วิธีการรักษาตามประเภทของโรค
ข้อมูลการทดลองทางคลินิก
ข้อบ่งใช้ที่มีการศึกษาการรักษาด้วย MSC ในการทดลองทางคลินิก โดยอ้างอิงจากข้อมูลการทดลองทางคลินิกที่ได้รับการขึ้นทะเบียนจำนวน 352 การศึกษา
Indications Being Addressed using MSCs in Clinical Trials. Data for 352 registered clinical trials.
Citation// Stem Cell Therapies in Clinical Trials: Progress and Challenges. Trounson, Alan et al. Cell Stem Cell , Volume 17 , Issue 1 , 11 – 22
โรคตามประเภทและโรคที่เกิดจากความเสื่อมตามวัย
สเต็มเซลล์ชนิดพหุศักยภาพ (Pluripotent Stem Cells) มีความสามารถในการเพิ่มจำนวนและคงสภาพของตนเอง (Self-renewal) ได้อย่างโดดเด่น รวมทั้งสามารถแยกตัวไปเป็นเซลล์หลากหลายชนิดได้ ปัจจุบันมีหลักฐานเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องที่ชี้ให้เห็นว่า กระบวนการชราภาพอาจส่งผลกระทบในทางลบต่อสเต็มเซลล์ เมื่อสเต็มเซลล์เกิดความเสื่อมจากวัย ความสามารถในการฟื้นฟูตนเองจะลดลง และความสามารถในการแยกตัวไปเป็นเซลล์ชนิดต่าง ๆ ก็เปลี่ยนแปลงไป
ดังนั้น จึงมีการเสนอว่าการเสื่อมลงของการทำงานของสเต็มเซลล์อันเป็นผลมาจากกระบวนการชราภาพ อาจมีบทบาทสำคัญต่อพยาธิสรีรวิทยาของโรคที่เกี่ยวข้องกับความเสื่อมตามวัยหลายชนิด การทำความเข้าใจบทบาทของกระบวนการชราภาพที่มีต่อการทำงานของสเต็มเซลล์ ไม่เพียงมีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจพยาธิสรีรวิทยาของโรคเหล่านี้เท่านั้น แต่ยังเป็นพื้นฐานสำคัญในการพัฒนาวิธีการรักษาที่อาศัยสเต็มเซลล์ (Stem Cell-based Therapy) เพื่อรักษาโรคที่เกี่ยวข้องกับความเสื่อมตามวัยในอนาคตอีกด้วย
บทความปริทัศน์นี้มุ่งเน้นไปที่ความผิดปกติของการทำงานของสเต็มเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับโรคที่เกิดจากความเสื่อมตามวัย พร้อมทั้งอธิบายกลไกที่อาจเป็นสาเหตุของความผิดปกติดังกล่าว และกล่าวถึงแนวทางการรักษาที่อาศัยสเต็มเซลล์ซึ่งกำลังอยู่ระหว่างการพัฒนาเพื่อใช้รักษาความผิดปกติของสเต็มเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับความชรา
อ้างอิง: World J Exp Med. 2017 Feb 20; 7(1): 1–10.Effect of aging on stem cells. Abu Shufian Ishtiaq Ahmed,et al
โรคตามประเภท – โรคตับ / โรคเบาหวาน
เวชศาสตร์ฟื้นฟูกำลังถูกนำไปประยุกต์ใช้ในทางคลินิกมากขึ้น โดยใช้การรักษาด้วยสเต็มเซลล์และเซลล์ต้นกำเนิดระยะก่อน (Stem/Progenitor Cell Therapy) เพื่อซ่อมแซมอวัยวะที่ได้รับความเสียหาย บทความนี้จะกล่าวถึงตับและตับอ่อน ซึ่งเป็นอวัยวะที่มีแหล่งกำเนิดร่วมกันจากเซลล์ชั้นเอนโดเดิร์ม รวมถึงสเต็มเซลล์ของระบบทางเดินน้ำดี (Human Biliary Tree Stem Cells: hBTSC) ซึ่งอยู่บริเวณลำต้นของทางเดินน้ำดี
สเต็มเซลล์เหล่านี้เป็นเซลล์ต้นกำเนิดของสเต็มเซลล์/เซลล์ต้นกำเนิดระยะก่อนในตับที่อยู่ภายในท่อเฮอริง (Canals of Hering) และยังเป็นเซลล์ต้นกำเนิดของเซลล์ในต่อมของท่อตับอ่อน (Pancreatic Duct Glands) อีกด้วย เซลล์เหล่านี้สามารถพัฒนาไปเป็นเซลล์ที่เจริญเต็มที่ตามแนวรัศมีภายในผนังท่อน้ำดี และตามแนวใกล้–ไกล (Proximal–Distal Axis) ซึ่งเริ่มต้นจากลำไส้เล็กส่วนดูโอดีนัมและสิ้นสุดที่เซลล์ที่เจริญเต็มที่ภายในตับหรือตับอ่อน
การปลูกถ่ายไม่จำเป็นต้องใช้ยากดภูมิคุ้มกัน ผู้ป่วยในกลุ่มควบคุมที่มีคุณสมบัติตรงตามเกณฑ์การศึกษาเสียชีวิตทั้งหมดภายใน 1 ปี หรือมีการทำงานของตับลดลง ในขณะที่ผู้ป่วยที่ได้รับการปลูกถ่ายสเต็มเซลล์/เซลล์ต้นกำเนิดระยะก่อนของตับจำนวน 100–150 ล้านเซลล์ มีการทำงานของตับดีขึ้นและมีระยะเวลาการรอดชีวิตยาวนานขึ้นหลายปี อย่างไรก็ตาม การประเมินด้านความปลอดภัยและประสิทธิผลของการปลูกถ่ายยังคงอยู่ระหว่างการศึกษาและพัฒนา
นอกจากนี้ สเต็มเซลล์มีเซนไคม์ (MSC) และสเต็มเซลล์เม็ดเลือด (HSC) ยังถูกนำมาใช้ในการศึกษาสำหรับผู้ป่วยโรคตับเรื้อรังหรือโรคเบาหวาน โดย MSC ออกฤทธิ์ผ่านการหลั่งปัจจัยส่งเสริมการเจริญเติบโต (Trophic Factors) และสารควบคุมภูมิคุ้มกัน (Immunomodulatory Factors) แบบพาราไครน์ (Paracrine) ขณะที่ความสามารถในการเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์เนื้อเยื่อที่เจริญเต็มที่หรือเซลล์ของเกาะตับอ่อน (Islet Cells) มีอยู่ในระดับจำกัด ส่วนผลของ HSC เชื่อว่าเกิดขึ้นจากการควบคุมการทำงานของระบบภูมิคุ้มกันเป็นหลัก
Stem Cells. 2013 Oct;31(10):2047-60. doi: 10.1002/stem.1457. Concise review: clinical programs of stem cell therapies for liver and pancreas.Lanzoni G1, Oikawa T
โรคเบาหวาน
QinanWu, Bing Chen, and Ziwen Liang,
Mesenchymal Stem Cells as a Prospective Therapy for the Diabetic Foot
Stem Cells International Volume 2016, Article ID 4612167, 18 pages https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/2016/4612167
กลไกการออกฤทธิ์ของการปลูกถ่าย MSC ต่อโรคหลอดเลือดแดงส่วนปลายจากเบาหวาน (Diabetic PAD)
กลไกที่ช่วยให้เกิดการฟื้นฟูจากการปลูกถ่ายสเต็มเซลล์เกิดขึ้นผ่าน 2 กลไกหลัก ได้แก่
1. การหลั่งปัจจัยกระตุ้นการสร้างหลอดเลือด (Angiogenic factors) และไซโตไคน์ (Cytokines)
2. การย้ายตัวและการแยกตัวของเซลล์ไปเป็นองค์ประกอบของเนื้อเยื่อเป้าหมาย
สเต็มเซลล์สามารถเพิ่มการหลั่งและการแสดงออกของปัจจัยกระตุ้นการสร้างหลอดเลือดและไซโตไคน์ในบริเวณที่มีความผิดปกติ ช่วยฟื้นฟูระบบการไหลเวียนเลือดระดับจุลภาค (Microcirculation) เพิ่มการไหลเวียนของเลือด และส่งเสริมการทำงานของเซลล์เบต้าของตับอ่อน (Pancreatic β-cells) ส่งผลให้ภาวะหลอดเลือดแดงส่วนปลายจากเบาหวาน (Diabetic PAD) ดีขึ้น
นอกจากนี้ สเต็มเซลล์ยังสามารถแยกตัวเป็นเซลล์เยื่อบุหลอดเลือด (Endothelial cells) เพื่อช่วยฟื้นฟูความผิดปกติของเยื่อบุหลอดเลือด โดยกลไกดังกล่าวอาจเกี่ยวข้องกับ microRNA (miRNA) และ Mesenchymal Stem Cell-derived Exosomes (MEX)
กลไกการออกฤทธิ์ของการปลูกถ่าย MSC ต่อแผลเบาหวาน
การปลูกถ่าย MSC ช่วยส่งเสริมการหายของแผลเบาหวานผ่าน 3 กลไกหลัก ได้แก่
1. การกระตุ้นการสร้างหลอดเลือด พร้อมทั้งการหลั่งปัจจัยต่าง ๆ และไซโตไคน์
2. การควบคุมการทำงานของระบบภูมิคุ้มกัน
3. การย้ายตัวและการแยกตัวของเซลล์ไปเป็นองค์ประกอบของเนื้อเยื่อเป้าหมาย
สเต็มเซลล์สามารถเพิ่มการหลั่งและการแสดงออกของปัจจัยกระตุ้นการสร้างหลอดเลือดและไซโตไคน์เฉพาะบริเวณ ช่วยส่งเสริมการฟื้นตัวของภาวะหลอดเลือดแดงส่วนปลายจากเบาหวาน (Diabetic PAD) และภาวะเบาหวานโดยรวม
นอกจากนี้ สเต็มเซลล์ยังสามารถควบคุมการทำงานของ T cells, Natural Killer (NK) cells, Macrophages และ Dendritic cells ซึ่งช่วยลดการติดเชื้อและยับยั้งการอักเสบ อีกทั้ง MSC ยังสามารถแยกตัวเป็นเซลล์ของเนื้อเยื่อเป้าหมายเพื่อช่วยซ่อมแซมเนื้อเยื่อที่เสียหาย โดยกลไกเหล่านี้อาจเกี่ยวข้องกับ miRNA และ MEX
กลไกการออกฤทธิ์ของการปลูกถ่าย MSC ต่อโรคเส้นประสาทจากเบาหวาน (Diabetic Neuropathy)
การฟื้นฟูจากการปลูกถ่ายสเต็มเซลล์เกิดขึ้นผ่าน 2 กลไกหลัก ได้แก่
1. การหลั่งปัจจัยกระตุ้นการสร้างหลอดเลือด ไซโตไคน์ และสารส่งเสริมการเจริญของเส้นประสาท (Neurotrophic factors)
2. การย้ายตัวและการแยกตัวของเซลล์ไปเป็นองค์ประกอบของเนื้อเยื่อเป้าหมาย
สเต็มเซลล์สามารถเพิ่มการหลั่งและการแสดงออกของปัจจัยกระตุ้นการสร้างหลอดเลือดและไซโตไคน์ในบริเวณที่มีความผิดปกติ ช่วยปรับปรุงภาวะหลอดเลือดแดงส่วนปลายจากเบาหวาน (Diabetic PAD) และภาวะเบาหวานโดยรวม ส่งผลให้โรคเส้นประสาทจากเบาหวานดีขึ้น
นอกจากนี้ สารส่งเสริมการเจริญของเส้นประสาทยังช่วยฟื้นฟูความผิดปกติของเส้นใยประสาทและเพิ่มประสิทธิภาพการนำกระแสประสาท อีกทั้งสเต็มเซลล์ยังสามารถแยกตัวเป็นเซลล์ของเนื้อเยื่อเป้าหมายเพื่อช่วยซ่อมแซมและฟื้นฟูเนื้อเยื่อที่เสียหายได้อีกด้วย
ภาวะไตวาย
Alfonso Eirin and Lilach O Lerman* Mesenchymal stem cell treatment for chronic renal failure,
Stem Cell Research & Therapy 2014, 5:83 http://stemcellres.com/content/5/4/83
ในสัตว์ทดลองที่ได้รับการรักษาด้วยเซลล์ต้นกำเนิดชนิด Mesenchymal Stem Cells (MSCs) พบว่าภาวะหลอดเลือดไตตีบ การสูญเสียหลอดเลือดฝอยภายในไต และการเกิดพังผืดในไตลดลง
ภาพบน: ภาพไมโครคอมพิวเตอร์โทโมกราฟีแบบสามมิติ (Micro-CT) ของเนื้อไต แสดงให้เห็นโครงสร้างหลอดเลือดฝอยภายในไตที่ได้รับการฟื้นฟูในสุกรที่มีภาวะหลอดเลือดแดงไตตีบจากภาวะหลอดเลือดแข็ง (Atherosclerotic Renal Artery Stenosis: ARAS) หลังได้รับการขยายหลอดเลือดแดงไตผ่านสายสวน (PTRA) โดยมีการฉีด Mesenchymal Stem Cells (MSCs) ที่ได้จากเนื้อเยื่อไขมันเข้าสู่ไตล่วงหน้า 4 สัปดาห์
ภาพล่าง: ภาพย้อมสี Trichrome ของเนื้อไต (กำลังขยาย ×40, สีน้ำเงิน) แสดงการลดลงของพังผืดในไตของกลุ่ม ARAS + PTRA + MSC
ตัวอย่างการประยุกต์ใช้ MSC ทางคลินิก: โรคเบาหวาน
การปลูกถ่ายเซลล์ต้นกำเนิดอาจเป็นแนวทางการรักษาที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพสำหรับผู้ป่วยโรคเบาหวาน (DM)
จากการศึกษาหลายชุด พบว่า
- สำหรับผู้ป่วยเบาหวานชนิดที่ 1 (T1DM) การรักษาด้วย CD34+ Hematopoietic Stem Cells (HSCs) ให้ผลลัพธ์ดีที่สุด
- ในขณะที่การใช้ Human Umbilical Cord Blood (HUCB) ให้ผลลัพธ์ต่ำที่สุด
- นอกจากนี้ ภาวะ Diabetic Ketoacidosis (DKA) ยังเป็นปัจจัยที่อาจลดประสิทธิภาพของการรักษา
กราฟเส้นแสดงการเปลี่ยนแปลงของระดับ C-peptide และ HbA1c ในผู้ป่วย T1DM ก่อนการรักษา และที่ 3, 6 และ 12 เดือนหลังได้รับการรักษาด้วยสเต็มเซลล์ โดยข้อมูลทั้งหมดแสดงเป็นค่าเฉลี่ย ± SEM
**** P < 0.0001
ผลลัพธ์ของการรักษาโรคเบาหวานชนิดที่ 2 ด้วยสเต็มเซลล์ (T2DM)
A–D) กราฟแท่งแสดงการเปลี่ยนแปลงของระดับ C-peptide และ HbA1c ก่อนการรักษา และหลังการรักษา 12 เดือน ด้วยสเต็มเซลล์ชนิดต่าง ๆ
- UC-MSC และ PD-MSC ให้โดยการฉีดเข้าหลอดเลือดดำ (n = 22 และ n = 10 ตามลำดับ)
- UCB และ BM-MNC ให้โดยการฉีดเข้าสู่ตับอ่อน (n = 3 และ n = 107 ตามลำดับ)
E–F) กราฟเส้นแสดงการเปลี่ยนแปลงของระดับ C-peptide และ HbA1c ก่อนการรักษา และที่ 3, 6 และ 12 เดือนหลังได้รับการรักษาด้วยสเต็มเซลล์ในผู้ป่วยโรคเบาหวานชนิดที่ 2 (T2DM)
Citation// PLoS One. 2016 Apr 13;11(4):e0151938. Clinical Efficacy of Stem Cell Therapy for Diabetes Mellitus: A Meta-Analysis. El-Badawy A, El-Badri N.
โรคที่เกี่ยวข้องกับรูขุมขนและเส้นผม
Nat Commun. 2012 Apr 17;3:784. doi: 10.1038/ncomms1784.
Fully functional hair follicle regeneration through the rearrangement of stem cells and their niches.
Toyoshima KE1, Asakawa K, Ishibashi N, Toki H, Ogawa M, Hasegawa T, Irié T, Tachikawa T, Sato A, Takeda A, Tsuji T.
บทคัดย่อ
เวชศาสตร์ฟื้นฟูเพื่อทดแทนอวัยวะ (Organ Replacement Regenerative Medicine) คาดว่าจะสามารถทดแทนอวัยวะที่ได้รับความเสียหายจากโรค การบาดเจ็บ หรือความเสื่อมตามวัยได้ในอนาคตอันใกล้ ในการศึกษานี้ ผู้วิจัยได้แสดงให้เห็นถึงความสำเร็จของการฟื้นฟูอวัยวะที่สามารถทำงานได้อย่างสมบูรณ์ ผ่านการปลูกถ่ายรูขุมขนที่สร้างขึ้นด้วยเทคโนโลยีชีววิศวกรรมเข้าสู่ผิวหนัง
รูขุมขนที่สร้างขึ้นด้วยชีววิศวกรรมนี้ถูกสร้างขึ้นใหม่จากเซลล์ที่ได้จากผิวหนังของตัวอ่อนและเซลล์จากบริเวณที่มีสเต็มเซลล์ของเนื้อเยื่อผู้ใหญ่ รูขุมขนที่ได้สามารถพัฒนาโครงสร้างได้อย่างถูกต้อง และเชื่อมต่อกับเนื้อเยื่อของร่างกายบริเวณโดยรอบได้อย่างเหมาะสม เช่น หนังกำพร้า กล้ามเนื้อที่ยกเส้นขน (Arrector Pili Muscle) และเส้นใยประสาท
นอกจากนี้ รูขุมขนที่สร้างขึ้นด้วยชีววิศวกรรมยังสามารถฟื้นฟูวงจรการเจริญเติบโตของเส้นผม (Hair Cycle) และสร้างเส้นผมใหม่ได้ โดยอาศัยการสร้างสเต็มเซลล์ของรูขุมขนและสภาพแวดล้อมเฉพาะของสเต็มเซลล์ (Stem Cell Niche) ขึ้นใหม่
ผลการศึกษานี้ชี้ให้เห็นถึงศักยภาพของสเต็มเซลล์จากรูขุมขนของเนื้อเยื่อผู้ใหญ่ในการประยุกต์ใช้เป็นแนวทางของเวชศาสตร์ฟื้นฟูเพื่อทดแทนอวัยวะในอนาคต
(a) แผนภาพสรุปขั้นตอนการสร้างและการปลูกถ่ายต้นกำเนิดรูขุมขนที่สร้างขึ้นด้วยเทคโนโลยีชีววิศวกรรม (Bioengineered Hair Follicle Germ)
(b) ภาพจากกล้องจุลทรรศน์แบบ Phase-contrast แสดงผิวหนังบริเวณหลังของตัวอ่อนหนู เนื้อเยื่อ เซลล์เดี่ยวที่แยกออกมา และต้นกำเนิดรูขุมขนที่สร้างขึ้นด้วยชีววิศวกรรมซึ่งสร้างขึ้นด้วยวิธี Organ Germ Method โดยใช้เส้นใยไนลอน (หัวลูกศร) ขนาดมาตราส่วน 200 ไมโครเมตร
(c) การวิเคราะห์ทางจุลพยาธิวิทยาของรูขุมขนหนวด (Vibrissa Hair Follicle) ที่แยกได้จากหนูโตเต็มวัย ภาพถ่ายมหภาคและภาพย้อม H&E แสดงในสองภาพด้านซ้าย เส้นประสีแดงจากการสังเกตด้วยตาเปล่า (ซ้าย) และการย้อม H&E (ขวา) แสดงแนวแบ่งระหว่างบริเวณ Bulge และ Sebaceous Gland (SB) ภาพในกรอบของแผงด้านซ้ายเป็นภาพขยายของบริเวณ Bulge ส่วนแผงด้านขวาเป็นภาพขยายของบริเวณ SB บริเวณ Bulge ถูกย้อมด้วยแอนติบอดีต่อ CD49f (สีแดง, ซ้าย), CD34 (สีแดง, กลาง) และสีย้อม Hoechst 33258 (สีน้ำเงิน) เส้นประสีดำในภาพ H&E กำลังขยายสูงแสดงแนวแบ่งของเยื่อบุผิวรูขุมขน IF = Infundibulum, RW = Ring Wulst ขนาดมาตราส่วน 100 ไมโครเมตร
(e) ภาพตัดตามยาวของรูขุมขนที่สร้างขึ้นด้วยชีววิศวกรรมระหว่างกระบวนการงอกและการเจริญเติบโต โดยใช้อุปกรณ์เชื่อมต่อระหว่างเนื้อเยื่อเยื่อบุผิวและเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน (Epithelial–Mesenchymal Interconnecting Plastic Device; Guided) เปรียบเทียบกับการปลูกถ่ายเข้าใต้ผิวหนังโดยไม่ใช้อุปกรณ์นำทาง (Unguided) ซึ่งพบการเกิดซีสต์หลังการปลูกถ่าย 14 วัน ภาพย้อม H&E (ด้านบน) และภาพจากกล้องฟลูออเรสเซนซ์ (ด้านล่าง) แสดงรูขุมขนที่สร้างขึ้นด้วยชีววิศวกรรมในวันที่ 0, 3 และ 14 หลังการปลูกถ่าย ขนาดมาตราส่วน 100 ไมโครเมตร
(f) ภาพถ่ายมหภาคแสดงการพัฒนาและการเจริญเติบโตของรูขุมขนที่สร้างขึ้นด้วยชีววิศวกรรม โดยแสดงลำดับเหตุการณ์ตั้งแต่หลังการปลูกถ่ายทันทีในวันที่ 0 (ซ้าย) การสมานแผลในวันที่ 3 (กลาง) และการงอกพร้อมการเจริญเติบโตของเส้นขนในวันที่ 14 และ 37 (ขวา) ขนาดมาตราส่วน 1.0 มิลลิเมตร
(a) การวิเคราะห์ทางจุลพยาธิวิทยาและอิมมูโนฮิสโตเคมีของรูขุมขนที่สร้างขึ้นด้วยชีววิศวกรรม (ด้านบน) และรูขุมขนหนวด (Vibrissa Hair Follicle) (ตรงกลาง) พื้นที่ที่อยู่ในกรอบของภาพย้อม H&E กำลังขยายต่ำ ถูกแสดงในกำลังขยายสูงในภาพด้านขวา ลูกศรแสดงตำแหน่งของต่อมไขมัน (Sebaceous Gland) ขนาดมาตราส่วน 100 ไมโครเมตร ส่วน Hair Bulb ของรูขุมขนที่สร้างขึ้นด้วยชีววิศวกรรม ถูกย้อมด้วยแอนติบอดีต่อ Versican (ล่างซ้าย) และ α-SMA (หัวลูกศร, ล่างขวา) รวมทั้งย้อมเอนไซม์ ALP (ล่างกลาง) ขนาดมาตราส่วน 50 ไมโครเมตร
(b) รูขุมขนของมนุษย์ที่สร้างขึ้นด้วยชีววิศวกรรม ซึ่งเกิดจากการปลูกถ่ายต้นกำเนิดรูขุมขน (Hair Follicle Germ) ที่สร้างขึ้นด้วยชีววิศวกรรม โดยสร้างขึ้นจากเซลล์เยื่อบุผิวที่ได้จากบริเวณ Bulge และเซลล์ Dermal Papilla (DP) ที่สมบูรณ์จากรูขุมขนหนังศีรษะของมนุษย์ หลังการปลูกถ่าย 21 วัน รูขุมขนที่สร้างขึ้นด้วยชีววิศวกรรมได้รับการตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์และวิเคราะห์ด้วยการย้อม H&E การระบุชนิดของเซลล์ในรูขุมขนที่สร้างขึ้นด้วยชีววิศวกรรมทำโดยอาศัยลักษณะทางสัณฐานวิทยาของนิวเคลียส (ภาพด้านขวา) พื้นที่ในกรอบของภาพแทรกแสดงด้วยกำลังขยายสูง ขนาดมาตราส่วน: ภาพจากกล้องจุลทรรศน์ 500 ไมโครเมตร, ภาพย้อม H&E 100 ไมโครเมตร และภาพย้อมนิวเคลียส 20 ไมโครเมตร
(c) การปลูกถ่ายต้นกำเนิดรูขุมขนที่สร้างขึ้นด้วยชีววิศวกรรมเข้าสู่ชั้นหนังแท้ในความหนาแน่นสูง โดยปลูกถ่ายต้นกำเนิดรูขุมขนที่สร้างขึ้นด้วยชีววิศวกรรมจำนวน 28 หน่วย ลงในผิวหนังบริเวณคอของหนู และพบการงอกของเส้นขนอย่างหนาแน่นในวันที่ 21 หลังการปลูกถ่าย ขนาดมาตราส่วน 5 มิลลิเมตร
เส้นขนและรูขุมขนหนวดที่สร้างขึ้นด้วยชีววิศวกรรมสามารถเชื่อมต่อกับเนื้อเยื่ออื่น ๆ ได้ เช่น เส้นใยประสาท กล้ามเนื้อยกเส้นขน (Arrector Pili Muscle) และกล้ามเนื้อลาย ซึ่งมีต้นกำเนิดจากทั้งเซลล์ของผู้รับการปลูกถ่าย (Host Cells) และเซลล์ของผู้บริจาค (Donor Cells) รูขุมขนที่สร้างขึ้นด้วยชีววิศวกรรมสามารถเชื่อมต่อกับกล้ามเนื้อเรียบได้ อันเป็นผลมาจากการสร้างบริเวณ Bulge ขึ้นใหม่ ซึ่งมีการแสดงออกของโปรตีน Nephronectin (NPNT) เช่นเดียวกับรูขุมขนตามธรรมชาติ ในทางกลับกัน ไม่พบทั้งการแสดงออกของ NPNT และการเชื่อมต่อกับกล้ามเนื้อเรียบในบริเวณ Bulge ของรูขุมขนที่สร้างขึ้นด้วยชีววิศวกรรมที่ยังพัฒนาไม่สมบูรณ์
อ้างอิง: Fully functional hair follicle regeneration through the rearrangement of stem cells and their niches. Koh-ei Toyoshima, Kyosuke Asakawa, Naoko Ishibashi, Hiroshi Toki, Miho Ogawa, Tomoko Hasegawa, Tarou Irié, Tetsuhiko Tachikawa, Akio Sato, Akira Takeda & Takashi Tsuji. Nature Communications 3, Article number: 784 (2012)
doi:10.1038/ncomms1784
โรคพาร์กินสัน
แผนภาพสรุปการเหนี่ยวนำ การแยกแยะการเปลี่ยนแปลง (Differentiation) และการประยุกต์ใช้สเต็มเซลล์ที่ใช้ในปัจจุบันสำหรับการวิจัยและการรักษาโรคพาร์กินสัน (Parkinson's Disease; PD)
สเต็มเซลล์ที่กล่าวถึงสามารถแบ่งออกเป็น 4 ประเภท ได้แก่ สเต็มเซลล์ตัวอ่อน (Embryonic Stem Cells; ESCs), สเต็มเซลล์ประสาท (Neural Stem Cells; NSCs), สเต็มเซลล์มีเซนไคม์ (Mesenchymal Stem Cells; MSCs) และสเต็มเซลล์พลูริโพเทนต์ที่เหนี่ยวนำขึ้น (Induced Pluripotent Stem Cells; iPSCs) ซึ่งมีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์ชนิดต่าง ๆ ลดหลั่นกันตามลำดับ
(1) ESCs ซึ่งได้มาจากกลุ่มเซลล์ด้านในของบลาสโตซิสต์ (Inner Cell Mass ของ Blastocyst) เป็นหลัก สามารถเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์จากทั้งสามชั้นของตัวอ่อน ได้แก่ เอนโดเดิร์ม (Endoderm) เมโซเดิร์ม (Mesoderm) และเอ็กโทเดิร์ม (Ectoderm) ได้ภายใต้สภาวะปกติ นอกจากนี้ ในบางกรณี ESCs ยังสามารถถูกเหนี่ยวนำให้เปลี่ยนแปลงไปเป็น NSCs และ MSCs ได้อีกด้วย
(2) NSCs ซึ่งแยกได้โดยตรงจากบริเวณเฉพาะของสมอง (Stem Cell Niches) หรือได้จากการรีโปรแกรมไฟโบรบลาสต์ (Fibroblasts) สามารถเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์ประสาท (Neurons) และเซลล์เกลือบทั้งหมดหรือเกือบทั้งหมด (Glial Cells)
(3) MSCs มีต้นกำเนิดหลักจากเนื้อเยื่อมีเซนไคม์ และสามารถเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์ส่วนใหญ่ที่มีต้นกำเนิดจากเมโซเดิร์มได้ นอกจากนี้ ภายใต้กระบวนการเหนี่ยวนำที่เหมาะสม MSCs ยังสามารถถูกเหนี่ยวนำให้เปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์ประสาทโดปามีน (Dopaminergic Neurons; DA Neurons) ได้อีกด้วย
(4) iPSCs (Induced Pluripotent Stem Cells) ซึ่งสามารถสร้างได้จากการรีโปรแกรมเซลล์ร่างกายของผู้ใหญ่ (เช่น ไฟโบรบลาสต์) โดยการนำ OSKM (Oct3/4, Sox2, Klf4 และ c-Myc) เข้าไป เป็นแหล่งสเต็มเซลล์ที่มีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์หลายชนิด
ภายใต้มาตรฐาน GMP สเต็มเซลล์และเซลล์ที่ผ่านการแยกแยะการเปลี่ยนแปลงแล้ว สามารถนำมาคัดเลือก ทำให้บริสุทธิ์ และเพิ่มจำนวน เพื่อนำไปประยุกต์ใช้ในการสร้างแบบจำลองโรค การคัดกรองยา และการบำบัดด้วยการทดแทนเซลล์ (CRT) ตัวอย่างเช่น ESCs, MSCs, NSCs และเซลล์ประสาทโดปามีน (DA Neurons) สามารถนำไปใช้ใน
(i) การสร้างแบบจำลองโรคพาร์กินสัน (PD)
(ii) การคัดกรองยาที่มีศักยภาพ
(iii) การบำบัดโรคพาร์กินสันด้วยการทดแทนเซลล์ (CRT)
อ้างอิง: Front. Aging Neurosci., 31 May 2016. A Compendium of Preparation and Application of Stem Cells in Parkinson’s Disease: Current Status and Future Prospects. Yan Shen, Jinsha Huang
