รองศาสตราจารย์ ดร.พัชรี เจียรนัยกูร อาจารย์ประจำคณะเทคนิคการแพทย์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ซึ่งเป็นผู้ใช้บริการสถานีทดลอง Infrared microspectroscopy ณ ห้องปฏิบัติการแสงสยาม สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอนฯ ประสบผลสำเร็จในการใช้เทคนิคไมโครสเปกโตรสโกปีของรังสีอินฟราเรด  เพื่อการตรวจจำแนกเซลล์ต้นกำเนิดที่มีการพัฒนาไปเป็นเซลล์กระดูกอ่อน เผยเป็นเทคนิควิเคราะห์ที่ช่วยตรวจจำแนกชนิดของเซลล์ต้นกำเนิดได้เด่นชัดในระยะเวลาสั้น ทำให้ลดขั้นตอนและต้นทุนในการตรวจชี้สามารถนำไปใช้ได้จริงในห้องปฏิบัติการสำหรับการเพาะเลี้ยงและเหนี่ยวนำเซลล์ต้นกำเนิดไปเป็นเซลล์เป้าหมายชนิดอื่นๆ

รองศาสตราจารย์ ดร.พัชรี เจียรนัยกูร เปิดเผยว่า ปัจจุบัน โรคเกี่ยวกับความผิดปกติของข้อต่อที่มักพบในผู้ป่วยวัยกลางคน และวัยสูงอายุเช่นโรคข้อกระดูกเสื่อมนั้น สามารถรักษาได้ด้วยเทคโนโลยีเซลล์ต้นกำเนิด (สเต็มเซลล์) โดยใช้การปลูกถ่ายกระดูกอ่อนใหม่ ที่เจริญจากเซลล์ต้นกำเนิด เพื่อแทนที่เซลล์กระดูกอ่อนเก่าที่มีการเสื่อมสภาพไป ขั้นตอนที่สำคัญสำหรับการรักษาโรคด้วยเทคโนโลยีเซลล์ต้นกำเนิดคือ จะต้องทราบว่าเซลล์ต้นกำเนิดมีการเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์เป้าหมายได้จริง(ในที่นี่คือเซลล์กระดูกอ่อน)ในปัจจุบันวิธีที่ใช้ในการตรวจจำแนกเซลล์ต้นกำเนิดที่ใช้โดยทั่วไปทางห้องปฏิบัติการนั้นค่อนข้างยุ่งยาก และเสียค่าใช้จ่ายสูง ตัวอย่างวิธีที่นิยมใช้ในการตรวจจำแนกชนิดของเซลล์ต้นกำเนิดกับเซลล์กระดูกอ่อนได้แก่การใช้เทคโนโลยีดีเอ็นเอ ในการตรวจหาการแสดงออกของยีนที่พบเฉพาะเซลล์กระดูกอ่อน (ยีนที่ควบคุมการสร้างโปรตีนชนิด คอลลาเจน และสารประกอบระหว่างโปรตีนกับคาร์โบไฮเดรตที่เรียกว่า aggrecan ซึ่งเป็นสารที่พบเป็นองค์ประกอบในเซลล์กระดูกอ่อน) วิธีดังกล่าวต้องการใช้ “สารติดตาม” (marker) สำหรับตรวจสอบยีนชนิดนั้นๆ โดยที่สารติดตามสำหรับยีนแต่ละชนิดมีราคาค่อนข้างสูง

 

เทคนิคอินฟราเรดไมโครสเปกโตรสโกปีเป็นเทคนิคที่นิยมใช้อย่างแพร่หลายในการวิเคราะห์ชนิดของสารจากหลักการการดูดกลืนแสงอินฟราเรดที่แตกต่างกันของสารแต่ละชนิด สารต่างชนิดกันจะมีรูปแบบการดูดกลืนแสงที่แตกต่างกัน การศึกษารูปแบบการดูดกลืนแสงอินฟราเรดนี้จึงเปรียบเสมือนการเปรียบเทียบลักษณะลายนิ้วมือของคน สำหรับงานวิจัยนี้ คณะผู้ทำวิจัยได้พัฒนาเทคนิคการเลี้ยงเซลล์ต้นกำเนิดชนิดมีเซนไคมอล (เป็นเซลล์ต้นกำเนิดที่แยกได้จากเซลล์หลายๆ ชนิดในร่างกาย ได้แก่ ไขกระดูก เม็ดเลือด และฟัน เป็นต้น) และทำการเหนี่ยวนำให้เกิดเซลล์เป้าหมายตามที่ต้องการ  การประยุกต์ใช้เทคนิคไมโครสเปกโตรสโกปีของรังสีอินฟราเรดซึ่งเป็นเทคนิคที่นำเอากล้องจุลทรรศน์อินฟราเรดเข้ามาศึกษาเซลล์หรือเนื้อเยื่อที่มีขนาดเล็กเพื่อการตรวจจำแนกการเหนี่ยวนำให้เซลล์ต้นกำเนิดกลายเป็นเซลล์กระดูกอ่อนได้ โดยใช้รังสีอินฟราเรดจากแหล่งกำเนิดแสงซินโครตรอนซึ่งมีขนาดลำแสงที่เล็กและมีความเข้มสูง สามารถใช้ติดตามการเปลี่ยนแปลงในระดับเซลล์ได้ เป็นผลให้การวัดการดูดกลืน มีความแม่นยำกว่าการใช้แสงจากแหล่งกำเนิดโดยทั่วไป โดยในการศึกษานี้ ดร. พัชรี และคณะ ได้ทำการศึกษาวิจัยเบื้องต้น ณ สถานีทดลอง Infrared Microspectroscopy ณ สถาบันฯ และได้เดินทางไปใช้แสงซินโครตรอน ณ ประเทศ ออสเตรเลีย ซึ่งผลการทดลองที่ได้แสดงว่าเทคนิคดังกล่าวสามารถใช้ในการจำแนกเซลล์ต้นกำเนิด ที่ไม่มีการเหนี่ยวนำออกจากเซลล์ต้นกำเนิดที่ถูกเหนี่ยวนำให้กลายเป็นเซลล์กระดูกอ่อนในระยะต่างๆ ได้แก่ ระยะเริ่มต้น (7 วัน) ระยะกลาง (14 วัน) และระยะสุดท้าย (21วัน) ได้เป็นอย่างดี กล่าวโดยสรุป ผลที่ได้จากงานวิจัยนี้เป็นการพัฒนาวิธีการเพาะเลี้ยงเซลล์และการติดตามการเปลี่ยนแปลงจากเซลล์ต้นกำเนิดไปเป็นเซลล์เป้าหมาย ด้วยเทคนิคทางจุลทรรศน์และสเปกโตรสโกปีของรังสีอินฟราเรดจากแสงซินโครตรอน ที่มีต้นทุนประหยัดและใช้เวลาสั้นกว่าเดิม ซึ่งองค์ความรู้ที่ได้จากงานวิจัยนี้สามารถนำไปใช้ได้จริงในห้องปฏิบัติการสำหรับการเพาะเลี้ยงและเหนี่ยวนำเซลล์ต้นกำเนิดไปเป็นเซลล์เป้าหมายชนิดอื่นๆ

 

  

                                                                                ภาพจำลองการปลูกถ่ายเซลล์กระดูกอ่อนในผู้ป่วย และภาพเซลล์กระดูกอ่อน

                    ภาพแสดงผลการตรวจสอบสารติดตามสำหรับตรวจสอบยีนในเซลล์กระดูกอ่อน



ภาพแสดงผลการย้อมสีเปรียบเทียบระหว่างเซลล์ต้นกำเนิด กับเซลล์ที่มีการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์กระดูดอ่อน


ภาพแสดงผลจากการวิเคราะห์ด้วยเทคนิคอินฟราเรดสเปกโตรสโกปี สามารถแสดงได้ว่า
เกิดการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบทางเคมีระหว่างเซลล์ต้นกำเนิด (สีน้ำเงิน) กับเซลล์กระดูกอ่อน (สีแดง)

 

  
รองศาสตราจารย์ ดร.พัชรี เจียรนัยกูร, คณะเทคนิคการแพทย์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น และคณะ

สถานีทดลอง Infrared Microspectroscopy สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน

 

การตรวจ