ความก้าวหน้าในการตรวจชิ้นเนื้อของเหลวสำหรับโรคเซลล์มะเร็ง

อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ได้กล่าวไว้ว่า “Insanity is doing the same thing over and over again and expecting different results.” หรือ “มีแต่คนบ้าเท่านั้น ที่จะทำสิ่งเดิมซ้ำๆ แต่กลับหวังผลลัพธ์ที่แตกต่าง”

สำหรับการเอาชนะโรคมะเร็งแล้ว ข้อคิดเหล่านี้ก็ควรนำมาใช้ จากที่ผ่านมางานวิจัยส่วนใหญ่มุ่งเน้นที่การรักษา หรือวินิจฉัยเมื่อโรคมะเร็งลุกลามเป็นมากจนโอกาสรอดมีน้อยเต็มที เงินมหาศาลทุ่มไปกับการหายารักษาโดยเป็นที่รับรู้กันว่าโอกาสสำเร็จ (success rate) ยังมีน้อยมาก ด้วยเหคุผลดังกล่าวนี้งานวิจัยนี้จึงได้เกิดขึ้นเพื่อมุ่งผลลัพธ์ในการตรวจหาโรคในระยะเริ่มต้น หรือเมื่อเริ่มมีความเสี่ยงเกิดขึ้น ผลงานวิจัยนี้นอกจากจะเปลี่ยนจากแนวทางเดิมแล้ว ยังสามารถส่งเสริมการรักษาให้มีโอกาสสำเร็จเพิ่มขึ้น

การตรวจชิ้นเนื้อของเหลวตามเซลล์ (cell-based liquid biopsy )  เป็นการตรวจการทดสอบทางการแพทย์โดยใช้ตัวอย่างเลือดเพื่อหาเซลล์มะเร็งจากเนื้องอกและ/หรือชิ้นดีเอนเอจากเซลล์เนื้องอกที่ล่องลอยอยู่ในกระแสเลือด วิธีดังกล่าวนี้นอกจากจะมีศักยภาพที่ดีในการปรับปรุงการวินิจฉัยในปัจจุบันแล้ว ยังอาจเป็นแนววิธีที่สามารถส่งเสริมการพัฒนาและอาจแทนที่ขั้นตอนการวินิจฉัยโรคต่างๆและสภาวะสุขภาพอื่นๆได้ โดยเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับการตรวจจับเพื่อวินิจฉัยโรคในระยะแรกๆ อันเป็นการป้องกันหรือการตรวจสอบการวิวัฒนาการของโรค มะเร็งเป็นโรคที่มีการคิดนำวิธีการตรวจชิ้นเนื้อของเหลวมาใช้มากที่สุด อย่างไรก็ตามถึงแม้ว่าวิธีการตรวจชิ้นเนื้อของเหลวเป็นที่รู้จักและยอมรับกันมาระยะหนึ่งแล้วแต่ก็ยังไม่ประสบผลสำเร็จกับโรคมะเร็งอย่างที่ควร  จนส่งผลให้แพทย์ที่เคยสนใจได้หันหลังให้กับวิธีการตรวจชิ้นเนื้อของเหลวตามเซลล์ เราอาจพิจารณาได้ว่าคอขวดที่เกิดขึ้นในการใช้วิธีการตรวจชิ้นเนื้อของเหลวตามเซลล์นี้อาจเป็นปัญหาอันเนื่องจากเทคโนโลยีที่มาพร้อมกับความยากลำบากในการตรวจหาเซลล์ที่หายากเนื่องจากเซลล์ที่ต้องการหาเป็นเซลที่มีอยู่ปริมาณน้อยมากในกระแสเลือด นั่นคือการไม่สามารถเอาชนะขีดจำกัดต่ำสุดของการตรวจจับเซลล์ที่อยู่ในกระแสเลือดตามที่ต้องการได้ ดังนั้นเทคโนโลยีการตรวจชิ้นเนื้อของเหลวในเซลล์จึงให้ผลที่ยังไม่ค่อยสอดคล้องกับสรีรวิทยาของโรคมะเร็งอย่างที่คาดหวัง ซึ่งถือว่าเป็นอุปสรรคสำคัญสำหรับการวิจัยและพัฒนาด้านนี้  อนึ่งเทคโนโลยีได้มุ่งเน้นไปที่การตรวจหาเซลล์เนื้องอกที่ไหลเวียนของเยื่อบุผิวโดยใช้วิธีการคัดเลือกเชิงบวกโดยใช้เทคโนโลยีการแยกเซลล์แม่เหล็ก (CellSearch) หรือการดักจับด้วยไมโครฟลูอิดิก (CTC-Chip)  ดังแสดงในรูปที่1 พบว่าไม่ใช่เนื้องอกที่เป็นของแข็งเท่านั้นที่จะแพร่กระจายไปยังเซลล์เยื่อบุผิวที่มีการแสดงออกที่เพียงพอของเครื่องหมายพื้นผิว  เยื่อบุผิวจึงไม่สามารถจับเซลล์ที่หายากได้สำเร็จ  ซึ่งในที่สุดนำไปสู่การเจ็บป่วยและการตายโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทดสอบกับผู้ป่วยมะเร็งระยะเริ่มต้น

รูปที่ 1 ระบบ CELLSEARCH^® เป็นผลมาจากความมุ่งมั่นในการสร้างสรรค์นวัตกรรมที่เริ่มขึ้นในปีพ.ศ. 2542 และนำไปสู่ระบบกึ่งอัตโนมัติที่ได้รับการรับรองจาก FDA เป็นครั้งแรกที่สามารถจับและตรวจปริมาณเซลล์เนื้องอกหมุนเวียนจากตัวอย่างเลือด 7.5 มิลลิลิตร ที่มีระดับความไวและความจำเพาะสูง

ข้อมูลเชิงลึกใหม่ที่รองรับการเกิดขึ้นของ“เทคโนโลยีเฉพาะด้าน”ทั้งแบบใหม่และแบบเก่าที่เกี่ยวกับการแยกเซลเพื่อการทำให้ได้ตัวอย่างที่บริสุทธิ์และน่าเชื่อถือขึ้นจนนำไปสู่ผลการวิเคราะห์ที่ไม่เอนเอียงในที่สุดก็จะเปิดประตูสำหรับการรับรู้และการเรียนรู้ถึงธรรมชาติและความซับซ้อนที่ยังหาคำอธิบายไม่ได้มากขึ้น ด้วยความจริงข้อนี้วิธีทางชีวฟิสิกส์จึงได้ประยุกต์อนุภาคแม่เหล็กระดับนาโนมาใช้เป็นเทคโนโลยีในการแยกเซลล์ที่ต้องการออกจากเซลล์ที่ไม่ต้องการ โดยอาศัยคุณสมบัติของโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับภูมิคุ้มกันที่เรียกว่า แอนติเจนและแอนติบอดี ดังแสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2 สรุปกระบวนการแยกเซลล์โดยใช้อนุภาคนาโนแม่เหล็ก รายละเอียดให้ดูในเอกสารอ้างอิง [1]

ประเภทของเทคโนโลยีการเพิ่มประสิทธิภาพ CTC รุ่นต่อไปมักถูกอ้างถึงว่าเป็น “EpCam-Independent” เพื่อกล่าวในเชิงเปรียบเทียบถึงปัญหาในอดีตของเทคโนโลยีก่อนหน้าที่เป็น “การจับเซลล์ขึ้นกับ EpCam” หรือที่เรียกว่า “EpCam dependent capture”  โดยหลักการสำคัญ EpCam นั้นเป็นโมเลกุลที่เป็นแอนติเจนเพียงชนิดเดียวที่แสดงออกที่ผิวด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์ที่ได้รับการกำหนดเป้าหมายเรียบร้อยแล้ว นั่นคือเทคโนโลยี“EpCam-Independent” ดังกล่าวต้องอาศัยวิธีการแยกโดยอาศัยความแตกต่างทางกายภาพระหว่างเซลล์เม็ดเลือดขาวและเซลล์มะเร็ง, ขนาดประจุเยื่อหุ้มเซลล์, ลัษณะรูปร่างของเซลล์ที่ผิดปกติ, ความหนาแน่นหรือการลอยตัว เป็นต้น ความแตกต่างทางกายภาพเหล่านี้เกิดขึ้นจากการวิเคราะห์ของเซลล์ที่เพาะเลี้ยง ซึ่งการตรวจวิเคราะห์ลักษณะและคุณมบัติเหล่านี้กับเซลล์ที่พบน้อยมากในระบบหมุนเวียนเลือดทำให้เป็นอุปสรรคสำคัญในการพัฒนาเทโนโลยีการตรวจชิ้นเนื้อของเหลวสำหรับโรคเซลล์มะเร็ง

ความท้าทายของงานวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีด้านการตรวจชิ้นเนื้อของเหลวสำหรับโรคเซลล์มะเร็ง จึงเป็นการหาแนวทางในการตรวจวัดและวิเคราะห์เพื่อให้ได้ข้อมูลที่เกิดจากเซลล์หายากที่ได้รับการยอมรับ ปัจจุบันวิธีการตรวจชิ้นเนื้อของเหลวที่ใช้กันมีเป้าประสงค์หลักเพื่อเพิ่มโอกาสในการตรวจโรคและใช้ประโยชน์จากสเปกตรัมทั้งหมดของการไหลเวียนของเซลล์หายากโดยเฉพาะสำหรับการตีความการวินิจฉัยโรค อย่างไรก็ตามองค์ความรู้ทางชีวภาพที่เกี่ยวข้องน่าจะเป็นปัจจัยในความสำเร็จสำคัญ ปัญหาที่เกี่ยวข้องด้านเทคโนโลยีรวมถึงการสูญเสียเซลล์ที่ต้องการอีกทั้งค่าใช้จ่ายที่สูงต่อตัวอย่าง ดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจที่งานด้านนี้มักเป็นที่เข้าใจกันโดยคนอื่นๆว่าเป็นเทคโนโลยียังต้องพัฒนาต่อไปอีกพอสมควรเพื่อการยอมรับและนำไปใช้ในวงกว้าง  โดยสรุปทางกลุ่มวิจัยเชื่อว่าวิธีการตรวจชิ้นเนื้อของเหลวที่ใช้เซลล์สมควรได้รับความสนใจมากขึ้นเพื่อให้ตระหนักถึงศักยภาพของการตรวจชิ้นเนื้อของเหลวที่ใช้เซลล์ซึ่งหากประสบผลสำเร็จจะสามารถขยายการประยุกต์ใช้จากโรคมะเร็งไปสู่โรคใหญ่อื่นๆ เช่นการทำลายกล้ามเนื้อหัวใจหรือความดันโลหิตสูง ซึ่งจะเป็นประโยชน์ต่อสังคมและมนุษยชาติโดยรวม

เอกสารอ้างอิง

1. Stefan Schreier, Piamsiri Sawaisorn, Rachanee Udomsangpetch and Wannapong Triampo, “Advances in rare cell isolation: an optimization and evaluation study”, Journal of Translational Medicine 15, Article number: 6 (January 2017).

รายงานโดย

รศ. ดร. วรรณพงษ์ เตรียมโพธิ์⁺ และ ดร. สเตฟาน ไชย์อิเออร์*

⁺R&D Group for Biological and Medical Physics ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ถนนพระราม 6 กรุงเทพ 10400

E-mail: Wannapong.tri@mahidol.edu

*สาขาวิชาชีวนวัตกรรมและผลิตภัณฑ์ฐานชีวภาพอัจฉริยะ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

ถนนพระราม 6 กรุงเทพ 10400

Email: stefan@tschiersky.de