ทะลุกรอบ | ป๋วย อุ่นใจ

 

สเต็มเซลล์ช้าง

กับการสร้างแมมมอธเวอร์ชั่น 2.0

 

กระจองงอง กระจองงอง เจ้าข้าเอ้ยยยย มีข่าวใหญ่อีกแล้วในวงการดีพเทคสายเทคโนโลยีชีวภาพ

เมื่อสตาร์ตอัพโคลอสซัลไบโอไซแอนซ์ (Colossal Biosciences) ที่โด่งดังมาจากงานวิจัยในความฝันที่จะฟื้นชีพสัตว์สูญพันธุ์อย่างช้างแมมมอธ เสือทัสมาเนีย และนกโดโด้ ที่กวาดเงินลงทุนไปมหาศาลหลักหลายพันล้านบาท ได้เปิดตัวงานวิจัยล่าสุดออกมา

ขนาดยังไม่ได้เป็นเปเปอร์ตีพิมพ์แบบที่ผ่านการวิพากษ์วิจารณ์จากผู้ทรงคุณวุฒิ แค่เหมือนเอามาแปะออนไลน์ให้ดาวน์โหลดมาอ่านกันก่อนเฉยๆ ในเว็บ bioRxiv งานวิจัย Derivation of Elephant Induced Pluripotent Stem Cells ของพวกเขาก็ยังสะท้านสะเทือนเลื่อนลั่นวงการเทคโนโลยีชีวภาพจนเป็นที่โจษขานกันไปทั่ว

“การเหนี่ยวนำเซลล์ผิวหนังของช้างเอเชียให้ย้อนกลับไปกลายเป็นสเต็มเซลล์” มันน่าตื่นเต้นขนาดนั้นเลยหรือ?

ด้วยเนื้องานจริงๆ ก็ต้องยอมรับว่าน่าสนใจ แต่ยังไม่ถึงขนาดที่จะเป็นข่าวใหญ่ให้ตื่นเต้นกันไปทั่วได้ขนาดนี้

แต่ถ้าให้เดา สาเหตุที่งานวิจัยนี้โด่งดังยิ่งกว่าพลุแตกในเวลาอันสั้น ไม่น่าจะเป็นเพราะเนื้อหาตัวงานที่น่าตื่นเต้น…

แต่เป็นชื่อของคนทำมากกว่า

เพราะงานวิจัยนี้ออกมาจากทีมวิจัยของ “จอร์จ เชิร์ช (George Church)” นักวิทย์หนุ่มใหญ่หนวดงามผู้ได้รับการขนานนามเป็นบิดาแห่งชีววิทยาสังเคราะห์จากโรงเรียนแพทย์ มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด (Harvard Medical School) และผู้ก่อตั้งโคลอสซัลไบโอไซแอนซ์

ในวงการดีพเทคสายเทคโนโลยีชีวภาพ จอร์จ คือบิ๊กช็อตตัวจริง ภายใต้หนวดและเคราที่โง้งและเงางามจนทำให้หลายคนอิจฉา แนวคิดหัวก้าวหน้าแบบสุดโต่งในทางวิทยาศาสตร์ของเขา ทำให้เขามีแฟนคลับสายเนิร์ดติดตามอยู่มากมาย…

และเมื่อไรก็ตาม มีงานอะไรออกมาจากทีม เหล่าแฟนานุแฟนที่รอคอยติดตามอ่านไอเดียเริ่ดๆ เพี้ยนๆ สุดโต่งของเขาก็จะรอกดไลก์ กดแชร์อยู่เสมอ

 

แต่ไม่ได้หมายความว่าการเหนี่ยวนำสเต็มเซลล์จากเซลล์ผิวหนังช้างทำได้ง่ายนะครับ

แม้ว่ากระบวนการเหนี่ยวนำเซลล์ให้ย้อนกลับไปเป็นสเต็มเซลล์นั้นจะถูกคิดค้นขึ้นมาเนิ่นนานตั้งแต่ปี 2006 และถูกใช้อย่างแพร่หลาย จนทำให้ผู้คิดวิธีอย่างชินยะ ยามานากะ (Shinya Yamanaka) ศัลยแพทย์ออร์โธปิดิกส์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานฟรานซิสโก คว้ารางวัลโนเบลไปครองได้ตั้งแต่ปี 2012

ทว่า การเหนี่ยวนำสเต็มเซลล์ที่ทำกันในห้องทดลองนั้นส่วนใหญ่จะทำกันแค่ในเซลล์มนุษย์และในเซลล์หนู แต่สำหรับช้างนั้น แทบจะยังไม่มีใครลอง

เทคนิคของชินยะคือการกระตุ้นให้เซลล์ที่ต้องการย้อนชะตาสร้างโปรตีนสี่ชนิดขึ้นมาภายในเซลล์ ซึ่งก็คือ OSKM (Oct4 Sox2 Klf4 และ c-Myc)

หลังจากที่โปรตีนทั้งสี่ถูกกระตุ้นขึ้นมาแล้ว เซลล์จะย้อนกลับไปเป็นสเต็มเซลล์อีกครั้ง

สเต็มเซลล์พวกนี้จะถูกเรียกว่าสเต็มเซลล์ที่มาจากการเหนี่ยวนำ (Induced Pluripotent Stem Cell หรือ iPS cell) ซึ่งจะมีความสามารถในการพัฒนาต่อไปเป็นเซลล์อวัยวะต่างๆ ได้อย่างหลากหลาย ไม่ต่างจากสเต็มเซลล์ทั่วไป

และเนื่องจากถูกค้นพบโดยยามานากะ โปรตีนทั้งสี่ชนิด OSKM จึงถูกเรียกรวมกันว่าปัจจัยยามานากะ (Yamanaka Factor)

นั่นหมายความว่า ถ้าอยากสเต็มเซลล์ขึ้นมาจากเซลล์ผิวหนัง สิ่งที่ต้องทำก็คือกระตุ้นให้พวกเซลล์ผิวหนังที่เลี้ยงไว้นั้นเริ่มสร้างโปรตีนปัจจัยยามานากะทั้งสี่ขึ้นมาในเซลล์ให้ได้ก็จบแล้ว… แค่นั้นก็ได้แล้ว สเต็มเซลล์

ตามหลักการแล้ว ไม่น่าจะมีอะไรยาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โปรโตคอลในการสร้างสเต็มเซลล์ของชินยะนี้เคยถูกนำไปทดลองประยุกต์ใช้แล้วกับนานาสารพัดสัตว์ ตั้งแต่ คน หนู ม้า หมู วัว กระต่าย สุนัข ค้างคาว ลิงมาโมเสต หรือแม้แต่สัตว์หายากอย่างแรด หรือตุ่นหนูเปลือย ซึ่งก็ประสบผลสำเร็จท่วมท้นกันถ้วนหน้า

แต่สำหรับช้าง คนที่เคยลองจะบอกออกมาเหมือนกันหมดว่า “เหมือนหนังคนละม้วน”

 

การเหนี่ยวนำเซลล์ให้กลายเป็นสเต็มเซลล์ในช้างนั้น ถือเป็น “งานช้าง” อย่างแท้จริงแห่งวงการสเต็มเซลล์ เพราะแม้จะทดลองปรับแต่งวิธีเลี้ยงและเหนี่ยวนำด้วยโปรตีนปัจจัยยามานากะทั้งสี่ยังไง เซลล์ผิวหนังก็ยังไม่ยอมเปลี่ยนกลับไปเป็นสเต็มเซลล์อยู่ดี และในหลายกรณี แทนที่จะกลายไปเป็นสเต็มเซลล์ดังที่ควรจะเป็น เซลล์ที่เอามาเหนี่ยวนำกลับรีบชิงตายไปเสียก่อนที่จะทำการทดสอบอะไรได้ ซึ่งเป็นอะไรที่ทำให้นักวิจัยฉงนสนเท่ห์เอามากๆ

“การสร้างสเต็มเซลล์ที่มาจากการเหนี่ยวนำขึ้นมาจากเซลล์ของช้างนั้นเป็นอะไรที่ยากมหาหิน ในมุมของชีววิทยา ช้างเป็นสปีชีส์ที่พิเศษมากๆ และความรู้ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับช้างก็เพิ่งจะแค่แตะผิวเท่านั้น” เอริโอนา ไฮซอลลี (Eriona Hysolli) หัวหน้าทีมวิจัยจากโคลอสซัลเผย แม้ว่าเธอจะทำงานวิจัยสเต็มเซลล์มาอย่างโชกโชน แต่การเหนี่ยวนำให้เซลล์ช้างย้อนกลับไปเป็นสเต็มเซลล์เป็นอะไรที่ท้าทายความสามารถกว่าที่เธอคิด

งานนี้ยากจริง ยากจนถึงขนาดจอร์จต้องออกมายอมรับ “ช้างควรจะได้รับรางวัล “ยากที่สุดจะย้อนชะตา (hardest to reprogram)” แต่การเรียนรู้กระบวนการย้อนชะตาของเซลล์ก็เป็นสิ่งสำคัญในการอนุรักษ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในยุคที่ความหลากหลายทางชีวภาพลดฮวบลงจนถึงขั้นวิกฤตอย่างในยุคปัจจุบัน

ในเวลานี้ ธนาคารชีวภาพ (Biobank) ก็เริ่มเก็บรักษาเนื้อเยื่อและเซลล์ของพวกสัตว์ที่เป็นสปีชีส์ใกล้สูญพันธุ์เอาไว้กันบ้างแล้ว เผื่อว่าจะเอามาฟื้นคืนเผ่าพันธุ์ (De-extinction) ขึ้นมาใหม่ได้ในอนาคต ซึ่งก็เป็นอะไรที่น่าสนใจ เพราะแม้ว่าในเวลานี้ เทคโนโลยีการฟื้นคืนเผ่าพันธุ์จะยังไม่ถึงขั้นที่จะทำอะไรได้มากในแง่ของการอนุรักษ์ แต่ถ้าถูกพัฒนาไปจนถึงขั้นสุกงอม นี่อาจจะเป็นหนทางเดียวที่จะทำให้ลูกหลานของเราได้มีโอกาสเห็นสัตว์ใกล้สูญพันธุ์อย่างแรดขาวถิ่นหนือ หรือเพียงพอนตีนดำที่มีเคยมีตัวเป็นๆ เหลือจริงๆ อยู่บนโลกแค่ไม่กี่ตัวได้

งานวิจัยนี้จึงอาจเป็นอีกหนึ่งก้าวเล็กๆ ที่สำคัญในเทคโนโลยีเพื่อการอนุรักษ์สปีชีส์ของสัตว์หายาก

 

สําหรับโปรเจ็กต์การฟื้นคืนเผ่าพันธุ์ช้างแมมมอธของโคลอสซัล การสร้างสเต็มเซลล์ของช้าง คือ อีกหนึ่งอุปสรรคที่สำคัญที่พวกเขาจะต้องก้าวข้ามผ่านให้ได้พื่อโครงการดำเนินไปได้อย่างไม่สะดุด

เพราะถ้างานนี้ไม่สำเร็จ ทางทีมโคลอสซัลก็จะต้องรอซื้ออสุจิและเซลล์ไข่ช้างมาปรับแต่งพันธุกรรมให้เป็นแมมมอธเพื่อศึกษาอยู่ตลอด และถ้ามองว่าช้างตัวเมียก็มีเซลล์ไข่อยู่จำกัดในรังไข่ จะไปสกัดเอามาทดลองหมดก็คงจะไม่ใช่อะไรที่ยั่งยืนในแง่ของการอนุรักษ์

แน่นอนว่าในบริบทประเทศไทย ที่มี “ช้าง” เป็นสัตว์คู่บ้านคู่เมืองมาช้านาน เห็นกันอยู่ตลอดจนชินตา การซื้อหาอสุจิและเซลล์ไข่ช้างมาเพื่อทำการวิจัยนั้น แม้ว่าจะไม่ใช่เรื่องที่ทำได้ง่าย แต่ก็ยังมีโอกาสเป็นไปได้อยู่ ถ้าขออนุญาตผ่าน และหาปางช้างที่สนใจจะร่วมมือได้

ทว่า ในกรณีของโคลอสซัลที่ที่ตั้งของห้องทดลองของพวกเขานั้นอยู่ในดินแดนที่ปราศจากช้าง (ถ้าไม่นับที่อยู่สวนสัตว์) อย่างสหรัฐอเมริกาแล้ว การหาเซลล์ช้างมาทำการทดลองถือเป็นสิ่งที่ท้าทายอย่างที่สุดในทางปฏิบัติ ทั้งประเด็นในแง่กฎหมาย ประเด็นการหาบริษัทที่จะผลิตให้

แต่คำถามที่แท้จริงคือจะหาปางช้างที่ไหน ที่จะมีช้างพังมาให้รีดไข่อยู่เรื่อยๆ เพื่องานวิจัย…

งานนี้จึงเปรียบเสมือนการเดินหมากแบบพลิกกระดาน เพราะหลังจากที่พวกเขาสามารถสร้างสเต็มเซลล์ขึ้นมาได้แล้ว พวกเขาก็จะสามารถกระตุ้นให้สเต็มเซลล์พัฒนาไปเป็นเซลล์อะไรต่อไปก็ได้

จะเอามาสร้างอสุจิ หรือเซลล์ไข่ ก็มีความเป็นไปได้สูง

ยิ่งไปกว่านั้น การแก้ไขจีโนมในระยะสเต็มเซลล์ ยังจะช่วยให้เห็นลักษณะที่เปลี่ยนไปของเซลล์อวัยวะที่พัฒนาขึ้นมาใหม่อีกด้วย อยากแก้ไขให้ผิวหนังมีขนขึ้นมาปุกปุย ก็สามารถเริ่มโคลนยีนปรับแต่งเซลล์ได้เลย ตั้งแต่ยังเป็นสเต็มเซลล์

และถ้าอยากรู้ว่าการปรับแต่งนั้นทำสำเร็จหรือเปล่า ก็แค่กระตุ้นให้เติบโตและเปลี่ยนไปเป็นเซลล์ผิวหนังก็น่าจะเริ่มเห็นได้เลยว่าสามารถสร้างขนขึ้นมาได้จริงมั้ย…

การสร้างสเต็มเซลล์ของช้างขึ้นมาจากเซลล์ผิวหนังช้างที่เพาะเลี้ยงในห้องแล็บได้ จึงถือว่าเป็นหนึ่งในหลักชัยที่สำคัญในโปรเจ็กต์แมมมอธเวอร์ชั่น 2.0 ของโคลอสซัล…

 

แต่ที่ผมประทับใจที่สุด ในงานนี้ก็คือวิธีตีความผลของการศึกษาของพวกเขา เพราะข้อมูลที่พวกเขาได้จากการศึกษาเซลล์ช้างนั้นเป็นข้อมูลที่น่าตื่นเต้นมากในวงการแพทย์

เพื่อให้สามารถย้อนชะตาเซลล์กลับไปเป็นสเต็มเซลล์ พวกเขาเปรียบเทียบจีโนมของช้างและของสัตว์อื่นๆ อย่างละเอียด ก่อนที่จะพบว่าช้างมียีน TP53 (Tumor protein 53) ที่แตกต่างกันถึง 29 ชุด ในขณะที่คนและสัตว์อื่นๆ ส่วนใหญ่จะมี TP53 กันอยู่แค่ชุดเดียว

และยีนพวกนี้แหละที่เป็นตัวขัดขวางการย้อนชะตาเซลล์ผิวหนังช้างให้กลับไปเป็นสเต็มเซลล์

เรื่องของเรื่องก็คือ TP53 เป็นยีนสำหรับสร้างโปรตีนที่ออกฤทธิ์ในการตรวจสอบความผิดปกติในระหว่างการแบ่งเซลล์จากหนึ่งเป็นสอง และหากพบความผิดปกติ โปรตีน p53 (ไม่ต้องตกใจว่าเขียนผิดนะครับ ตอนเป็นยีน เราเรียกว่ายีน TP53 แต่พอสร้างเป็นโปรตีนมาทำงานจริงในเซลล์ เรียกโปรตีน p53) ก็จะกระตุ้นให้เกิดการชะงักการแบ่งเซลล์ (cell cycle arrest) เพื่อรอซ่อมแซม เพื่อให้มั่นใจได้ว่าผลผลิตเซลล์ลูกที่ได้จากการแบ่งเซลล์ทุกรอบจะออกมาถูกต้อง สมบูรณ์ที่สุด มีโอกาสผิดพลาดหรือกลายพันธุ์น้อยที่สุด แต่ถ้าความผิดปกติที่เกิดขึ้นสาหัสเกินไปเกินกว่าจะซ่อมแซมให้กลับมาปกติได้ โปรตีน p53 ก็จะกระตุ้นให้เซลล์นั้นตายไปเอง เพื่อที่จะได้ไม่กลายไปเป็นเซลล์มะเร็ง ที่จะมาเป็นปัญหาให้เซลล์อื่นๆ รอบข้างในอนาคต

นักวิทยาศาสตร์ก็เลยจัดยีน TP53 ให้อยู่ในกลุ่มที่เรียกว่า “ยีนต้านมะเร็ง (tumor suppressor gene)”

เรื่องของเรื่องก็คือ ยีนต้านมะเร็งทั้ง TP53 ในช้างที่มีอยู่อย่างเหลือเฟือเมื่อเทียบกับของมนุษย์นั้น ขัดขวางการแบ่งเซลล์ของเซลล์ผิวหนังไม่ให้ย้อนกลับไปเป็นสเต็มเซลล์ เป็นไปได้ว่า p53 อาจจะตรวจจับความผิดปกติได้ เพราะการย้อนกระบวนการก็ไม่ใช่เรื่องธรรมชาติ ก็เลยไม่ยอมให้เซลล์ผิวหนังย้อนชะตา และกระตุ้นให้พวกมันตายไปโดยที่เราไม่คาดคิด

หรือนี่จะแสดงให้เห็นว่าช้าง มีกลไกป้องกันการเกิดความผิดปกติที่จะทำให้เกิดมะเร็งได้ดีกว่ามนุษย์?

 

ในปี 1977 เซอร์ ริชาร์ด เปโดร (Sir Richard Peto) นักสถิติชื่อดังจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ เริ่มสนใจศึกษากลไกการเกิดมะเร็ง และเขาก็เริ่มตั้งสมมุติฐานถึงโอกาสในการเกิดมะเร็งในสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ

มองในแง่ของความน่าจะเป็น ริชาร์ดเชื่อว่าโอกาสที่จะเกิดมะเร็งนั้น แปรผันตรงกับจำนวนเซลล์ที่มีในร่างกาย ถ้าเซลล์เยอะ โอกาสที่เซลล์จะแบ่งแล้วเพี้ยนจนกลายเป็นมะเร็งก็จะเยอะตามไปด้วย

นั่นหมายความว่า “คนน่าจะมีโอกาสเป็นมะเร็งน้อยกว่าหนู และช้างน่าจะมีโอกาสเป็นมะเร็งมากกว่าคน”

ทว่า พอศึกษาไปจริงๆ ในหลายๆ สิ่งมีชีวิต ริชาร์ดก็พบว่าที่เขาคาดคิดนั้นผิดไปจากความเป็นจริงอย่างสิ้นเชิง

โอกาสการเกิดมะเร็งนั้นไม่ได้ขึ้นกับจำนวนเซลล์ และไม่สามารถเทียบระหว่างสิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์กันได้เลย…และหนึ่งในสิ่งมีชีวิตที่พบเป็นมะเร็งน้อยมากๆ เมื่อเทียบกับขนาดตัวก็คือ “ช้าง”

ทว่า ไม่มีใครรู้ว่าเกิดอะไรขึ้นในช้าง ทำไมช้างถึงไม่ค่อยเป็นมะเร็ง การค้นพบว่ากลไกการต้านมะเร็งในเซลล์ช้างที่ทำงานได้อย่างรัดกุมเสียยิ่งว่าของเซลล์มนุษย์ ถึงขนาดตรวจพบความผิดปกติในการย้อนชะตาได้ จนกระทั่งขัดขวางการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ผิวหนังให้กลับไปเป็นสเต็มเซลล์ได้

เป็นอะไรที่ใหม่และน่าสร้างความฮือฮาได้ไม่น้อยในวงการแพทย์

 

แต่จุดมุ่งหมายของเอริโอนาไม่ใช่การศึกษามะเร็ง เพื่อตัดปัญหา ในระหว่างที่พวกเธอกระตุ้นเซลล์ผิวหนังช้างให้ย้อนชะตาด้วยโปรตีนปัจจัยยามานากะ เอริโอนา และทีมวิจัยของเธอก็เลยตัดสินใจยับยั้งการทำงานของ p53 ของเซลล์ไปด้วยเลย การทดลองย้อนชะตาเซลล์ช้างของเธอใช้เวลามากกว่าที่ใช้กับเซลล์หนูกับมนุษย์มาก แต่ความพยายามอยู่ที่ไหน ความสำเร็จก็อยู่ที่นั่น

ท้ายที่สุด ทีมของเอริโอนาก็สามารถสร้างสเต็มเซลล์ของช้างได้จากเซลล์ผิวหนังช้างที่เลี้ยงไว้ในห้องแล็บได้เป็นผลสำเร็จ!!

พรีปริ้นของเอริโอนาจึงไม่ได้บอกแค่ว่าจะสร้างสเต็มเซลล์ช้างได้ยังไงจากเซลล์ผิวหนัง แต่ยังเป็นอีกหนึ่งหลักฐานชิ้นเอกที่แสดงให้เห็นถึงขีดบางๆ ที่กั้นกลางอยู่ระหว่างการย้อนวัย (กลับไปเป็นสเต็มเซลล์) กับการแปรสภาพไปเป็นมะเร็ง

ซึ่งถ้าหากเราสามารถเข้าใจเส้นแบ่งตรงนี้ได้อย่างถ่องแท้ ไม่แน่ สักวัน เราอาจจะมีวิธีที่จะทำให้มนุษย์สามารถเติมเต็มสเต็มเซลล์ใหม่ในตัวและสามารถย้อนวัยกลับไปหนุ่มสาวได้โดยไม่ต้องกังวลเรื่องมะเร็งไปเลยก็ได้

แต่ตอนนี้ แอบคิด ในยุคที่เนื้อสัตว์จากห้องแล็บกำลังเป็นเทรนด์ อดีต บริษัทวาว (Vow) จากออสเตรเลียสร้างมีตบอลเนื้อแกะจากแล็บใส่โปรตีนแมมมอธออกมาสร้างกระแสไปรอบแล้ว อนาคต จะมีใครจะสร้างเมนูเปิบพิสดาร “สเต๊กเนื้อช้างแมมมอธจากแล็บ” ขึ้นมาระดมทุนกันมั้ยเนี่ย…

 

สะดวก ฉับไว คุ้มค่า สมัครสมาชิกนิตยสารมติชนสุดสัปดาห์ได้ที่นี่https://t.co/KYFMEpsHWj

— MatichonWeekly มติชนสุดสัปดาห์ (@matichonweekly) July 27, 2022