- ทีมวิจัยจากออสเตรเลียพัฒนา TNT reprogramming เพื่อย้อนเซลล์ร่างกายของมนุษย์ให้กลับไปอยู่ในสภาวะที่คล้ายกับเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนมากขึ้น โดยมุ่งแก้ปัญหาเรื้อรังในเวชศาสตร์ฟื้นฟู
- กระบวนการสร้าง induced pluripotent stem cell (iPS) แบบเดิมอาจทิ้ง ความทรงจำเชิงอีพิเจเนติก และความผิดปกติจากเซลล์เดิมไว้ ซึ่งอาจนำไปสู่ความแตกต่างด้านการทำงานเมื่อเทียบกับเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อน
- วิธี TNT เลียนแบบการ รีเซ็ต epigenome ในช่วงพัฒนาการระยะแรกของตัวอ่อน และเพิ่มขั้นตอนรีเซ็ตใหม่ในจุดที่เกิดความผิดปกติระหว่างการรีโปรแกรม
- เซลล์ TNT-iPS มีความใกล้เคียงกับเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนของมนุษย์มากกว่า iPS แบบเดิม ทั้งในเชิง โมเลกุลและการทำงาน และแยกตัวเป็นเซลล์อย่าง neural progenitor ได้ดีกว่า
- แม้อาจยกระดับมาตรฐานของการบำบัดด้วยเซลล์และการวิจัยชีวการแพทย์ได้ แต่ กลไกระดับโมเลกุลที่แม่นยำ ของความผิดปกติใน epigenome ของ iPS และการแก้ไขยังต้องมีการศึกษาเพิ่มเติม
ปัญหาที่ TNT reprogramming มุ่งแก้
- ในบทความ Nature ทีมวิจัยจากออสเตรเลียเปิดเผยวิธีรีโปรแกรมแบบใหม่ที่ทำให้เซลล์มนุษย์มีลักษณะใกล้เคียงกับเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนมากขึ้น
- ตั้งแต่ช่วงกลางทศวรรษ 2000 เป็นต้นมา เป็นที่ทราบกันว่าแม้แต่ เซลล์ร่างกาย ของผู้ใหญ่ที่ไม่ใช่เซลล์สืบพันธุ์ก็สามารถถูกรีโปรแกรมแบบประดิษฐ์ให้กลับสู่สภาวะคล้ายเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนได้
- หากเปลี่ยนเซลล์ร่างกายของมนุษย์ เช่น เซลล์ผิวหนัง ให้เป็น induced pluripotent stem cell (iPS) ก็จะสามารถสร้างเซลล์คล้ายเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนสำหรับการทำแบบจำลองโรค การคัดกรองยา และการบำบัดด้วยเซลล์ได้แทบไม่จำกัด
- อย่างไรก็ตาม การรีโปรแกรมแบบเดิมอาจทำให้เซลล์ iPS ยังหลงเหลือ ความทรงจำเชิงอีพิเจเนติก ของสภาวะเดิมของเซลล์ร่างกาย รวมถึงความผิดปกติทางอีพิเจเนติกอื่น ๆ
- ความแตกต่างนี้ก่อให้เกิดความต่างด้านการทำงานระหว่างเซลล์ iPS กับเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนที่มันควรเลียนแบบ
- ความแตกต่างยังอาจส่งต่อไปยังเซลล์เฉพาะทางที่ได้มาจาก iPS ทำให้ขอบเขตการใช้งานถูกจำกัด
การทำงานของวิธี TNT และผลการวิจัย
- transient-naive-treatment(TNT) reprogramming เลียนแบบการรีเซ็ต epigenome ของเซลล์ที่เกิดขึ้นในช่วงพัฒนาการตัวอ่อนระยะแรกมาก
- ทีมวิจัยวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงของ epigenome ของเซลล์ร่างกายตลอดทั้งกระบวนการรีโปรแกรม และระบุช่วงเวลาที่เกิด ความผิดปกติทางอีพิเจเนติก ขึ้น
- จากนั้นจึงออกแบบให้มีขั้นตอนรีเซ็ต epigenome ใหม่ เพื่อหลีกเลี่ยงความผิดปกติและลบความทรงจำของเซลล์
- เซลล์ TNT-iPS ของมนุษย์ที่สร้างขึ้นใหม่มีความใกล้เคียงกับเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนของมนุษย์มากกว่าเซลล์ iPS ที่สร้างด้วยวิธีเดิม
- มีความคล้ายคลึงมากกว่าทั้งในด้านคุณลักษณะระดับโมเลกุลและคุณลักษณะเชิงหน้าที่
- ยังแยกตัวไปเป็นเซลล์หลายชนิด เช่น neural progenitor cell ได้ดีกว่า iPS ที่ได้จากวิธีมาตรฐาน
- วิธี TNT อาจช่วยลดปัญหาที่เกิดขึ้นในการสร้างเซลล์ iPS แบบเดิม และบรรเทาผลกระทบที่หากปล่อยไว้ในระยะยาวอาจเป็นอันตรายต่อการบำบัดด้วยเซลล์
- กลไกระดับโมเลกุลที่แม่นยำ ว่าความผิดปกติใน epigenome ของ iPS เกิดขึ้นและถูกแก้ไขอย่างไร ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างสมบูรณ์ จึงยังต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม
- อ่านงานวิจัยฉบับเต็มได้ที่ Transient naive reprogramming corrects hiPS cells functionally and epigenetically
1 ความคิดเห็น
ความคิดเห็นบน Hacker News
เป็นงานวิจัยที่น่าสนใจมาก ชื่อเรื่องอาจไม่ค่อยแม่นนัก สรุปคือเรารู้วิธีสร้าง เซลล์ต้นกำเนิดพลูริโพเทนต์เหนี่ยวนำ (iPSC) จากเซลล์มนุษย์ที่ไม่ใช่เซลล์ต้นกำเนิดอยู่แล้ว แต่เซลล์เหล่านี้ไม่ได้ทำงานได้ “เหมือนเซลล์ต้นกำเนิด” เท่า เซลล์ต้นกำเนิดเอ็มบริโอ (ESC)
ประเด็นสำคัญของบทความนี้ไม่ใช่การเสนอวิธีใหม่ในการสร้างเซลล์ต้นกำเนิด แต่คือการดูปัจจัยเชิงอีพีเจเนติกที่ทำให้ iPSC ไม่สามารถทำตัวเหมือน ESC ได้ แล้วระบุความแตกต่างและความผิดปกติของ รูปแบบอีพีเจเนติก บางอย่าง จากนั้นพัฒนาเทคนิคเพื่อรีเซ็ตความผิดปกตินั้นให้ทำงานได้ดีขึ้น
อธิบายเพิ่มเติมคือ DNA เข้ารหัสโปรตีนและ RNA แต่เหตุผลที่เซลล์ทั้งหมดมี DNA เหมือนกันแต่เซลล์ผิวหนังกับเซลล์ประสาทกลับต่างกัน เป็นเพราะมีชั้นของการควบคุมว่า ยีนใดจะถูกแสดงออกมากน้อยแค่ไหนและในรูปแบบใด หากสถานะการควบคุมเหล่านี้สืบต่อกันข้ามรุ่นของเซลล์ เราเรียกว่า อีพีเจเนติกส์
ผมเดาเป็นการส่วนตัวว่านี่น่าสนใจมากสำหรับการทำให้ iPSC เพื่อการวิจัยดีขึ้น แต่ยังไม่ชัดว่าจะส่งผลต่อการใช้งานทางการแพทย์อย่างไร iPSC โดยพื้นฐานแล้วค่อนข้างใกล้เคียงกับเซลล์มะเร็งที่ต้องจัดการอย่างระมัดระวังมาก จึงน่ากังวลหากจะใส่เข้าไปในร่างกายมนุษย์ และบทความนี้ก็ไม่ได้เสนอวิธีใหม่ในการสร้างเซลล์ต้นกำเนิด อย่างไรก็ตาม หากการรีโปรแกรมดีขึ้น ก็อาจควบคุมได้ง่ายขึ้นและอาจปลอดภัยหรือทำงานได้มากขึ้น
แน่นอนว่า iPSC ไม่ใช่เซลล์ที่ต้องการจริง ๆ แต่เป็นโมเดลเซลล์ อย่างไรก็ดี โดยทั่วไปมักดีกว่า สายเซลล์อมตะ หรือเนื้อเยื่อจากศพ
ไม่ใช่สิ่งที่ร่างกายทำได้เอง และยังเป็นหนึ่งในแนวทางที่ใช้เพิ่มจำนวนเซลล์ภูมิคุ้มกันในการรักษามะเร็งด้วย อนึ่ง เมลาโทนินเพิ่มการปล่อยเซลล์ต้นกำเนิดจากไขกระดูก ดังนั้นการนอนหลับให้เพียงพอตลอดชีวิตก็น่าจะสำคัญ
การจินตนาการว่ากระบวนการพัฒนาของเซลล์สามารถย้อนกลับได้ทั้งหมดถือเป็นก้าวกระโดดที่ค่อนข้างใหญ่ แต่ก็อาจเป็นไปได้ ประโยคสำคัญที่ควรดูในงานวิจัยนี้คือส่วนที่ว่า “ศาสตราจารย์ Polo กล่าวว่ากลไกระดับโมเลกุลที่แน่ชัดของความผิดปกติในอีพีจีโนมของ iPS และการแก้ไขนั้นยังไม่เป็นที่ทราบอย่างครบถ้วน และจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อทำความเข้าใจ”
ความแม่นยำเชิงโปรแกรม ที่เกี่ยวข้องกับการสืบพันธุ์ของมนุษย์หรือสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมนั้นอยู่ในระดับเหลือเชื่อ เซลล์หนึ่งเซลล์จากเพศชาย XY และเซลล์หนึ่งเซลล์จากเพศหญิง XX รวมกันเป็นไซโกตที่มีชีวิตได้หนึ่งเซลล์ และเซลล์เดียวนี้มีข้อมูลทั้งหมดที่จำเป็นในการพัฒนาเป็นจิงโจ้ วาฬ มนุษย์ หรือหนูตุ่นไร้ขน
ส่วนใหญ่ของกระบวนการพัฒนาเกี่ยวข้องกับการปิดการทำงานแบบเลือกเฉพาะในบริเวณใหญ่ ๆ ของจีโนม เช่น เซลล์ประสาทไม่ต้องการหลายสิ่งที่เซลล์หัวใจต้องการ งานวิจัยนี้อ้างว่าการปิดการทำงานแบบเลือกเฉพาะเช่นนั้นสามารถย้อนกลับได้ แต่เรายังไม่ค่อยรู้ว่ามันเกิดขึ้นอย่างไรในระดับโครงสร้างโมเลกุล
ท้ายที่สุด เรื่องนี้ชี้ไปทางว่า โครงสร้างสามมิติของจีโนม มีความสำคัญในหลายระดับ แต่ดูเหมือนว่าเรายังไม่มีวิธีที่ดีนักในการวิเคราะห์เรื่องนี้เชิงทดลองอย่างเหมาะสม
ดูเหมือนว่าเราค่อนข้างใกล้กับความก้าวหน้าครั้งใหญ่ในด้านการมีอายุยืนแล้ว เซลล์ต้นกำเนิดทำเรื่องแบบนี้ได้ด้วย
Andre Terzic จากศูนย์เวชศาสตร์ฟื้นฟูของ Mayo Clinic กล่าวว่า “ขอบเขตของการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากภาวะหัวใจวายนั้นใหญ่เกินกว่าที่หัวใจจะซ่อมแซมตัวเองหรือป้องกันความเสียหายเพิ่มเติมได้ แต่การรักษาด้วยเซลล์ต้นกำเนิดที่แยกไปเป็นเซลล์หัวใจได้ย้อนกลับการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากโรคได้ทั้งหมดหรือบางส่วนถึงสองในสาม และ 85% ของหมวดหมู่การทำงานของเซลล์ทั้งหมดที่ได้รับผลกระทบจากโรคตอบสนองในเชิงบวกต่อการรักษา”
https://newsnetwork.mayoclinic.org/discussion/mayo-clinic-re...
จนกว่าจะได้เห็นด้วยตาตัวเอง ก็ยากที่จะเชื่อ
หมายความว่าอะไร?
อยู่ด้านบนของหน้าแรกแต่ไม่มีคอมเมนต์เลย ดูเหมือนคนทั่วไปแบบผมคงโพสต์ไว้โดยหวังว่านี่จะเป็นความก้าวหน้าที่มีความหมาย อยากให้ใครสักคนอธิบายความสำคัญจริง ๆ ให้ฟัง
เมื่อเราเข้าใจรายละเอียดเหล่านี้มากขึ้น วันหนึ่งอาจนำไปสู่การรีเซ็ตร่างกายของเราเพื่อเพิ่มอายุขัยอย่างมาก หรือทำให้มีร่างกายที่ดีขึ้นแม้เมื่ออายุมากแล้ว
ขั้นตอนเดียวนี้คงยังไม่เข้าสู่การรักษาทางการแพทย์ทันที แต่เรากำลังคลี่คลายความรู้พื้นฐานที่ภายหลังจะได้จัดการ และยังไม่รู้ว่าพลังของมันจะใหญ่แค่ไหน ผมมองว่าความชราของมนุษย์ อายุยืน และชีวการแพทย์คือสิ่งที่สำคัญที่สุด
“Our work shows that TNT reprogramming is a practical and scalable approach to overcome these intrinsic characteristics of hiPS cells, which is important for the clinical delivery of this technology.”
การรักษาด้วยเซลล์ต้นกำเนิดในอดีตต้องผ่านกระบวนการคัดเลือกอย่างกว้างขวางเพื่อให้ได้เซลล์ที่จะพัฒนาให้ตรงกับเป้าหมายการรักษา
หากสามารถลบชะตากรรมที่กำหนดไว้แล้วได้ กระบวนการก็จะลดลงอย่างมาก และสามารถสร้างเซลล์ต้นกำเนิดที่เป็นสากลหรือเกือบสากลโดยพฤตินัย ซึ่งชะตากรรมถูกกำหนดโดยเนื้อเยื่อรอบข้างและสัญญาณการแพร่กระจาย
แม้ในที่สุดเราจะพบวิธีหยุดความชราได้ ก็น่าเสียดายที่ถึงตอนนั้นผมคงอายุ 90 กว่าไปแล้ว