว่างโรคปริทันต์และบทบาทของแกน IL-33/ST2 ในการต่อสู้กับการอักเสบเฉียบพลัน แหล่งที่มา: มหาวิทยาลัยการแพทย์และทันตแพทยศาสตร์โตเกียว

“แม้ว่าเนื้อเยื่อปริทันต์จะประกอบด้วยเหงือก เอ็นปริทันต์ กระดูกถุงลม และซีเมนต์ แต่โดยปกติแล้ว การวิเคราะห์จะดำเนินการกับตัวอย่างเหงือกเท่านั้น เนื่องจากมีข้อจำกัดทางเทคนิคและเชิงปริมาณ” Anhao Liu หัวหน้าผู้เขียนการศึกษากล่าว “กลยุทธ์การสุ่มตัวอย่างนี้จำกัดข้อสรุปที่สามารถดึงมาจากการศึกษาเหล่านี้ได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้วิธีการที่ให้สามารถวิเคราะห์ส่วนประกอบของเนื้อเยื่อทั้งหมดพร้อมกันได้”

เพื่อแก้ไขข้อจำกัดนี้ ทีมวิจัยได้พัฒนาแบบจำลองโรคปริทันต์อักเสบที่เกิดจากการใช้เชือกผูกฟันแบบดัดแปลง แทนที่จะใช้เชือกผูกฟันแบบเดี่ยว พวกเขาใช้เชือกผูกฟันสามเส้นที่ฟันกรามบนซ้ายของหนูตัวผู้ กลยุทธ์นี้ขยายพื้นที่การสูญเสียกระดูกโดยไม่ทำลายกระดูกรอบฟันกรามซี่ที่สองอย่างมีนัยสำคัญ ทำให้มีเนื้อเยื่อปริทันต์ประเภทต่างๆ เพิ่มขึ้น

“เราได้แยกเนื้อเยื่อประเภทหลักสามประเภทและประเมินผลผลิต RNA ระหว่างสองโมเดล ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าโมเดลที่ผูกด้วยเชือกสามครั้งช่วยเพิ่มผลผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยได้ปริมาณเนื้อเยื่อรอบรากประสาทปกติเพิ่มขึ้นสี่เท่า และรองรับการวิเคราะห์ความละเอียดสูงของเนื้อเยื่อประเภทต่างๆ” ดร. มิกิฮิโตะ ฮายาชิ ผู้เขียนอาวุโสอธิบาย

หลังจากได้ยืนยันประสิทธิภาพของแบบจำลองที่ปรับปรุงแล้ว นักวิจัยจึงเริ่มต้นศึกษาผลกระทบของโรคปริทันต์ต่อการแสดงออกของยีนในเนื้อเยื่อประเภทต่างๆ ในช่วงเวลาต่างๆ โดยเน้นที่ยีนที่เกี่ยวข้องกับการอักเสบและการแบ่งตัวของกระดูกอ่อน

ผลการค้นพบที่สำคัญประการหนึ่งคือ การแสดงออกของยีน Il1rl1 สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในเนื้อเยื่อรอบรากประสาทหลังการรัด 5 วัน ยีนนี้เข้ารหัสโปรตีน ST2 ในไอโซฟอร์มของตัวรับและตัวล่อ ซึ่งจับกับไซโตไคน์ที่เรียกว่า IL-33 ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการอักเสบและการควบคุมภูมิคุ้มกัน

เพื่อให้เข้าใจบทบาทของยีนนี้มากขึ้น ทีมวิจัยได้เหนี่ยวนำให้เกิดโรคปริทันต์อักเสบในหนูที่ดัดแปลงพันธุกรรมซึ่งไม่มียีน Il1rl1 หรือ Il33 หนูเหล่านี้แสดงให้เห็นการทำลายกระดูกจากการอักเสบอย่างรวดเร็ว ซึ่งเน้นย้ำถึงบทบาทในการปกป้องของเส้นทาง IL-33/ST2 การวิเคราะห์เพิ่มเติมของเซลล์ที่มีโปรตีน ST2 ในรูปแบบตัวรับ mST2 เผยให้เห็นว่าเซลล์ส่วนใหญ่มีต้นกำเนิดจากแมคโครฟาจ

“โดยทั่วไปแล้ว แมคโครฟาจจะถูกแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทหลัก คือ แมคโครฟาจที่กระตุ้นการอักเสบและแมคโครฟาจที่ต้านการอักเสบ โดยขึ้นอยู่กับการทำงานของแมคโครฟาจ เราพบว่าเซลล์ที่แสดง mST2 นั้นมีลักษณะเฉพาะตรงที่เซลล์เหล่านี้แสดงเครื่องหมายของแมคโครฟาจทั้งสองประเภทพร้อมกัน” ดร. ทากาโนริ อิวาตะ ผู้เขียนอาวุโสกล่าว “เซลล์เหล่านี้ปรากฏอยู่ในเนื้อเยื่อรอบรากฟันก่อนที่จะเกิดการอักเสบ ดังนั้นเราจึงเรียกเซลล์เหล่านี้ว่า ‘แมคโครฟาจที่อาศัยอยู่ในเนื้อเยื่อปริทันต์’”

ผลการศึกษาครั้งนี้ร่วมกันแสดงให้เห็นถึงความสามารถของแบบจำลองสัตว์ดัดแปลงในการศึกษาโรคปริทันต์ในระดับรายละเอียดมากขึ้นถึงระดับชีวโมเลกุล

“เราเสนอความเป็นไปได้ของเส้นทางโมเลกุล IL-33/ST2 ใหม่ที่ควบคุมการอักเสบและการทำลายกระดูกในโรคปริทันต์ ร่วมกับแมคโครฟาจเฉพาะในเนื้อเยื่อรอบรากฟันที่มีส่วนเกี่ยวข้องอย่างลึกซึ้งกับโรคปริทันต์ สิ่งนี้จะนำไปสู่การพัฒนากลยุทธ์การรักษาและวิธีการป้องกันใหม่ๆ” ดร. โทโมกิ นากาชิมะ ผู้เขียนอาวุโสกล่าวสรุป