stem cells

ผศ.พญ.จิรายุ เอื้อวรากุล
ภาควิชาอายุรศาสตร์

          เซลล์ต้นกำเนิด (stem cells) เป็นเซลล์พิเศษที่สามารถเจริญเติบโตสร้างเซลล์ลูกหลานได้จำนวนมากและหลายประเภท (pluripotency) รวมทั้งสร้างตัวเองขึ้นได้ใหม่ (self-renewal) ตลอดชีวิตของสิ่งมีชีวิตนั้นๆ เมื่ออยู่ในสภาพสิ่งแวดล้อมและได้สิ่งกระตุ้นที่เหมาะสมในร่างกาย เซลล์ต้นกำเนิดจะสามารถแบ่งตัวสร้างเนื้อเยื่อและอวัยวะที่ทำหน้าที่เฉพาะได้ เช่น เนื้อเยื่อหัวใจ ผิวหนัง หรือเซลล์ประสาท เป็นต้น ถึงแม้การศึกษาเซลล์ต้นกำเนิดจะเริ่มมานานกว่าครึ่งศตวรรษ แต่ความพยายามที่จะแยก (purify) หรือเพาะเลี้ยงเซลล์ (culture) ดังกล่าวให้มีปริมาณมากๆ เพื่อนำมาใช้ประโยชน์ได้จริงทางคลินิกยังเป็นเรื่องที่ทำได้ยาก การศึกษาที่มีรายงานส่วนใหญ่มักเป็นในสัตว์ทดลอง เช่น หนู หรือลิง หรือเลือกเพาะเลี้ยงเฉพาะเซลล์ต้นกำเนิดบางประเภทที่สามารถแยกออกจากร่างกายมนุษย์ได้โดยง่าย เช่น เซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดจากไขกระดูก ความพยายามที่จะแยกเซลล์ต้นกำเนิดจากบางอวัยวะ เช่น ตับหรือสมอง หรือจากคนที่เติบโตเต็มที่แล้ว (adult stem cells) มักไม่ค่อยประสบความสำเร็จ
ยกเว้น เซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดที่ได้จากผู้บริจาคไขกระดูกที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้จริงในการรักษาผู้ป่วยโรคเลือดหรือโรคมะเร็งต่างๆ นอกจากนี้การเพาะเลี้ยงเซลล์นอกร่างกายในห้องทดลอง มักประสบปัญหาในการทำให้เซลล์ต้นกำเนิดคงคุณสมบัติของความเป็นเซลล์ต้นกำเนิด เนื่องจากสภาพในห้องทดลองเพาะเลี้ยงอาจมีความแตกต่างจากสภาพจริงในร่างกาย ทำให้เซลล์ต้นกำเนิดไม่สามารถคงอยู่ได้จริงนอกร่างกายเป็นเวลานาน อย่างไรก็ตาม ได้มีการค้นพบคุณสมบัติที่น่าสนใจหลายอย่างของเซลล์ต้นกำเนิด ได้แก่ ความสามารถในการนำเซลล์ จากเนื้อเยื่อประเภทหนึ่ง ไปสร้างเป็นเนื้อเยื่ออีกประเภทหนึ่ง (stem cell plasticity) เช่น เซลล์ไขกระดูก นอกจากจะเจริญเป็นเม็ดเลือด ยังสามารถกลายเป็นเซลล์หลอดเลือด เซลล์กล้ามเนื้อ เซลล์ตับ เซลล์ปอด เซลล์สมอง หรือเซลล์หัวใจ เป็นต้น ในปี 1981 ได้เริ่มมีการเพาะเลี้ยงเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน (Embryonic stem cells) ของสัตว์ เพื่อศึกษากลไกและยีนที่ใช้ในการควบคุมการสร้างเนื้อเยื่อต่างๆ ของสัตว์ แต่ยังไม่มีผู้ประสบความสำเร็จในการศึกษาเพาะเลี้ยงเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนของมนุษย์ (Human embryonic stem cells) จนกระทั่งในปี 1998 Dr. James Thompson จากมหาวิทยาลัย Wisconsin-Madison ได้ใช้วิธีแยกเซลล์ที่เรียกว่า inner cell mass จาก blastocyst ของ fertilized embryo และสร้างเป็น human embryonic stem cell line ขึ้นเป็นครั้งแรกในโลก ในเวลาไล่เลี่ยกัน Dr. John Gearhart จากมหาวิทยาลัย Johns Hopkins ก็ได้รายงานการแยกเซลล์จากเนื้อเยื่อสืบพันธุ์ (fetal gonadal tissue) ที่เรียกว่า primordial germ cells และสามารถเพาะเลี้ยงจนได้ human embryonic germ cell line เป็นครั้งแรกในโลกเช่นกัน จากการค้นพบดังกล่าว ส่งผลให้นักวิทยาศาสตร์ทั้งสองกลุ่มค้นพบวิธีการสร้างเนื้อเยื่อชนิดต่างๆ ของมนุษย์นอกร่างกายขึ้นได้หลายชนิด รวมไปถึงการผลิต human embryonic stem cell line ใหม่ๆ อีกกว่า 30 ชนิดจากหลายประเทศทั่วโลก นอกจากนี้ยังนำไปสู่การวิพากษ์วิจารณ์ (debate) เกี่ยวกับจริยธรรมในการศึกษาเซลล์ตัวอ่อนของมนุษย์ และการเสนอพิจารณากฎหมายที่เกี่ยวข้องกับ stem cell ในประเทศสหรัฐอเมริกาใน ปี 2001 เช่น Stem Cell Research Act of 2001 (HR 2059, S.723) ที่อนุญาตให้ใช้เงินรัฐบาลในการศึกษา human embryo ที่ไม่ใช้แล้วจาก fertility clinic หรือ Responsible Stem Cell Research Act of 2001 (HR 2096, S.1349) ที่เสนอให้มีการจัดตั้ง National Stem Cell Donor Bank เพื่อเก็บ "qualifying human stem cells" แต่ไม่รวม embryonic stem cells รวมทั้งจัดสรรงบประมาณ 275 ล้านเหรียญสหรัฐในการทำวิจัยที่เกี่ยวข้องดังกล่าว

           ประโยชน์อะไรที่ทางการแพทย์จะได้จากการศึกษาเซลล์ต้นกำเนิด? ที่สำคัญที่สุดคือ การสร้างเนื้อเยื่อหรืออวัยวะเพื่อใช้ในผู้ป่วย ที่ขาดหรือต้องการเนื้อเยื่อหรืออวัยวะนั้นๆ โรคที่ร้ายแรงหลายโรคในปัจจุบันที่ไม่หายขาด อาจได้ประโยชน์สูงสุดจากการวิจัยดังกล่าว เช่น Parkinson's disease, multiple sclerosis, Alzheimer's disease, diabetes หรือ spinal cord injury หรือโรคที่ต้องการการปลูกถ่ายอวัยวะ และมีปัญหาการต่อต้านหรือสลัดอวัยวะ เช่น โรคไตวายเรื้อรัง โรคตับวาย เป็นต้น
           นอกจากนี้การศึกษาเซลล์ต้นกำเนิดในระดับอณูชีววิทยาจะมีประโยชน์ในด้านความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับ birth defects ต่างๆ และกลไกการเกิดความผิดปกติและการป้องกัน รวมทั้งเข้าใจถึงปัจจัยที่จะมีผลต่อการเจริญเติบโตของตัวอ่อนของมนุษย์ต่างๆ เช่น growth factor, สารอาหารต่างๆ นอกจากนี้ การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อมนุษย์ในห้องทดลองยังมีประโยชน์สำหรับใช้ทดสอบยาหรือสารเคมีต่างๆ ที่อาจนำมาใช้เป็น therapeutic drug ได้อย่างปลอดภัย เป็นต้นว่าอาจทดลองผลของยาบางชนิดต่อเซลล์ตับที่สร้างขึ้นมาในห้องทดลองเพื่อดูว่า ตับสามารถทำลายยาได้ดีเพียงใด เป็นต้น

            การวิจัยเซลล์ต้นกำเนิดในปัจจุบันยังนับว่าเป็นระยะเริ่มต้น ยังมีคำถามอีกมากมายที่รอการศึกษาหาคำตอบ เช่น กลไกอะไรที่ควบคุมให้เซลล์ต้นกำเนิด เลือดเจริญไปเป็นเนื้อเยื่อเฉพาะชนิดต่างๆ human embryonic stem cells ต่างจาก human embryonic germ cells อย่างไร embryonic
stem cells ต่างจาก adult stem cells อย่างไร และแหล่งของเซลล์ต้นกำเนิดที่ควรใช้ (fetus, embryo, adult) จะเป็นอะไรจึงจะได้ผลดีที่สุดสำหรับผู้ป่วย คำถามสำคัญที่สุดสำหรับผู้ป่วยขณะนี้ ก็คือ ยังต้องใช้เวลาในการศึกษาอีกนานเท่าไรจึงจะนำผลที่ได้มาใช้ในการรักษาได้จริง ตราบใดที่การวิจัยเซลล์ต้นกำเนิดได้รับการสนับสนุนอย่างมากเช่นนี้ เราคงคาดเดาได้ว่าในอนาคตอันไม่ไกลนี้ เราคงมีคำตอบที่ดีที่สุดให้กับผู้ป่วยที่รอความหวังอยู่