วิจัยพบ "นวัตกรรมเปลี่ยนสเต็มเซลล์ในร่างกาย" ให้เป็น "โรงงานผลิตภูมิคุ้มกัน" ช่วยต้านโรคร้ายตลอดชีวิต

ดร.อนันต์ จงแก้ววัฒนา นักไวรัสวิทยา ไบโอเทค สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ได้โพสต์เฟซบุ๊ก Anan Jongkaewwattana โดยระบุว่า

นวัตกรรมเปลี่ยนสเต็มเซลล์ในร่างกายให้เป็น "โรงงานผลิตภูมิคุ้มกัน" ต้านโรคร้ายตลอดชีวิต

เราทราบดีว่าวัคซีนคือเครื่องมือสำคัญที่ช่วยปกป้องเราจากโรคติดต่อต่างๆ โดยการกระตุ้นให้ร่างกายสร้างภูมิคุ้มกันขึ้นมา แต่สำหรับโรคร้ายแรงบางชนิด เช่น  การติดเชื้อ HIV ไข้มาลาเรีย หรือไข้หวัดใหญ่สายพันธุ์รุนแรง การใช้วัคซีนแบบเดิมมักจะไม่ง่ายและตรงไปตรงมาตามทฤษฎี เนื่องจากเชื้อโรคเหล่านี้มีความซับซ้อนและหลบหลีกเก่ง ทำให้ร่างกายของเราสร้างภูมิคุ้มกันที่มีประสิทธิภาพและอยู่ได้นานพอที่จะป้องกันโรคได้ยาก 

แต่ล่าสุดงานวิจัยในวารสาร Science ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบวิธีการใหม่ที่อาจพลิกโฉมการป้องกันและรักษาโรคเหล่านี้แบบไม่มีคนทำได้มาก่อน ด้วยการใช้เทคโนโลยีทางพันธุกรรมเพื่อเปลี่ยนให้ร่างกายของเรากลายเป็นโรงงานผลิตยาต้านโรคเสียเอง

ระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายมีเซลล์เม็ดเลือดขาวชนิดบีเซลล์ (B cell) ทำหน้าที่หลักในการผลิตแอนติบอดี เซลล์ชนิดนี้มีความสามารถในการหลั่งแอนติบอดีได้มากถึงหนึ่งหมื่นโมเลกุลต่อวินาทีและสามารถมีชีวิตอยู่ในไขกระดูกได้นานหลายปี แต่การนำบีเซลล์ที่โตเต็มที่แล้วมาดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อให้ผลิตแอนติบอดีมักพบข้อจำกัดที่สำคัญคือ เซลล์จะมีอายุสั้นและระดับแอนติบอดีจะลดลงเมื่อเวลาผ่านไป ทำให้ไม่สามารถรักษาระดับภูมิคุ้มกันในระยะยาวได้ นักวิจัยจึงเปลี่ยนเป้าหมายไปที่เซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือด (Hematopoietic stem and progenitor cells หรือ HSPCs) ซึ่งเป็นเซลล์ต้นกำเนิดที่สามารถเจริญไปเป็นเซลล์เม็ดเลือดทุกชนิดและคงอยู่กับร่างกายตลอดชีวิต 

การวิจัยนี้ได้ใช้เทคโนโลยีคริสเปอร์ (CRISPR-Cas9) ร่วมกับไวรัสพาหะ (AAV) ในการนำส่งยีนเข้าไปตัดต่อในตำแหน่งที่ควบคุมการสร้างแอนติบอดีของเซลล์ต้นกำเนิดโดยตรง การตัดต่อในระดับเซลล์ต้นกำเนิดนี้ช่วยรับประกันว่าเมื่อเซลล์เจริญเติบโตไปเป็นบีเซลล์ มันจะมีความพร้อมในการผลิตแอนติบอดีชนิดพิเศษที่กำหนดไว้ได้อย่างถูกต้องและถาวร

ทีมวิจัยได้ปลูกถ่ายเซลล์ต้นกำเนิดที่ผ่านการดัดแปลงพันธุกรรมกลับเข้าสู่ร่างกายหนูทดลอง เมื่อเวลาผ่านไป เซลล์ต้นกำเนิดเหล่านี้ได้เจริญเติบโตและพัฒนาไปเป็นบีเซลล์ที่ไหลเวียนอยู่ในกระแสเลือดตามปกติ กลไกสำคัญของการทำงานนี้คือการใช้วัคซีนที่มีแอนติเจนจำเพาะเป็นตัวกระตุ้น เมื่อร่างกายได้รับวัคซีน บีเซลล์ที่ถูกดัดแปลงจะรับรู้ถึงแอนติเจนนั้นและเกิดกระบวนการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันตามธรรมชาติ เซลล์จะเคลื่อนที่เข้าสู่ต่อมน้ำเหลืองเพื่อแบ่งตัวเพิ่มจำนวนอย่างรวดเร็ว และพัฒนาต่อไปเป็นพลาสมาเซลล์ (Plasma cell) ที่ทำหน้าที่หลั่งแอนติบอดีต้านโรคเป้าหมายเข้าสู่กระแสเลือดในปริมาณสูง

ข้อมูลจากการทดลองระบุว่า กระบวนการนี้ต้องการเซลล์ต้นกำเนิดที่ผ่านการดัดแปลงในจำนวนที่น้อยมาก โดยการใช้เซลล์ต้นกำเนิดที่ถูกดัดแปลงเพียงประมาณ 7,000 เซลล์ หรือในบางกรณีทดลองพบว่าใช้เพียงหลักร้อยเซลล์ ก็เพียงพอที่จะสร้างแอนติบอดีในระดับที่สามารถใช้รักษาและป้องกันโรคได้จริง 

นอกจากนี้ ระดับของแอนติบอดีที่ถูกสร้างขึ้นยังคงอยู่ในกระแสเลือดได้ยาวนานตลอดอายุขัยของหนูทดลอง ข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของระบบนี้คือความสามารถในการตอบสนองต่อการกระตุ้นซ้ำ หากปริมาณแอนติบอดีลดลงในอนาคต การฉีดวัคซีนเข็มกระตุ้นจะทำให้บีเซลล์กลุ่มนี้กลับมาแบ่งตัวและเพิ่มระดับแอนติบอดีในเลือดให้สูงขึ้นได้อีกหลายเท่าตัว โดยที่ผู้ป่วยไม่จำเป็นต้องเข้ารับการบำบัดด้วยยีนหรือฉีดเซลล์ใหม่เพิ่มเติม ซึ่งเป็นการแก้ปัญหาข้อจำกัดของการรักษาด้วยการให้โปรตีนหรือแอนติบอดีแบบดั้งเดิมที่ต้องอาศัยการฉีดซ้ำอย่างต่อเนื่องได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ความสำเร็จของการทดลองนี้ไม่ได้จำกัดอยู่แค่โรคใดโรคหนึ่งเท่านั้น นักวิจัยพบว่าเซลล์ที่ถูกดัดแปลงสามารถผลิตแอนติบอดีที่ป้องกันหนูทดลองจากการติดเชื้อ HIV ยับยั้งเชื้อมาลาเรียไม่ให้เข้าสู่ตับ และแม้กระทั่งปกป้องหนูจากไวรัสไข้หวัดใหญ่สายพันธุ์รุนแรงที่ตามปกติจะทำให้ถึงแก่ชีวิตได้ นอกจากนี้ยังสามารถดัดแปลงให้เซลล์ผลิตแอนติบอดีหลายชนิดพร้อมกันเพื่อรับมือกับไวรัสที่กลายพันธุ์เก่งได้อีกด้วย 

แม้ว่าเทคโนโลยีนี้ยังต้องผ่านการพัฒนาและทดสอบความปลอดภัยเพิ่มเติมก่อนที่จะนำมาใช้จริงในคน แต่การค้นพบนี้ถือเป็นนวัตกรรมยุคใหม่ของการบำบัดด้วยเซลล์และยีน ซึ่งในอนาคตเราอาจจะสามารถป้องกันหรือรักษาโรคร้ายที่เคยไร้ทางเยียวยาได้ด้วยการปรับแต่งสเต็มเซลล์เพียงครั้งเดียว เพื่อให้ร่างกายของเรามีเกราะป้องกันที่แข็งแกร่งไปตลอดชีวิต

ดร.อนันต์ จงแก้ววัฒนา นักไวรัสวิทยา ไบโอเทค สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.)