เภสัชกรรมฟื้นฟูสภาวะเสื่อม Regenerative Pharmacy

Pharmacy Challenges in the 21st Century

การค้นคว้ายาใหม่

ความรู้เกี่ยวกับเซลล์ต้นกำเนิดได้เปิดประตูไปสู่แนวคิดการส่งเสริมสุขภาพและการรักษาทางการแพทย์แนวใหม่ เวชศาสตร์ฟื้นฟูสภาวะเสื่อมหรือการแพทย์เชิงฟื้นฟู (regenerative medicine) นั้นหมายถึง การแพทย์แขนงใหม่ที่มุ่งเน้นการทดแทน การซ่อมเสริม การฟื้นฟูเซลล์, เนื้อเยื่อ หรืออวัยวะที่เสื่อมถอยหรือได้รับบาดเจ็บทั้งจากความแก่ตามธรรมชาติและโรคภัยไข้เจ็บ การพัฒนาเวชศาสตร์ฟื้นฟูสภาวะเสื่อมจึงเป็นการทำงานร่วมกันของนักวิจัยหลายแขนง สำหรับแวดวงเภสัชศาสตร์และศาสตร์อื่นๆ ที่เกี่ยวข้องนั้น เราสามารถช่วยพัฒนาศาสตร์ใหม่แขนงนี้ได้ในสองด้านหลัก คือ

1.  เภสัชวิทยาศาสตร์ (pharmaceutcal science) เช่น การค้นคว้ายาใหม่ (drug discovery) และการตั้งตำรับผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ขั้นสูง ( formulations for advanced therapy medicinal products) และ

2. งานบริบาลเภสัชกรรม (pharmaceutical care) เช่น เภสัชบำบัด (pharmacotherapy) และเภสัชบริบาล (pharmaceutical care)  สำหรับเวชศาสตร์การฟื้นฟูสภาวะเสื่อม รวมทั้งการเฝ้าระวังยารักษาโรคที่อาจมีผลไม่พึงประสงค์ (drug adverse effects) ต่อเซลล์ต้นกำเนิดในร่างกายผู้ป่วย ในบทความนี้จะได้กล่าวถึงการประยุกต์ใช้เซลล์ต้นกำเนิดพลูริโพเทนท์ในงานวิจัยทางเภสัชวิทยาศาสตร์เท่านั้น ซึ่งได้แก่ การค้นคว้ายาใหม่และการทดสอบพิษของสารเคมีและผลิตภัณฑ์สุขภาพ

กว่าที่จะผลิตยาออกมาขายในท้องตลาดได้นั้นต้องผ่านกระบวนการพัฒนาและวิจัยเพื่อค้นหายาใหม่ซึ่งต้องใช้เวลาที่ยาวนาน โดยทั่วไปมักจะประกอบไปด้วยขั้นตอนหลัก คือ การเลือกเป้าหมายการออกฤทธิ์ของยา (target identification), การตรวจคัดหาสารเคมีที่น่าจะมีศักยภาพในการพัฒนาเป็นยาใหม่ (screening lead compounds) การศึกษาในหลอดทดลองเพื่อทดสอบฤทธิ์ทางชีวภาพ (biological activity), การทดสอบในสัตว์ทดลอง (animal models)  และการทดสอบในมนุษย์  (clinical trials)

การเลือกเป้าหมายการออกฤทธิ์ของยา

ในการคัดเลือกเป้าหมายการออกฤทธิ์ของยานั้นจำเป็นที่จะต้องเข้าใจกระบวนการเจริญพัฒนาของเซลล์และเนื้อเยื่อต่างๆ รวมทั้งวิถีชีวเคมี (biochemical pathways) ที่เกี่ยวข้องกับการเกิดโรค ในสมัยก่อนมักศึกษากลไกการเกิดโรคโดยใช้เซลล์จากสัตว์ทดลองซึ่งเป็นที่กังขาถึงความเหมาะสมและผลของยาที่ไม่สอดคล้องกันระหว่างข้อมูลการทดลองในสัตว์กับในคน ในปัจจุบันจึงได้มีความพยายามพัฒนาเซลล์สำหรับการทดสอบ (cell model) ที่เป็นเซลล์มนุษย์ และเนื่องจากเซลล์ต้นกำเนิดพลูริโพเทนท์จากการเหนี่ยวนำของมนุษย์ (human induced pluripotent stem cells) มีความสามารถในการเจริญพัฒนาไปเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ในร่างกายได้ทั้งหมด หากนำเซลล์ของผู้ป่วยมาผลิตเป็นเซลล์ต้นกำเนิดพลูริโพเทนท์จากการเหนี่ยวนำก็จะทำให้เราสามารถศึกษากลไกและขั้นตอนต่างๆ ของการพัฒนาการเกิดโรคได้ ยกตัวอย่างเช่น เราสามารถนำเซลล์ไฟโบรบลาสต์ที่ผิวหนังของผู้ป่วยโรคทางสมองมาผลิตเป็นเซลล์ต้นกำเนิดพลูริโพเทนท์จากการเหนี่ยวนำ จากนั้นก็เลี้ยงเซลล์ดังกล่าวในสารอาหารที่เหมาะสมในการพัฒนาไปเป็นเซลล์ในระบบประสาท (neural cells) อันได้แก่ เซลล์ประสาท (neurones) และเซลล์เกลีย (glial cells) ซึ่งแสดงลักษณะลักษณะพยาธิสรีรวิทยาใกล้เคียงกับโรคทางสมองดังกล่าว เมื่อเราเก็บข้อมูลการเปลี่ยนแปลงในแต่ละขั้นตอนของการพัฒนาไปเป็นเซลล์ในระบบประสาทที่สนใจเปรียบเทียบกับเซลล์ปกติก็จะทำให้ทราบว่าขั้นตอนใดบ้างที่ผิดปกติซึ่งอาจจะใช้เป็นเป้าหมายของการพัฒนายาใหม่ได้ อย่างไรก็ตามการแสดงออกของโรคส่วนใหญ่มักเกิดจากหลายปัจจัย (multi-factorial diseases) ในปัจจุบันจึงมุ่งเน้นการศึกษาเพื่อจำลองกลไกการเกิดโรค (disease modelling) ในโรคพันธุกรรมประเภท monogenetic disorders เป็นหลัก

การตรวจคัดหาสารเคมีที่น่าจะมีศักยภาพในการพัฒนาเป็นยาใหม่

เมื่อทราบเป้าหมายของการพัฒนายาใหม่แล้วก็จะใช้เทคโนโลยีสมัยใหม่ที่สามารถตรวจคัดหาสารเคมีที่น่าจะมีศักยภาพในการพัฒนาเป็นยาใหม่ได้พร้อมกันในปริมาณมาก (high-throughput screening) ซึ่งก็ขึ้นกับการประมวลผลทางชีวภาพที่สามารถตรวจวัดได้ ยกตัวอย่างเช่น อาจใช้เทคนิคการตรวจจับสัญญาณไฟฟ้าของเซลล์ (electrophysiology) หรือเทคนิคการตรวจสอบการแสดงออกของโปรตีนที่ติดฉลากสารเปล่งแสงฟลูออเรสเซ็นท์ (fluorescent tag) ที่เรียกว่า high-content screening เป็นต้น เมื่อได้ข้อมูลสารเคมีที่น่าจะมีศักยภาพในการพัฒนาเป็นยาใหม่แล้วก็จะดำเนินการทดสอบฤทธิ์ทางชีวภาพอื่นๆ อย่างละเอียด ซึ่งหมายรวมถึงการศึกษาทางพิษวิทยาด้วย ทั้งนี้โครงสร้างทางสารเคมีส่วนที่สำคัญ (core chemical structure) อาจจะถูกนำไปเป็นต้นแบบในการสังเคราะห์สารเคมีอื่นๆ โดยการปรับเปลี่ยนหมู่เคมี เพื่อนำไปศึกษาเปรียบเทียบความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างทางเคมีกับฤทธิ์ทางชีวภาพ (structure-activity relationship;  SAR) เมื่อได้สารเคมีที่มีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดไ ว้จึงศึกษาในสัตว์ทดลองและในมนุษย์ต่อไปตามลำดับ ทั้งนี้ท่านผู้อ่านสามารถค้นคว้าเพิ่มเติมในรายงานวิจัยบรรณานิทัศน์ที่อยู่ในรายการอ้างอิงในท้ายบทความนี้

ที่มา Human stem cells and drug screening: opportunities and challengesAllison D. Ebert & Clive N. Svendsen, Nature Reviews Drug Discovery 9, 367-372 (May 2010)

ดังที่ได้กล่าวข้างต้นว่าเซลล์ต้นกำเนิดพลูริโพเทนท์มีศักยภาพในการเจริญพัฒนาไปเป็นเซลล์ทุกชนิดในร่างกาย เมื่อนำเซลล์ของคนปกติมาผลิตให้เป็นเซลล์ต้นกำเนิดพลูริโพเทนท์จากการเหนี่ยวนำ และทำให้เกิดเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ เช่น เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจ เซลล์ตับ เซลล์ประสาท เซลล์กระดูก เซลล์ระบบสืบพันธ์ เซลล์เม็ดเลือด หรือเซลล์ระบบภูมิคุ้มกัน เป็นต้น ซึ่งทำให้ได้เซลล์มนุษย์ที่จำเป็นในการศึกษาพิษวิทยา (toxicology) ของสารเคมี, สารพิษตกค้างในสิ่งแวดล้อม ยา อาหาร สมุนไพร และเครื่องสำอาง เป็นต้น ทั้งผลต่อระบบการสืบพันธุ์ การเจริญของตัวอ่อน (embryo) ฟีตัส (foetus) และตัวเต็มไว (adult)

โดยในปัจจุบันนี้กลุ่มประเทศยุโรป (เช่น European Society for Alternatives to Animal Testing และ European Society of Toxicology in Vitro) และสหราชอาณาจักร (เช่น The National Centre for the Replacement, Refinement and Reduction of Animals in Research) ได้มีนโยบายที่จริงจังในการลด ละ และเลิกการใช้สัตว์ทดลองและหันมาใช้เซลล์ต้นกำเนิดเป็นแหล่งผลิตเซลล์เพื่อใช้ทดสอบพิษดังกล่าว  ยกตัวอย่างเช่น โครงการ VITROCELLOMICS ที่พัฒนาเซลล์ตับ (human hepatic in vitro models) ที่ได้จากเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน (embryonic stem cells) โครงการ INVITROHEART ที่พัฒนาเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจ (human cardiomyocyte in vitro models), โครงการ TOXDROP ซึ่งใช้เทคโนโลยี ‘cell-on-chip’ เพื่อตรวจกรองหาสารที่เป็นพิษต่อเซลล์ที่ถูกเพาะเลี้ยงในหยดอาหารเลี้ยงเซลล์ในระดับนาโน (nanodrops) โครงการ Sens-it-iv ที่พัฒนาเซลล์ระบบภูมิคุ้มกัน (in vitro assessment of allergens) เพื่อเป็นประโยชน์ทั้งการค้นหาพิษจากยาและศึกษาการปฏิกิริยาแพ้เครื่องสำอาง และโครงการ Stem Cells for Safer Medicine ของสหราชอาณาจักรที่ร่วมมือกับบริษัทยาชั้นนำของโลกเพื่อผลิตเซลล์ตับและเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจที่ได้มาตรฐานเพื่อใช้ในการทดสอบกลไกทางเภสัชวิทยาของยาใหม่และศึกษาพิษ เป็นต้น

คนส่วนใหญ่มักจะมองเห็นประโยชน์ของเซลล์ต้นกำเนิดในการรักษาทางการแพทย์ เช่น การปลูกถ่ายเซลล์ต้นกำเนิดเข้าสู่อวัยวะที่มีการสูญเสีย เป็นต้น แต่น้อยคนนักที่จะพูดถึงความสำคัญสำหรับการประยุกต์ใช้เซลล์ต้นกำเนิดในด้านอื่นๆ เช่น การศึกษากลไกการเกิดโรค การค้นหายาใหม่ และการทดสอบทางพิษวิทยา เป็นต้น งานวิจัยจำนวนมากที่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารชั้นนำและการผลักดันนโยบายของกลุ่มประเทศยุโรปที่ให้ทุนสนับสนุนงานวิจัยทางด้านนี้อย่างต่อเนื่องคงเป็นเครื่องยืนยันถึงความสำคัญของศาสตร์แขนงนี้ได้เป็นอย่างดี ถึงเวลาแล้วหรือยังที่ประเทศไทยจะหันมาเหลียวแลการศึกษาวิจัยเหล่านี้ให้มากขึ้น?

เอกสารเพื่อการค้นคว้าเพิ่มเติม

Human stem cells and drug screening: opportunities and challenges. Nat Rev Drug Discov. 2010 Mar 26.

Induced pluripotent stem cells: paths to new medicines. A catalyst for disease modelling, drug discovery and regenerative therapy. EMBO Rep. 2010 Mar 21.

Testing time for stem cells. Nature. 2010 Feb 11

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s

 
%d bloggers like this: