ไขกลไก "Lactate" พลิกเกมสยบการเติบโตของ "มะเร็ง" จาก "ขยะเซลล์" สู่ "เบรกมือธรรมชาติ"

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

Lactate จากของเสียในกระบวนการเผาผลาญ สู่กุญแจควบคุมการสร้างโปรตีนในเซลล์มะเร็ง

ในโลกของชีววิทยาเซลล์ เรามักคุ้นเคยกับแลคเตท (lactate) ในฐานะ "ของเสีย" ที่เกิดขึ้นเมื่อเซลล์สร้างพลังงานแบบไม่ใช้ออกซิเจน โดยเฉพาะในเซลล์มะเร็งที่เติบโตอย่างรวดเร็วจนต้องพึ่งพากระบวนการไกลโคไลซิสอย่างหนัก ทำให้เกิดแลคเตทสะสมในปริมาณมาก แต่งานวิจัยล่าสุดที่ตีพิมพ์ในวารสาร Molecular Cell กลับบอกว่าแลคเตทไม่ได้เป็นเพียงของเสียเฉยๆ แต่ยังทำหน้าที่เป็น "สัญญาณ" ที่ควบคุมกระบวนการสร้างโปรตีนของเซลล์ที่แม่นยำมาก  

ทีมวิจัยค้นพบว่าเมื่อแลคเตทสะสมอยู่ภายในเซลล์มากเกินไป มันสามารถเข้าไปจับกับเอนไซม์ที่ชื่อว่า AARS1 ซึ่งปกติมีหน้าที่นำกรดอะมิโนอะลานีนไปติดกับ tRNA เพื่อใช้ในการสร้างโปรตีน แต่ในสภาวะที่แลคเตทมีปริมาณสูง เอนไซม์ตัวนี้กลับ "หลงทาง" นำแลคเตทไปติดกับ tRNA แทนที่จะเป็นกรดอะมิโนตามปกติ เกิดเป็นสิ่งที่เรียกว่า lactyl-tRNA ซึ่งมีรูปร่างคล้ายกับ tRNA ทั่วไป แต่ไม่สามารถทำหน้าที่สร้างโปรตีนได้อย่างสมบูรณ์ เปรียบเหมือนกุญแจที่พอดีกับรูกุญแจแต่ไขไม่ออก lactyl-tRNA เหล่านี้จะไปแย่งจับกับกลไกการแปลรหัสพันธุกรรมโดยไม่สามารถต่อสายโปรตีนได้ ส่งผลให้การสังเคราะห์โปรตีนโดยรวมของเซลล์ชะลอตัวลงอย่างรวดเร็ว

ที่น่าสนใจคือ กลไกนี้ดูเหมือนจะเป็นระบบป้องกันตามธรรมชาติของเซลล์ เมื่อระดับแลคเตทสูงขึ้นบ่งบอกว่าเซลล์กำลังผลิตพลังงานเกินกว่าที่จะกำจัดออกได้ทัน เซลล์จึงชะลอการสร้างโปรตีนใหม่ลงชั่วคราว เพื่อไม่ให้ใช้พลังงานสิ้นเปลืองเกินความจำเป็น เป็นการปรับสมดุลระหว่างการเผาผลาญพลังงานกับการสร้างชีวโมเลกุลอย่างชาญฉลาด  

แต่สิ่งที่ทำให้เซลล์มะเร็งชนิดรุกรานสูง เช่น มะเร็งเต้านมชนิด triple-negative สามารถเติบโตได้อย่างต่อเนื่องแม้จะผลิตแลคเตทมากมาย ก็คือการเพิ่มจำนวนโปรตีนขนส่งแลคเตทที่เรียกว่า MCT4 บนผิวเซลล์ ทำหน้าที่ระบายแลคเตทออกจากเซลล์อย่างรวดเร็ว ก่อนที่มันจะสะสมมากพอจะไปยับยั้งการสร้างโปรตีน กลายเป็นกลยุทธ์ที่เซลล์มะเร็งใช้ในการ "หลบเลี่ยง" ระบบเบรกตามธรรมชาตินี้ และยังคงสร้างโปรตีนที่จำเป็นต่อการเติบโตและการปรับตัวในสภาวะแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย เช่น ภาวะขาดออกซิเจนหรือขาดสารอาหาร ได้อย่างต่อเนื่อง

จากการค้นพบนี้ ทีมวิจัยจึงทดลองใช้ยาที่ยับยั้งการทำงานของโปรตีนขนส่งแลคเตท เพื่อปิดทางออกของแลคเตท ทำให้แลคเตทสะสมกลับเข้าไปในเซลล์มะเร็งอีกครั้ง ผลลัพธ์ที่ได้คือระบบเบรกตามธรรมชาติถูกกระตุ้นขึ้นใหม่ การสร้างโปรตีนถูกกดลง และเมื่อทดลองในหนูที่เป็นมะเร็งเต้านม พบว่าก้อนมะเร็งมีขนาดเล็กลงอย่างมีนัยสำคัญ โดยไม่ก่อให้เกิดผลข้างเคียงรุนแรงต่อร่างกายสัตว์ทดลอง ชี้ให้เห็นว่าการควบคุมการระบายแลคเตทอาจเป็นแนวทางการรักษามะเร็งรูปแบบใหม่ที่มีศักยภาพ

งานวิจัยนี้ได้ถูกเลือกนำมาเป็นภาพหน้าปกของวารสารในฉบับนี้ได้ถ่ายทอดเรื่องราวทางวิทยาศาสตร์นี้ผ่านภาพวาดแบบจีน โดยใช้ภาพต้นโคลเวอร์รูปสี่แฉกแทน tRNA ที่ผลิบานเป็นดอกไม้ สื่อถึงการสร้างโปรตีนที่สมบูรณ์และมีประสิทธิภาพ ท่ามกลางดอกไม้ที่เบ่งบานเหล่านั้น มีใบโคลเวอร์ใบหนึ่งที่โน้มลงเกือบมองไม่เห็น แบกรับหยดน้ำค้างเอาไว้ 

นั่นคือภาพแทนของ lactyl-tRNA ที่ยังคงรูปลักษณ์เดิมไว้แต่สูญเสียหน้าที่การทำงานไป ภาพทิวทัศน์ยามเช้า สายหมอกบางๆ และหยดน้ำค้างที่ร่วงหล่น สื่อความหมายถึงกระบวนการควบคุม tRNA โดยแลคเตทว่าเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เกิดขึ้นชั่วครู่ แต่เวียนเกิดซ้ำอยู่เสมอตามสภาวะเมแทบอลิซึมของเซลล์ เผยให้เห็นชั้นการควบคุมการแปลรหัสพันธุกรรมที่ซ่อนอยู่ ซึ่งไม่เคยมีใครเคยมองเห็นมาก่อน

การค้นพบครั้งนี้จึงไม่เพียงเปิดมุมมองใหม่ต่อบทบาทของแลคเตทในกระบวนการเผาผลาญของเซลล์มะเร็ง แต่ยังชี้ให้เห็นว่าโมเลกุลเมแทบอไลต์ธรรมดาๆ ที่เคยถูกมองข้ามในฐานะของเสีย อาจมีบทบาทสำคัญยิ่งในการควบคุมกระบวนการพื้นฐานของชีวิตอย่างการสร้างโปรตีน และเปิดประตูสู่แนวทางการรักษามะเร็งแบบใหม่ที่อาศัยความเข้าใจในกลไกทางเมแทบอลิซึมอย่างลึกซึ้งมากยิ่งขึ้นในอนาคต

ดร.อนันต์ จงแก้ววัฒนา นักไวรัสวิทยา ไบโอเทค สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.)

ข้อมูลจาก เพจ เฟซบุ๊ก "Anan Jongkaewwattana" 

https://www.facebook.com/anan.jongkaewwattana/posts/pfbid02QzBj2z12DcD8ufbaSSJY8YkBBTFu14U667ggui2krmrsktVfKnoxcqUuLLmB5MBtl