วิธีเปลี่ยนหยดเลือดให้เป็นเซลล์สากล: สารเคมีปฏิวัติวงการเซลล์ต้นกำเนิด

จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ การเปลี่ยนเซลล์ที่โตเต็มวัยให้กลายเป็นเซลล์พหุศักยภาพ (pluripotent cell) (สามารถกลายเป็นเนื้อเยื่อชนิดใดก็ได้) จำเป็นต้องนำ “ปัจจัยยามานากะ” เข้าไปโดยใช้ไวรัสหรือพลาสมิดดีเอ็นเอ ปัจจุบัน นักวิจัยจากสหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น และฝรั่งเศส นำโดย ดร. เฟิง เผิง ได้แสดงให้เห็นว่าโมเลกุลอินทรีย์ขนาดเล็กเพียงชุดเดียวก็เพียงพอที่จะรีโปรแกรมเซลล์เม็ดเลือดส่วนปลายของมนุษย์ให้กลายเป็นเซลล์ต้นกำเนิดพหุศักยภาพที่ถูกเหนี่ยวนำทางเคมี (hCiPS) การศึกษานี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารCell Stem Cell

เหตุใดสิ่งนี้จึงสำคัญ?

• ความปลอดภัย การไม่มีไวรัสเวกเตอร์และยีนแปลกปลอมช่วยลดความเสี่ยงของการกลายพันธุ์และการต่อต้านภูมิคุ้มกัน
• ความคล่องตัว: เลือดเป็นแหล่งข้อมูลที่เข้าถึงได้ง่าย ไม่จำเป็นต้องทำการตรวจชิ้นเนื้อผิวหนังหรือเนื้อเยื่ออื่นๆ
• ความเร็ว เพียง 12-14 วัน แทนที่จะเป็นหลายสัปดาห์หรือหลายเดือนตามวิธีคลาสสิก
• ความสามารถในการแปลความหมาย สารเคมีสามารถกำหนดมาตรฐานได้ง่ายและผลิตตามมาตรฐาน GMP

โปรโตคอลการแฮ็กสารเคมีสองขั้นตอน

1. ระยะพลาสติกสูง (Plastic State)

   • เซลล์เม็ดเลือด (เซลล์โมโนนิวเคลียร์) จะถูกเพาะเลี้ยงในอาหารที่มีโมเลกุลขนาดเล็ก 6 โมเลกุล (เรียกว่า TNT complex) ซึ่งประกอบด้วย:

     • สารยับยั้ง GSK3β และ MEK

     • ตัวปรับสัญญาณ Wnt

     • สารยับยั้ง HDAC

     • ตัวกระตุ้น SIRT1 ที่เฉพาะเจาะจง

   • ในเวลา 6–8 วัน เซลล์จะสูญเสียเครื่องหมาย "เลือด" และได้รับคุณสมบัติของเยื่อบุผิวที่มีความยืดหยุ่นสูง ซึ่งพร้อมที่จะเปิดใช้งานยีนที่มีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงหลายอย่าง

2. ระยะการรวมตัวของความสามารถในการสร้างเนื้อเยื่อหลายชนิด

   • มีการเติมโมเลกุลเพิ่มเติมอีก 2 ตัวเพื่อกระตุ้นการทำงานของยีน OCT4, SOX2 และ NANOG ซึ่งเป็น “ตัวควบคุมหลัก” ที่สำคัญของความสามารถในการสร้างสิ่งมีชีวิตหลายชนิด

   • ในช่วง 4–6 วันถัดไป โคโลนีที่มีเสถียรภาพของเซลล์ hCiPS ที่มีสัณฐานวิทยาของเซลล์ต้นกำเนิดและการแสดงออกของเครื่องหมาย TRA-1-60 และ SSEA-4 จะถูกสร้างขึ้น

นักวิทยาศาสตร์ได้อะไร?

• ประสิทธิภาพ: เซลล์เม็ดเลือดดั้งเดิมสูงสุด 0.1% ก่อตัวเป็นโคโลนี hCiPS ที่สมบูรณ์ ซึ่งเทียบได้กับวิธีการใช้ไวรัสแบบดั้งเดิม
• การทำงาน: เซลล์ hCiPS สามารถเปลี่ยนเป็นชั้นเชื้อโรคของตัวอ่อนทั้งสามชั้น ได้แก่ เซลล์ประสาท เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจ เซลล์ตับ เซลล์เบต้าของตับอ่อน เป็นต้น
• ไม่มี 'ลายนิ้วมือเคมี' ที่เหลืออยู่: การจัดลำดับแบบลึกเผยให้เห็นว่าไม่มีการรวมกันของ DNA จากภายนอกและสถานะเอพิเจเนติกส์ที่ใกล้เคียงกับเซลล์ต้นกำเนิดของตัวอ่อน

โอกาสทางการแพทย์

1. การฟื้นฟูเม็ดเลือด เซลล์ hCiPS อัตโนมัติสามารถเปลี่ยนเส้นทางกลับเข้าสู่เซลล์เม็ดเลือด ช่วยฟื้นฟูเซลล์ภูมิคุ้มกันและเซลล์เม็ดเลือดหลายชนิดในโรคมะเร็งเม็ดเลือดขาวและภาวะภูมิคุ้มกันบกพร่อง
2. ออร์แกนอยด์และการปลูกถ่าย หัวใจขนาดเล็ก ตับ หรือตับอ่อนที่เพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการจากเซลล์ hCiPS จะทำหน้าที่เป็นแบบจำลองของโรคและเป็นแหล่งปลูกถ่ายโดยไม่เสี่ยงต่อการถูกปฏิเสธ
3. การทดสอบยา แบบจำลองโรคเฉพาะบุคคลโดยใช้ hCiPS จะช่วยให้สามารถ “จำลอง” โรคจากเลือดที่ไหลออกมาและเลือกวิธีการรักษาที่เหมาะสมที่สุด
4. การแพทย์ด้านความงามและระบบประสาทเสื่อม การเปลี่ยนเซลล์ hCiPS ไปเป็นระบบต้นกำเนิดผิวหนังและระบบประสาทโดยตรง นำเสนอแนวทางใหม่ในการรักษาโรคสะเก็ดเงิน โรคอัลไซเมอร์ และโรคพาร์กินสัน

ต่อไปจะเป็นยังไง?

• เพิ่มประสิทธิภาพ ปรับปรุงองค์ประกอบของโมเลกุลขนาดเล็กและสภาวะการเพาะเลี้ยงให้เหมาะสม เพิ่มผลผลิตของโคโลนี hCiPS
• ความปลอดภัยและการติดตามผลระยะยาว การทดสอบความเสถียรของจีโนมและการไม่มีการเปลี่ยนแปลงของมะเร็งในร่างกาย
• การทดลองทางคลินิก ระยะที่ 1/2 พร้อมการประเมินความปลอดภัยและชีวปริมาณออกฤทธิ์ของผลิตภัณฑ์ hCiPS ในการรักษาโรคทางเลือดรุนแรงและโรคกล้ามเนื้อหัวใจ

“การรีบูตทางเคมีทั้งหมดของรหัสต้นกำเนิดของเซลล์เม็ดเลือดถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญที่เปิดประตูสู่การแพทย์ระดับเซลล์ที่เข้าถึงได้และปลอดภัยโดยไม่ต้องใช้การแทรกแซงจากไวรัส” ดร. เฟิง เผิง กล่าวสรุป

ผู้เขียนสังเกตประเด็นสำคัญหลายประการ:

• ความปลอดภัยที่ปราศจากจีโนม
  “การไม่มีการผสานยีนภายนอกเข้าในจีโนมเซลล์ hCiPS ช่วยลดความเสี่ยงของการเปลี่ยนแปลงเป็นมะเร็งและการปฏิเสธภูมิคุ้มกันเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการทางไวรัส” ดร. เฟิง เผิง ผู้เขียนอาวุโสของการศึกษาเน้นย้ำ

• ความสามารถในการกำหนดมาตรฐานของโปรโตคอล
  “แนวทางทางเคมีช่วยอำนวยความสะดวกในการปรับขนาดและกำหนดมาตรฐานการผลิตเซลล์ต้นกำเนิดภายใต้เงื่อนไข GMP เพียงแค่เตรียมสารละลายที่มีโมเลกุลเล็ก 6 โมเลกุลและปฏิบัติตามระยะเวลาที่เคร่งครัด” ศาสตราจารย์ Maria Lebedeva ผู้เขียนร่วมกล่าวเสริม

• แนวโน้มทางคลินิก
  “เราวางแผนที่จะประเมินเซลล์ hCiPS ในแบบจำลองมะเร็งเม็ดเลือดขาวและเบาหวานเพื่อดูว่าเซลล์เหล่านี้สามารถสร้างเม็ดเลือดและเซลล์เบต้าขึ้นมาใหม่ได้เร็วเพียงใดโดยไม่มีความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับเวกเตอร์ไวรัส” ดร. โจนาธาน สมิธ กล่าว

• เสถียรภาพในระยะยาว
  “ข้อมูลเบื้องต้นแสดงให้เห็นว่า hCiPS ยังคงมีเสถียรภาพทางจีโนมและเอพิเจเนติกส์หลังจากการทดลอง 20–30 ครั้ง ซึ่งถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการประยุกต์ใช้ทางการรักษาในภายหลัง” ดร. ไอโกะ ยามาโมโตะ กล่าว

ความคิดเห็นเหล่านี้เน้นย้ำว่าการนำเซลล์เม็ดเลือดกลับมาใช้ใหม่ทางเคมีเป็นเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้นั้นรวมถึงความปลอดภัย ความสามารถในการสร้างมาตรฐาน และศักยภาพทางคลินิกสำหรับการแพทย์ฟื้นฟูเฉพาะบุคคล